地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)：ARP协议可以将IPv4地址(一种逻辑地址)转换为各种网络所需的硬件地址(一种物理地址)。换句话说，所谓的地址解析的目标就是发现逻辑地址与物理地址的映射关系。 ARP仅用于IPv4协议，IPv6使用邻居发现协议(NDP)替代。
ARP协议目前最广泛应用于寻找32位IPv4地址与以太网的48位MAC地址之间的映射。
掌握ARP协议前，需要理解什么是逻辑地址和物理地址。
物理地址
物理地址：物理地址对于主机就类似身份证对于人类。对于每个网络适配器，设置制造商都会给定一个永久的物理地址，将其存储在设备的永久性内存中。就像身份证一样，物理地址就是网络适配器的ID。注意，物理地址是和网络适配器绑定的，如果主机更换了网络适配器，那么它的物理地址也会相应改变。(虽然网络适配器的物理地址是固定的，但也可以通过特殊方法修改，但这种情况极少出现，不影响我们理解)
在TCP/IP分层体系结构中，数据链路层和物理层使用的地址是物理地址。而网络层、传输层和应用层使用的地址是IP地址(逻辑地址)。
逻辑地址
逻辑地址：逻辑地址就是我们常说的IP地址，因为IP地址是由软件实现的，所以把它称为逻辑地址。IP地址是不固定的，它通常从某个网络的IP地址池中获得，改变网络环境，IP地址就会改变。
为什么需要2级地址
分组进行传输必须要2级地址：逻辑地址和物理地址。
IP地址和物理地址是在不同的层次下运行的。同一个目的IP地址可能经过多段链路，每段链路都可能运行不同的链路层和物理层协议，它们的物理地址格式可能都截然不同；同理，同一段链路可能接收来自不同的网络层协议，比如IPv4或者IPX。
有人可能觉得，直接用物理地址替代IP地址不就行了么？
这是因为对IP地址不够了解。现实中，有很多链路层和物理层的协议，它们都有不同的物理地址。如果完全依赖物理地址，那么路由表就需要对每个物理地址建立一个项，那样没有一个路由器能够负担如此庞大的表项。
而IP地址提供了更高层次的抽象，将不同的物理地址抽象为统一的逻辑地址。
IP地址有良好的分层。如果分组转发到同一子网，只需要在路由表中记录统一的网络前缀。比如，一个子网有6000个IP地址，对应6000个物理地址。记录IP地址网络前缀只需要1行，记录物理地址则需要6000行。
有了IP地址，分组的路由(也就是找路)的工作仿佛在同一个网络中进行。如果传输IPv4分组，那么IPv4分组传输过程中经过的所有网络都使用IPv4协议，仿佛它们在一个逻辑上的网络中。
ARP请求分组有3个重要信息：1.源IP地址。2.对应的源物理地址。3.目的IP地址。
查询的内容为：对应的目的物理地址。
以下是具体步骤：
假设 A 和 B 位于同一链路，不需要经过路由器的转换，主机 A 向主机 B 发送一个 IP 分组，主机 A 的地址是 192.168.1.2 ，主机 B 的地址是 192.168.1.3，它们都不知道对方的 MAC 地址是啥，主机 C 和 主机 D 是同一链路的其他主机。
由此，可以通过 ARP 从 IP 地址获取 MAC 地址，实现同一链路内的通信。
如果是不同链路怎么办呢？
这就要使用到 代理 ARP 了，通常 ARP 会被路由器隔离，但是采用代理 ARP (ARP Proxy) 的路由器可以将 ARP
请求转发给临近的网段。使多个网段中的节点像是在同一网段内通信。
现在你知道了发送一次 IP 分组前通过发送一次 ARP 请求就能够确定 MAC 地址。那么是不是每发送一次都得经过广播 -> 封装 ARP 响应 -> 返回给主机这一系列流程呢？
想想看，浏览器是如何做的呢？浏览器内置了缓存能够缓存你最近经常使用的地址，那么 ARP 也是一样的。ARP 高效运行的关键就是维护每个主机和路由器上的 ARP 缓存(或表)。这个缓存维护着每个 IP 到 MAC 地址的映射关系。通过把第一次 ARP 获取到的 MAC 地址作为 IP 对 MAC 的映射关系到一个 ARP 缓存表中，下一次再向这个地址发送数据报时就不再需要重新发送 ARP 请求了，而是直接使用这个缓存表中的 MAC 地址进行数据报的发送。每发送一次 ARP 请求，缓存表中对应的映射关系都会被清除。
为什么需要设置生存周期呢？
是因为物理地址和IP地址都可能改变。比如目的主机更换了网络适配器，那么目的主机的物理地址就改变了。
如果源主机通过查看ARP映射表得到了目的主机以前的物理地址，肯定是无法正常通信的。但随着该表项生存周期到时，源主机会重新广播ARP请求分组，这样就可以得到目的主机新的物理地址。从而和目的主机正常通信。
- 硬件类型表示硬件地址的类型，硬件地址常见的有 MAC 物理或者以太网地址，对于以太网来说，此值为 1。
- 协议类型 指出映射的协议地址类型，对于 IPv4 地址，这个值是 0x0800。
- 硬件大小和 协议大小 分别指出硬件地址和协议地址的字节数。对于以太网中使用 IPv4 的 ARP 请求或应答，它们的值分别是 6 和 4。
- Op 字段指出如果是 ARP 请求，Op = 1，ARP 应答 ，Op = 2，RARP 请求 Op = 3，RARP 应答，Op = 4。
- 紧跟在 Op 之后的是 发送方硬件地址(MAC 地址)，发送方的协议地址(IPv4 地址)，目的硬件地址 和 目的协议地址。
ARP 是一种非常不安全的协议，目前已经有很多涉及 ARP 的攻击，最主要的就是使用代理 ARP 功能假扮主机，对 ARP 请求作出应答，通过伪造 ARP 数据包来窃取合法用户的通信数据，造成影响网络传输速率和盗取用户隐私信息等严重危害。