arp和rarp 同網段和不同網段之間的通信過程
IPv6中已經沒有arp rarp協議，所以這里都是IPv4。
鏈路層使用以太網地址來確定目的地址，應用則常使用ip地址通信
arp協議是指從ip地址獲取對應的mac地址的協議
同網段和不同網段之間的通信過程
網上別人寫的很經典的ping過程，不清楚原創作者是誰:
在當今的以太網絡通信中，在IP數據包中有兩個必不可少的地址，那就是IP地址和網卡地址（即MAC地址），在數據包中，無論是IP地址還是MAC地址，都有源地址和目標地址，因為通信是雙方的，所以就必須同時擁有雙方的地址！在同一IP網絡中通信，將會發生以下事件：
主機A與主機B通信，這時主機A肯定首先要封裝這些需要發給主機B的數據包，那么對於主機A來說，自己的IP地址和MAC自己肯定能夠輕易得到，對於主機B的IP地址這時主機A也應該知道，要不然它就不清楚自己將要和誰通信，當有了自己的IP地址，MAC地址以及主機B的IP地址后，主機A在數據包中可以正確地寫上源IP地址，目標IP地址，接下來的工作就是寫入自己的MAC地址（即源MAC），最后還必須正確寫入目標主機B的MAC地址，可這時主機A才發現自己根本沒有目標主機B的MAC地址，那該怎么辦呢？這時主機A就通過比較上面已經封裝好的源IP和目標IP，通過子網掩碼計算一下，發現源IP和目標IP恰好在同一個IP網絡內，那么它想要得到目標主機B的MAC地址就有辦法了，首先主機A就向本網段發過一個ARP請求，這個ARP請求包中包括主機A的源IP地址，源MAC地址，目標主機B的IP地址，而目標MAC地址為廣播MAC地址（全部為F），因為我們要找的就是目標MAC，所以這里用廣播MAC地址，又因為是以太網，所以整個局域網的所有主機都能收到這個請求MAC地址的數據包，當然主機B也能收到，因此在主機B收到此ARP請求后，立即構建一個包括自己的MAC地址的ARP回應包，回應給主機A，當主機A收到這個ARP回應后，終於完成了找尋目標MAC的重大任務，從而把目標主機B的MAC地址正確封裝進上面還未封裝結束的正准備發給主機B的數據包，在這時，源IP和源MAC以及目標IP和目標MAC都已正確存在於數據包中，那么這里主機A向網絡內發出這些數據包，因為目標地址在本網段，所以本網段所有主機都能收到這個數據包（這是以太網的特性），最后只有真正的目標主機B能夠打開這些數據包，在此，同網段兩台主機之間的通信就此圓滿結束！在這里應該注意另外一個問題，因為主機A要尋找的目標主機B在同一網絡，所以主機A能夠通過ARP得到目標主機B的MAC地址，從而完成通信，當主機A在封裝數據包時檢測到目標主機並不在本網段，在這時，數據包不能把目標主機的MAC地址順利封裝進去，那么就用到另一種方法，那就是網關，主機A在准備發向主機B的數據中，封裝好自己的IP地址和MAC地址，同時也封裝好目標主機B的IP地址，數據包封裝到這里，主機A就利用上面得到同網段目標主機B的方法去請求得到網關的MAC地址，同樣也是用ARP去廣播，因為網關必須和本機在同一網段，理所當然，網關能夠收到這個ARP請求並能正確回應給主機A，這時主機A在數據包中封裝好自己的IP地址和MAC地址，同時也封裝好目標主機B的IP地址和網關的MAC地址，把數據包從網卡發出去，因為目標MAC是網關的，所以網關收到這個數據包后，發現目標MAC是自己，而目標IP卻是別人，所以它不可以再往上打開這個數據包，它要做的工作就是把這些數據包發給下一跳路由器（如果網關自身就是一台路由器的話），如果網關是一台普通PC，那么它就發給路由器，讓路由器把這些數據包正確傳輸到遠程目標網絡，到達遠程網絡后，它們的網關再將數據包發給數據包中的目標IP，即源主機A苦苦尋找的目標主機B，從而真正結束不同網絡之間的通信，回應的數據包也是用同樣的方法到達目的地，在這里，還需要注意的是，當網關把數據包發給下一跳路由器時，這個數據包必須由網關把目標MAC改成下一跳路由器的MAC地址（通過ARP得到），否則下一跳路由器收到目標MAC不是自己的數據包，會丟棄不予理睬，下一跳路由器再發給下一跳路由器同樣要把目標MAC地址改為下一跳路由器的MAC地址再發出去！
最后還可以總結出：在網段通信時，數據包中的地址就是源IP，目標IP，源MAC，目標MAC，根本用不到網關，而當檢測到需要把數據包發到遠程網絡時，這時，目標MAC就必須改變了，在還沒有出內網時，目標MAC必須寫成網關的MAC地址發出去，當網關收到時，再把目標MAC地址改成下一跳的MAC地址發出去，而源IP和源MAC以及目標IP不曾改變，就算到達了公網上，目標MAC仍然在不斷改變着，直到最后，這個數據包到達目標IP的網絡，最終通信結束！
arp高速緩存
arp -a可以看到當前主機緩存的ip地址和mac地址對應的列表
可以看到緩存的都是同網段的機器的mac地址,因為需要arp請求的地址，都是下一跳不經過路由器就能到的地址，這地址才有意義。
主機和其他主機通信時，只有當目的地址和當前地址在同一個網絡中時，才會發送arp請求這個目的地址的mac地址，如果交換機收到這個arp請求，發現這個ip對應的mac地址已經自己已經緩存了，就將這個地址回應給當前主機，發送給所有端口。如果是不同網段間的通信，源地址和目的地址不在同一個網絡中就根據路由表，那么系統會選擇下一跳的主機，目的mac地址填下一跳主機的地址。
arp攻擊
可以編造包，去一直請求arp請求當前網絡中不存在的主機，這樣arp包會被發送到整個網絡的所有主機上，也就是arp廣播攻擊了。
也可以編造包，聲稱ip x.x.x.x的mac地址是自己，arp欺騙，劫持流量，影響正常通信。
其他:
安全是個大問題，以后遇到了再學吧。
ARP攻擊防范方法總結
arp代理
當一個路由器收到arp請求時，它可以代替它所連接到的主機回應這個請求，例如主機10.10.10.10有一條10.10.0.0/16的路由，他認為10.10.20.10和它在同一個網絡內，所會發送arp請求，請求獲得10.10.20.10的地址，通常是這樣子，可是有時候這個地址並不在這個網絡內，路由器收到地址后發現，它的en0連接到10.10.10.0/24，en1連接到10.10.20.0/24，如果沒有配置arp代理，那正常的，路由器不會有任何響應，主機10.10.10.10會發現自己不能連接到目的地址，如果配置了arp代理，路由器就會把en0的地址回應給10.10.10.10，告訴他這就是10.10.20.10的地址。
不必要arp
gratuitous arp，既發送arp請求查詢本機ip的mac地址，可以用於檢測ip沖突，或者是當前接口mac地址變更后，向局域網內更新自己的mac地址變換
tcp/ip卷一中文版把這個翻譯成免費arp，這是不准確的。
rarp
逆地址解析協議，可以用於網卡啟動時，向rarp server請求自己的ip。和dhcp類似的功能，現在基本都使用dhcp。