04-三层技术-IP业务配置指导

01-ARP配置

1 ARP配置

三层以太网端口是指被配置为三层模式的以太网端口，有关以太网端口模式切换的操作，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“以太网端口配置”。

1.1 ARP简介

1.1.1 ARP作用

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是将IP地址解析为以太网MAC地址（或称物理地址）的协议。

在局域网中，当主机或其它网络设备有数据要发送给另一个主机或设备时，它必须知道对方的网络层地址（即IP地址）。但是仅仅有IP地址是不够的，因为IP数据报文必须封装成帧才能通过物理网络发送，因此发送站还必须有接收站的物理地址，所以需要一个从IP地址到物理地址的映射。ARP就是实现这个功能的协议。

1.1.2 ARP报文结构

ARP报文分为ARP请求和ARP应答报文，报文格式如图1-1所示。

图1-1 ARP报文结构

l 硬件类型：表示硬件地址的类型。它的值为1表示以太网地址；

l 协议类型：表示要映射的协议地址类型。它的值为0x0800即表示IP地址；

l 硬件地址长度和协议地址长度分别指出硬件地址和协议地址的长度，以字节为单位。对于以太网上IP地址的ARP请求或应答来说，它们的值分别为6和4；

l 操作类型（OP）：1表示ARP请求，2表示ARP应答；

l 发送端MAC地址：发送方设备的硬件地址；

l 发送端IP地址：发送方设备的IP地址；

l 目标MAC地址：接收方设备的硬件地址。

l 目标IP地址：接收方设备的IP地址。

1.1.3 ARP地址解析过程

假设主机A和B在同一个网段，主机A要向主机B发送信息。如图1-2所示，具体的地址解析过程如下：

(1) 主机A首先查看自己的ARP表，确定其中是否包含有主机B对应的ARP表项。如果找到了对应的MAC地址，则主机A直接利用ARP表中的MAC地址，对IP数据包进行帧封装，并将数据包发送给主机B。

(2) 如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址，则将缓存该数据报文，然后以广播方式发送一个ARP请求报文。ARP请求报文中的发送端IP地址和发送端MAC地址为主机A的IP地址和MAC地址，目标IP地址和目标MAC地址为主机B的IP地址和全0的MAC地址。由于ARP请求报文以广播方式发送，该网段上的所有主机都可以接收到该请求，但只有被请求的主机（即主机B）会对该请求进行处理。

(3) 主机B比较自己的IP地址和ARP请求报文中的目标IP地址，当两者相同时进行如下处理：将ARP请求报文中的发送端（即主机A）的IP地址和MAC地址存入自己的ARP表中。之后以单播方式发送ARP响应报文给主机A，其中包含了自己的MAC地址。

(4) 主机A收到ARP响应报文后，将主机B的MAC地址加入到自己的ARP表中以用于后续报文的转发，同时将IP数据包进行封装后发送出去。

图1-2 ARP地址解析过程

当主机A和主机B不在同一网段时，主机A就会先向网关发出ARP请求，ARP请求报文中的目标IP地址为网关的IP地址。当主机A从收到的响应报文中获得网关的MAC地址后，将报文封装并发给网关。如果网关没有主机B的ARP表项，网关会广播ARP请求，目标IP地址为主机B的IP地址，当网关从收到的响应报文中获得主机B的MAC地址后，就可以将报文发给主机B；如果网关已经有主机B的ARP表项，网关直接把报文发给主机B。

1.1.4 ARP表

设备通过ARP解析到目的MAC地址后，将会在自己的ARP表中增加IP地址到MAC地址的映射表项，以用于后续到同一目的地报文的转发。

ARP表项分为动态ARP表项和静态ARP表项。

1. 动态ARP表项

动态ARP表项由ARP协议通过ARP报文自动生成和维护，可以被老化，可以被新的ARP报文更新，可以被静态ARP表项覆盖。当到达老化时间、接口down时会删除相应的动态ARP表项。

2. 静态ARP表项

静态ARP表项通过手工配置和维护，不会被老化，不会被动态ARP表项覆盖。

配置静态ARP表项可以增加通信的安全性。静态ARP表项可以限制和指定IP地址的设备通信时只使用指定的MAC地址，此时攻击报文无法修改此表项的IP地址和MAC地址的映射关系，从而保护了本设备和指定设备间的正常通信。

静态ARP表项分为长静态ARP表项和短静态ARP表项。

l 在配置长静态ARP表项时，除了配置IP地址和MAC地址项外，还必须配置该ARP表项所在VLAN和出接口。长静态ARP表项可以直接用于报文转发。

l 在配置短静态ARP表项时，只需要配置IP地址和MAC地址项。如果出接口是三层以太网端口，短静态ARP表项可以直接用于报文转发；如果出接口是VLAN接口，短静态ARP表项不能直接用于报文转发，当要发送IP数据包时，先发送ARP请求报文，如果收到的响应报文中的源IP地址和源MAC地址与所配置的IP地址和MAC地址相同，则将接收ARP响应报文的接口加入该静态ARP表项中，之后就可以用于IP数据包的转发。

l 一般情况下，ARP动态执行并自动寻求IP地址到以太网MAC地址的解析，无需管理员的介入。

l 当希望设备和指定用户只能使用某个固定的IP地址和MAC地址通信时，可以配置短静态ARP表项，当进一步希望限定这个用户只在某VLAN内的某个特定接口上连接时就可以配置长静态ARP表项。

