一、ARP在同個網段下的工作原理

        首先，每臺主機都會在自己的ARP緩衝區中建立一個 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的對應關係。當源主機需要將一個數據包要傳送到目的主機時，會首先檢查自己 ARP列表中是否存在該 IP地址對應的MAC地址，如果有，就直接將資料包傳送到這個MAC地址；如果沒有，就向本地網段發起一個ARP請求的廣播包，查詢此目的主機對應的MAC地址。此ARP請求資料包裡包括源主機的IP地址、硬體地址、以及目的主機的IP地址。網路中所有的主機收到這個ARP請求後，會檢查資料包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此資料包；如果相同，該主機首先將傳送端的MAC地址和IP地址新增到自己的ARP列表中，如果ARP表中已經存在該IP的資訊，則將其覆蓋，然後給源主機發送一個 ARP響應資料包，告訴對方自己是它需要查詢的MAC地址；源主機收到這個ARP響應資料包後，將得到的目的主機的IP地址和MAC地址新增到自己的ARP列表中，並利用此資訊開始資料的傳輸。如果源主機一直沒有收到ARP響應資料包，表示ARP查詢失敗。

例如： 

A的地址為：IP：192.168.10.1 MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA 
B的地址為：IP：192.168.10.2 MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB 

根據上面的所講的原理，我們簡單說明這個過程：A要和B通訊，A就需要知道B的乙太網地址，於是A傳送一個ARP請求廣播（誰是192.168.10.2 ，請告訴192.168.10.1），當B收到該廣播，就檢查自己，結果發現和自己的一致，然後就向A傳送一個ARP單播應答（192.168.10.2 在BB-BB-BB-BB-BB-BB）。

二、區域網中跨網段主機間通訊

        不同網段的主機通訊時，主機會封裝閘道器（通常是路由器）的mac地址，然後主機將資料傳送給路由器，後續路由進行路由轉發，通過arp解析目標地址的mac地址，然後將資料包送達目的地。具體過程分析如下：

如上圖，主機A、B通過路由器連線，屬於兩個不同的網段子網掩碼24（255.255.255.0）

1、主機A有資料發往主機B，資料封裝IP之後發現沒有主機B的mac地址；然後查詢ARP，ARP迴應：“我在192.168.3.0/24網段，目標地址在192.168.4.0/24,不屬於同一網段，需要使用預設閘道器”；ARP發現預設閘道器是192.168.3.2，但是沒有閘道器mac地址，需要先進行查詢；

2、主機將資料包先放到快取中，然後傳送ARP查詢報文：封裝自己的mac地址為源mac，目標mac地址寫全F的廣播地址，請求閘道器192.168.3.2的mac地址。然後以廣播方式傳送出去；

3、路由器收到廣播資料包，首先將原192.168.3.1新增到自己的mac地址表中，對應mac地址為0800.0222.2222。路由發現是請求自己的mac地址，然後路由回覆一個ARP應答：封裝自己的IP地址為源IP自己的mac地址為源mac，主機A的IP為目的IP主機A的mac為目的mac，傳送一個單播應答“我是192.168.3.2.我的mac地址為0800.0333.2222”；

4、主機收到應答後，將閘道器mac地址對應192.168.4.2（跨閘道器通訊，其他網段IP地址的mac地址均為閘道器mac），然後將快取中的資料包，封裝閘道器mac地址進行傳送；

5、路由收到資料包，檢查目的IP地址，發現不是給自己的，決定要進行路由，然後查詢路由表，需要發往192.168.4.0網段中的192.168.4.2地址。路由準備從相應介面上發出去，然後查詢mac地址表，發現沒有主機B的對映。路由器傳送arp請求查詢主機B的mac地址（原理同2、3步，主機B收到請求後首先會新增閘道器的mac地址，然後單播回覆arp請求）；

6、路由器收到主機B的mac地址後，將其新增到路由mac地址表中，然後將快取中的資料2層幀頭去掉，封裝自己的mac地址為源mac，主機B的mac地址為目的mac（源和目的IP地址不變），加上二層幀頭及校驗，傳送給主機B；

7、主機B收到資料之後，進行處理，傳送過程結束；

8、如果主機B收到資料後進行回覆，主機B會進行地址判斷，不在同一網段，然後決定將資料傳送給閘道器，主機B查詢mac地址表獲得閘道器mac地址，將資料封裝後傳送（arp地址解析的過程不再需要了，mac地址表條目有一定的有效時間），閘道器收到資料後直接查詢mac表，將二層幀mac地址更改為A的mac傳送出去。如此，主機A收到主機B的回覆；

綜上在跨網段通訊過程中有以下過程：
1、判斷地址是否同一網段
2、查詢目的IP地址的mac（傳送arp請求）

此外需注意點：
1、ARP請求以廣播發送、以單播迴應
2、路由器隔離廣播。每一個網段都是獨立的廣播域
3、跨越網段通訊需要使用閘道器的mac地址