ARP，“AddressResolutionProtocol”（地址解析协议），是网络层的重要辅助协议，用于在以太网中获取某一IP地址对应的节点MAC地址。
根据OSI七层模型的定义，数据在每一层都要经过处理或封装，其中封装的操作主要发生在三个层：传输层、网络层、数据链路层。
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在传输层，要在数据头部加上源端口号和目的端口号，封装成数据段，然后送给下一层网络层。
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在网络层，要在数据段的头部加上源IP地址和目的IP地址，封装成数据包，再送给下一层数据链路层。
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在数据链路层，要在数据包的头部加上源MAC地址和目的MAC地址，封装成数据帧，最后送给物理层进行编码传输。
我们在网络中通信时，首先必须要知道对方的IP地址以及端口号，但对方的MAC地址却很少去关心。根据OSI七层模型理论，如果不知道目的MAC地址，就无法封装数据帧，数据也就发送不出去。我们之所以没有关注到目的MAC地址，这是因为目的MAC地址是由系统自动获取的，而系统获取目的MAC地址的方法，正是依赖于ARP协议。
所谓ARP地址解析，就是主机在发送数据帧前通过目的IP地址解析出相应目的MAC地址的过程。
ARP协议以广播的方式工作，因为广播信号不能通过路由器，所以ARP协议的解析范围只能限于本地网络，即一台主机只能知道与它处在同一网络中的其它主机的MAC地址。
在每台安装有TCP/IP协议的主机里都有一个ARP缓存表，用来记录与该主机处在同一网络中的其它主机的IP地址与MAC地址之间的对应关系，ARP表中的记录并不固定，它们都是动态建立和维护的。
下面介绍一下ARP地址解析的过程，网络拓扑如图1所示。
假设主机A要与同一网络中的主机B进行通信，一般要经过如下几个步骤：
①主机A检查自己的ARP缓存表中是否有与主机B的IP地址相对应的MAC地址。
②如果有，就用B的MAC地址封装数据帧，然后发送出去。
③如果没有，主机A就以广播的形式向网络中发送一个ARPRequest（ARP请求）数据帧，查询主机B的MAC地址。
ARPRequest数据帧的封装结构如图2所示：
④在图1的网络拓扑中，路由器将整个网络分隔成2个网段，每个网段都是一个广播域。主机A所在广播域中的所有主机和网络设备都能接收到这个ARP请求数据帧，它们会查看帧中请求的目的IP地址与自己是否一致，如果不一致则忽略。当主机B收到此广播帧后，发现目的IP地址与自己一致，然后就以单播形式将自己的MAC地址利用ARPResponse（ARP响应）数据帧传给主机A，同时将主机A的IP地址与MAC地址的对应关系写入自己的ARP缓存表中。
ARPResponse数据帧的封装结构如图3所示：
⑤主机A收到主机B的ARP响应数据帧后，将据此更新自己的ARP缓存表，然后按正确的MAC地址向主机B发送信息。
如果主机A要与不同网段中的主机C通信，由于数据必须要经过路由器转发（应将路由器左侧接口的IP地址192.168.1.1设为主机A的默认网关），因而ARP要解析的并非是主机C的MAC地址，而是网关192.168.1.1所对应的MAC地址。
此时ARPRequest和ARPResponse数据帧的封装结构如图4所示：
同样，如果主机C要回复主机A，那么它要解析的也是它的默认网关192.168.2.1所对应的MAC地址。因而，一台主机如果要与不同网段中的计算机进行通信，那么它必须要通过ARP解析出默认网关的MAC地址。
本文转自 yttitan 51CTO博客，原文链接:http://blog.51cto.com/yttitan/1328854
