Linux 中 ARP 学习和老化机制

本文分享自天翼云开发者社区《Linux中ARP学习和老化机制》 作者:云云生息

ARP 学习和老化机制在 Linux 网络通信中起着至关重要的作用。ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议是将 IP 地址解析为 MAC 地址的一种机制。本文将详细介绍 Linux 中 ARP 学习和老化的概念、工作原理以及其重要性。

一、ARP 学习

在一个局域网（LAN）中，设备之间通信需要知道目标设备的 MAC 地址。但是，在 IP 网络中，设备之间通常只知道目标设备的 IP 地址。这时候 ARP 就发挥作用了。ARP 会通过广播在局域网上发送一个 ARP 请求（ARP Request），询问某个 IP 地址对应的 MAC 地址。其他设备收到这个请求后，如果其中有设备的 IP 地址与之匹配，就会回复一个 ARP 响应（ARP Reply），告诉请求设备其 MAC 地址。之后，请求设备会将该 IP 地址和对应的 MAC 地址建立映射关系，保存在自己的 ARP 缓存表中。

Linux 中的 ARP 学习是由内核网络协议栈负责的。当 Linux 主机发送数据包到局域网上的某个设备时，如果它不知道目标设备的 MAC 地址，就会发出 ARP 请求。一旦目标设备响应了 ARP 请求，内核就会学习并保存这个 MAC 地址，以便下次直接发送数据包到目标设备，而无需再进行 ARP 请求。

二、ARP 老化

ARP 缓存表中保存了 IP 地址和对应的 MAC 地址映射关系。但是，网络中的设备是动态的，可能会发生 IP 地址分配变化或设备更换的情况。为了保持 ARP 缓存表的准确性，需要一种机制来处理过时的条目。这就是 ARP 老化机制。

ARP 老化是指 ARP 缓存表中的条目在一定时间内没有被使用而被删除的过程。每个条目都有一个生存时间（存活时间），一般默认为 20 分钟左右。如果在该时间内没有再次与该 IP 地址通信，那么该条目将被删除。当然，如果在生存时间内继续与该 IP 地址通信，那么该条目的生存时间会被重置，以保持其有效性。

在 Linux 中，ARP 老化是由内核的网络协议栈负责的。内核会定期检查 ARP 缓存表中的条目，并清除过时的条目，以确保 ARP 缓存表的及时更新。

三、ARP 学习和老化的重要性

1.提高通信效率：ARP 学习可以避免在每次通信时都进行 ARP 请求，减少了通信的延迟，提高了通信的效率。

2.网络拓扑变化：在局域网中，设备可能会添加、删除或更换，ARP 学习和老化可以及时更新设备的 MAC 地址，确保通信的准确性。

3.安全性：ARP 学习和老化机制可以防止 ARP 欺骗攻/击。ARP 欺骗攻/击是一种恶意操作，攻/击者通过伪造 ARP 响应来篡改目标设备的 ARP 缓存表，导致通信被重定向到攻/击者控制的设备。

4.减少网络负担：通过 ARP 老化，可以定期清理不再使用的 ARP 条目，减少不必要的网络负担和内存消耗。

ARP 学习和老化机制在 Linux 中起着至关重要的作用。ARP 学习通过广播和响应的方式建立 IP 地址到 MAC 地址的映射关系，提高通信效率和网络准确性。ARP 老化机制定期清理过时的 ARP 条目，保持 ARP 缓存表的更新，防止网络欺骗攻/击，并减少网络负担。深入理解和掌握 ARP 学习和老化机制，有助于优化网络通信，提高网络安全性和性能。