工作原理
ARP是Address Resolution Protocol（地址轉換協議）的簡稱，是TCP/IP協議中最底層的協議之一。它的作用是完成IP地址到MAC（物理地址）的轉換。在局域網中兩台計算機之間的通訊，或者局域網中的計算機将IP數據包轉發給網關的時候，網卡都需要知道目标計算機的物理地址，以填充物理幀中的目的地址。
假設同一以太網中的計算機A（192.168.0.1）需要向計算機B（192.168.0.2）發送數據報，而此時A尚不知道B的物理地址。為了獲得B的物理地址，A在局域網上發送ARP廣播，查詢192.168.0.2這個物理地址，同時在ARP包中填入自己的物理地址Ma，相當于發出這樣的詢問“誰拿了192.168.0.2這個地址？請回Ma這個物理地址。”計算機B在收到了這個查詢以後，以Ma為目的地址發回一個ARP包，裡面包含了自己的物理地址。這樣通訊的雙方都了解了對方的物理地址，通訊過程正式建立。
通常ARP協議都在支持廣播的網絡上使用，比方以太網，這種數據包不能跨物理網段使用，即不能跨越一個路由器（除路由器本身還用作ARP代理以外）。
在實際的ARP協議軟件的實現中還有一些應該注意的事項：每台計算機上都有一個ARP緩沖，它保存了一定數量的從IP地址到MAC地址的映射，同時當一個ARP廣播到來時，雖然這個ARP廣播可能與它無關，但ARP協議軟件也會把其中的物理地址與IP地址的映射記錄下來，這樣做的好處是能夠減少ARP報在局域網上發送的次數。同時，ARP緩沖中IP地址與物理地址之間的映射并不是一但生成就永久有效，每一個ARP映射表項都有自己的時延，如果過了一定的時間還沒有新的ARP到來，那麼這個ARP映射就從緩沖中被删除了。那麼下一次計算機向這個IP地址發送數據包的時候必須來一次新的查詢。
本地網絡IP查找的原理。事實上Windows本身就用ARP來确定自己的IP地址是否與網絡上的另一台計算機發生了沖突。當一個ARP包到來時，Windows如果檢查到其中的IP地址與本機上的相同，而物理地址不同，這時Windows就會向用戶報告這個IP地址已經被别人占用。非常有意思的是，Windows對待IP地址是以先來後到的順序分配，如果已經有人先占了，那麼本機的網絡接口就會被禁用。
這也是非常惱人的“特色”因為一旦開機後有了第一次沖突，以後的任何網絡操作就都無效了。Windows XP有了一定的進步，它在發現沖突以後并不禁用接口，而是允許用戶進行修複。其實用sniffer可以看到所謂的“修複”也不過是發了幾個ARP包出去，把IP“搶”回來。
在以前的文章中我描述了一個用ICMP回送請求（類似PING）進行IP查找的程序。這個程序用并發的幾十個線程同時PING網絡上的多台計算機，如果回送請求被正确的應答了，那麼可以認為這個IP地址已經被占用，如果沒有，我們就宣稱它是空閑的。然而它有優點也有缺點，其優點是能夠PING很遠的計算機，即使不在同一個物理網段上，缺點是當目标計算機上安裝了防火牆并禁止了ICMP包，或者采用了防ICMP flood攻擊的規則以後都有可能讓ICMP回送請求得不到應答。
ARP的優點與缺點正好與ICMP相反。它無法跨物理網段進行IP查找，但是由于沒有防火牆禁止ARP包的通過（想想看，如果禁止了ARP包，也就等于不讓人家知道你的物理地址，那麼實際上也就是将自己的計算機同網絡斷開了），所以ARP包的IP查找結果一定是非常精準的。
在實現了一個原始的ARP IP查找版本以後，我發現其結果并不準确，有些已經沒有人使用的IP地址被錯誤的報成有人占用了，難道我的判斷是錯誤的？當然不，這種錯誤的原因是在Windows的ARP緩沖中。實際上，在發送一個ARP報文的時候，Windows會首先檢查本機的ARP緩沖，如果發現了已經有對應的ARP表項，而且還沒有過期的話，Windows并不會發送這個報文，而是直接返回給調用者這個ARP表項的内容。
