写篇博文，以此来梳理下自己的思路，即数据包在链路层是怎样传递的-ARP协议。

首先来点常识，无论是PC机还是router，二者均有自己的ARP缓存表，也就是IP地址和MAC地址对应的那张表。在交换机中，有端口和MAC地址相对应的那张表，即标识了哪个MAC地址是从哪个端口进来的。

我们都知道,网络中的任何数据包归根结底,都要从物理层进行传输,在链路层要把上层传下来的数据包封装(encapsulation)成帧,那么这必然要用到MAC地址.

你或许会说,在Internet中,不是用IP来进行定位的吗?的确如此,现在的网络大多数是基于TCP/IP协议族的,每一台PC或Server或Router都有一个或多个IP地址,那怎么又扯到MAC地址呢?我们知道ISO定义的网络分为七层,IP地址只是涉及到网络层,而MAC层则处于更下层的链路层,所以在网络中必会有IP层到MAC的地址映射.

看到这里你或许会产生疑问,那我们怎么知道对方的MAC地址?怎么知道对方的IP地址?其实,这些工作都由计算机代你完成了.

想象一下,当你想访问某个网站的时候,你是否会习惯性地打开某个浏览器(firefox、IE、chrome、QQ、UC...)，然后习惯性地在地址栏中输入域名，比如www.baidu.com、jd.com、taobao.com等等。然后回车，就进入了相应的网站。其实，当你输入上述那些域名时，DNS就会替你去解析，找到与域名相对应的IP地址，然后根据IP地址进行下一步的工作。你或许会说，我并没有输入域名啊，我只是输入了关键字而已，回车，然后我就挨着点击词条，就看到相应的网页了。我们这里暂且不去讨论那些爬虫算法，包括赫赫有名的PageRank算法。其实，细心的人或许已经看到，在每个词条的下方，其实是有域名的。如图所示：

，这就是应用应用层，标志即域名。

情景一：PC1和PC2在同一个网段，二者之间有一台交换机。如下图所示：

，经过上面的分析，我们知道PC1要想和PC2进行通信，PC1就必须知道PC2的MAC地址，但现在PC1只知道PC2的IP地址，这可怎么办呢？此时，就要用到我们今天要讲的主角-ARP协议。PC1会发出一个ARP请求的广播包，其源IP和源MAC地址为PC1的IP和MAC地址，目标IP是PC2的IP地址，目标MAC地址是12个F，也就是说这个局域网内的所有终端均会收到这个数据包。当交换机Switcher1(第一次使用时，其内部的MAC表是空的)收到这个包后，就先将PC1的MAC地址与端口1的对应关系写到自己的MAC表中，以便将来如果有数据包的MAC地址是PC1的MAC地址时，就直接从端口1转发该数据包。然后，Switcher将数据包从除去端口1外的所有端口转发PC1发出的ARP请求包，当该局域网内的所有终端收到该数据包后，就检查这个包的IP地址和自己的IP地址是否相同，若不同，先将IP地址和MAC地址写到自己的ARP缓存中，然后将该数据包丢弃(此处涉及到ARP欺骗攻击)。若相同，就将IP地址和MAC地址写到自己的ARP缓存中，然后返回ARP应答包。

情景二：PC1和PC2没有在同一网段中，如下图所示：

在这种情况下，PC1知道PC2不和自己在一个网段中，因此先将数据包发送到其网关处，即Router1的F1口，(若PC1不知道F1的MAC地址，则发出一个ARP请求包，其源IP和源MAC地址为PC1的IP和MAC地址，目的IP是F1的IP，目的MAC地址是12个F)，其源IP和源MAC地址是PC1的IP和MAC，目的IP是PC2的IP地址，目的MAC是F1的MAC地址。Router1接收到这个数据包后，就查看这个包的IP是否和自己的IP相同，若相同，则不继续转发；若不同，查看路由表，查找路由，继续转发(若F2不知道F3的MAC地址，则发送ARP广播请求，源IP和MAC是F2的IP和MAC，目标IP是F3的IP，目标MAC是12个F)，此时源IP是PC1的IP地址，源MAC地址是F2的MAC地址，目标IP是PC2的IP地址，目标MAC是F3的MAC地址。Router2收到这个数据包后，检查其目的IP是否是自己的IP地址(因为路由器一般有多于一个的IP地址和MAC地址)。若是，则收下；若不是，则同Router1一样，检查自己的路由表，查找路由，然后根据路由表将数据包从F4口转发出去(若F4不知道PC2的MAC地址，则发送ARP请求包，其源IP和源MAC是F4的IP和MAC，目的IP是PC2的IP，目的MAC地址是12个F)。此时，数据包的源IP是PC1的IP地址，源MAC是F4的MAC地址，目的IP是PC2的IP地址，目的MAC是PC2的MAC地址。 此时，数据包到达PC2，相反即可完成PC2到PC1的数据包传递，这样二者之间便可以进行通信。