无偿的ARP是怎么工作的？

Question

无偿的ARP是否像正常的ARP请求一样工作？

为什么无偿的ARP被用于HSRP？

Answer 1

无偿的ARP是一种“预先通知”，它在其他系统请求ARP缓存(没有ARP请求)或更新过时的信息之前更新ARP缓存。

当谈到无偿的ARP时，数据包实际上是特殊的ARP请求包，而不是人们可能期望的ARP回复数据包。在RFC 5227中解释了一些原因。

无偿的ARP包具有以下特点：

• 数据包中的源IP和目标IP都是发出免费ARP的主机的IP。
• 目标MAC地址是广播MAC地址(ff:ff:ff:ff:ff:ff) 。
  • 这意味着数据包将被淹没到交换机上的所有端口。

• 预计不会有任何答复

使用无偿的ARP有以下几个原因：

• 在MAC地址之后更新用于IP更改的ARP表(故障转移、新NIC等)
• 更新L2设备(交换机)上的MAC地址表，该交换机现在位于另一个端口上
• 当接口上升时发送免费的ARP，提前通知其他主机新的MAC/IP绑定，这样他们就不必使用ARP请求来查找
• 当收到对无偿的ARP请求的答复时，您知道您的网络中存在IP地址冲突。

至于您问题的第二部分，HSRP、VRRP等使用免费的ARP更新L2设备(交换机)上的MAC地址表。此外，还可以选择使用HSRP的刻录MAC地址，而不是“虚拟”地址。在这种情况下，无偿的ARP还将更新L3设备/主机上的ARP表。

Answer 2

无偿ARP是没有由ARP请求提示的ARP响应。无偿的ARP作为广播帧发送，作为节点宣布或更新其IP到MAC映射到整个网络的一种方式。

ARP数据包包含"Opcode“字段，该字段指示包是请求还是响应。在无偿ARP中，Opcode字段设置为2，这表示响应：

有很多无偿ARP用例，通常都需要更新ARP映射或开关端口MAC地址表。

HSRP (和其他许多冗余协议)经常使用免费的ARP。此动画将演示如何：

注意，RouterA和RouterB共享IP地址10.0.0.1和MAC地址0053.ffff.1111。主机的10.0.0.1配置为默认网关，每个网关都有一个ARP映射，指示10.0.0.1 IP地址映射到0053.ffff.1111 MAC地址。由于MAC地址和IP地址都是在两个路由器之间共享的，因此这个ARP映射永远不需要更新。

然而，当RouterA是活动的HSRP路由器时，该MAC地址由连接到开关端口1的设备提供。如果RouterA失败，则RouterB发送一个免费的ARP来更新交换机的MAC地址表，该交换机地址0053.ffff.1111现在由连接到交换机端口2的设备提供。

如果RouterB失败，而RouterA需要重新服务IP/MAC 10.0.0.1/0053.ffff.1111，则该过程再次发生。

上面动画中HSRP转换和GARP数据包的包捕获可以是下载和研究中的Wireshark。

虽然这并不是严格意义上的问题，但考虑到这个问答中的评论，我认为提及重复地址检测是明智的：

对于重复地址检测和无偿的ARP，有一个经常混淆的点。当计算机试图查看网络上的另一个主机是否正在使用特定的IP地址时，它不会发送免费的ARP。

这样做的原因是，根据定义，无偿的ARP是为了更新网络上其他设备的ARP映射。如果IP不是唯一的，我们不希望“唯一性测试”导致一个不正确的ARP条目被更新。

实际上，一组特定的ARP消息用于重复地址检测:一个ARP探测与ARP公告。

这两个包与实际的免费ARP之间的关键区别在于ARP探针没有一个完整的IP/MAC映射，因此ARP探测不可能错误地更新ARP。

一般的过程是ARP探测被发送了几次，如果IP已经在使用，这将提示有关IP的所有者发送一个免费的ARP。如果没有收到响应，则发送方发送一个ARP公告来正式声明网络上的IP地址。

ARP声明甚至更类似于无偿的ARP，但从技术上讲，它(也)并不相同，因为ARP公告的操作码为1表示请求(其中表示为免费的ARP将有一个操作码2)。

Answer 3

如果你想要一些视频，这里有一个很好的解释。

https://www.youtube.com/watch?v=JPLn6wfAmZY