這樣一來，假設有計算機中途掉網，而它的ARP表項還沒有過期，那麼這個程序仍然能夠得到它的IP到MAC的映射，自然也就會錯誤的宣稱這個IP地址還在使用中了。在運行這個程序前，我使用arp –d（事實上，在看了本文以後，你就可以實現一個這樣的arp程序了）這個命令來删除緩沖中所有的ARP表項，然後得到的結果就非常準确了。
IP Helper API 提供了管理ARP緩沖的過程，所以我修改了這個程序，把arp –d的功能集成到了自己的程序中來。如果看看《使用TCP/IP協議實際網際互連（第二卷）》你就會明白ARP協議軟件中的諸多問題。
IP Helper API GetIpNetTable函數能夠提取出本機上的所有ARP表項。使用它的方法與上一篇文章中使用的函數相當的類似，你也必須兩次使用它，第一次獲得緩沖的大小，而第二次獲得實際的ARP表。這個映射表是以數組的方式指出的。其結構如下：
typedef struct _MIB_IPNETTABLE {DWORD dwNumEntries; //數組的大小MIB_IPNETROW table[ANY_SIZE]; //數組本身} MIB_IPNETTABLE, *PMIB_IPNETTABLE；而MIB_IPNETROW 的定義：typedef struct _MIB_IPNETROW {DWORD dwIndex; // 網絡接口的索引号DWORD dwPhysAddrLen; // 物理地址長度BYTE bPhysAddr[MAXLEN_PHYSADDR]; // 物理地址DWORD dwAddr; // IP地址DWORD dwType; // ARP表項類型} MIB_IPNETROW, *PMIB_IPNETROW。
其中dwType即ARP表項類型是比較重要的東西，因為某些ARP表項一但設定就不再改變，比方本機地址的ARP表項和默認網關的地址表項等等，這些ARP表項并不會“過期”，除非網絡故障或者設置改變了以後，會重新生成一次ARP查詢。這種表項被稱為“靜态”的。此時dwType的值為4。在程序中，我們不必删除這類表項（雖然删了它們也不會造成什麼後果）。
然而在實際的程序中，我使用了FlushIPNetTable這個函數來删除特定網卡上的ARP緩沖。
然後是删除一個表項的DeleteIpNetEntry，修改表項的SetIpNetEntry 和添加表項的CreateIpNetEntry。還有兩個管理代理ARP表項的函數，關于代理ARP，可以看看《使用TCP/IP協議實現網際互連（第一卷）》關于ARP代理的部分，由于與我們的程序無關，就不做介紹了。
最後需要詳述的函數是SendARP。它的原型如下：
DWORD SendARP(IPAddr DestIP, // 目的IP 地址IPAddr SrcIP, // 源IP地址，可選參數，把它填成0不會有問題PULONG pMacAddr, // 返回的物理地址PULONG PhyAddrLen // 物理地址的長度。
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軟件評測
在經過一段時間的測評之後，經驗是：如果操作系統是：windowsxp、windows2000、windows2003的話，最佳的選擇是風雲防火牆。作為國内新興的防火牆，風雲操作簡單易用，即便是新手使用也不會感到吃力。除了可以為PC提供不錯的ARP防護外，還可以提供TCP/IP終止、SSL終止、URL過濾、請求分析、會話跟蹤等全面防護。
如果操作系統是VISTA的話，最佳的選擇莫過于金山ARP防火牆了。金山ARP防火牆的安裝文件僅649K，資源占用區區752K，而ARP防護能力卻着實不弱，值得考慮。另外，彩影ARP防火牆個人版的ARP防護能力也不遜于金山ARP防火牆，隻是安裝文件比金山的要大，内存占用多一點。