1.2 配置ARP

1.2.1 手工添加静态ARP表项

静态ARP表项在设备正常工作时间一直有效，当设备的ARP表项所对应的VLAN或VLAN接口被删除时，如果是长静态ARP表项则被删除，如果是已经解析的短静态ARP表项则重新变为未解析状态。

表1-1 手工添加静态ARP表项

操作		命令	说明
进入系统视图		system-view	-
手工添加静态ARP表项	手工添加长静态ARP表项	arp static ip-address mac-address vlan-id interface-type interface-number	两者必选其一
手工添加静态ARP表项	手工添加短静态ARP表项	arp static ip-address mac-address	两者必选其一

l 参数vlan-id用于指定ARP表项所对应的VLAN，vlan-id必须是用户已经创建好的VLAN的ID，且vlan-id参数后面指定的以太网接口必须属于这个VLAN。VLAN对应的VLAN接口必须已经创建。

l 指定参数vlan-id和ip-address的情况下，参数vlan-id对应的VLAN接口的IP地址必须和参数ip-address指定的IP地址属于同一网段。

1.2.2 配置接口学习动态ARP表项的最大数目

设备可以通过ARP协议自动生成动态ARP表项。为了防止部分接口下的用户占用过多的ARP资源，可以通过设置接口学习动态ARP表项的最大数目来进行限制。当接口学习动态ARP表项的最大数目达到所设置的值时，该接口将不再学习动态ARP表项。

表1-2 配置接口学习动态ARP表项的最大数目

操作	命令	说明
进入系统视图	system-view	-
进入接口视图	interface interface-type interface-number	-
配置接口允许学习动态ARP表项的最大数目	arp max-learning-num number	可选缺省情况下，二层接口不对允许学习动态ARP表项的最大数目进行限制，三层接口允许学习动态ARP表项的最大数目为8192 当配置接口允许学习动态ARP表项的最大数目为0时，表示禁止接口学习动态ARP表项

如果二层端口及其所属的VLAN接口都配置了允许学习动态ARP表项的最大数目，则以数目小的进行限制。

1.2.3 配置动态ARP表项的老化时间

为适应网络的变化，ARP表需要不断更新。ARP表中的动态ARP表项并非永远有效，每一条记录都有一个老化时间，到达老化时间仍得不到刷新的记录将被从ARP表中删除。如果在到达老化时间前记录被刷新，则重新计算老化时间。用户可以根据网络实际情况调整老化时间。

表1-3 配置动态ARP的老化时间

操作	命令	说明
进入系统视图	system-view	-
配置动态ARP的老化时间	arp timer aging aging-time	可选缺省情况下，动态ARP的老化时间为20分钟

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

配置动态ARP的老化时间

arp timer aging aging-time

可选

缺省情况下，动态ARP的老化时间为20分钟

1.2.4 配置快速更新ARP表项

如图1-3所示，Laptop经常在无线站点AP1和AP2之间漫游，导致Switch上记录的Laptop的MAC地址与出端口的对应关系经常发生改变，但是Switch上的ARP表项不会立即更新，影响到数据业务的正常转发。

图1-3 快速更新ARP表项应用环境

使能快速更新ARP表项功能后，如果交换机上记录的MAC地址与出端口的对应关系发生改变，系统会立刻更新ARP表项，保证了数据业务的不间断转发。

表1-4 配置快速更新ARP表项

操作	命令	说明
进入系统视图	system-view	-
使能快速更新ARP表项功能	mac-address station-move quick-notify enable	可选缺省情况下，没有使能快速更新ARP表项功能

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

使能快速更新ARP表项功能

mac-address station-move quick-notify enable

可选

缺省情况下，没有使能快速更新ARP表项功能

快速更新ARP表项功能通常用于无线组网环境中，在其它组网境中建议用户不要使用该功能。

1.3 ARP显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后ARP的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下，用户可以执行reset命令清除ARP表中的ARP表项。

表1-5 ARP显示和维护

操作	命令
显示ARP表项	display arp [ [ all \| dynamic \| static ] [ slot slot-number ] \| vlan vlan-id \| interface interface-type interface-number ] [ count \| verbose ] [ \| { begin \| exclude \| include } regular-expression ]
显示指定IP地址的ARP表项	display arp ip-address [ slot slot-number ] [ verbose ] [ \| { begin \| exclude \| include } regular-expression ]
显示动态ARP表项的老化时间	display arp timer aging [ \| { begin \| exclude \| include } regular-expression ]
清除ARP表项	reset arp { all \| dynamic \| static \| slot slot-number \| interface interface-type interface-number }

清除ARP表项，将取消IP地址和MAC地址的映射关系，可能导致设备无法正常通信。清除前请务必仔细确认。

1.4 ARP典型配置举例

1.4.1 静态ARP表项配置举例

1. 组网需求

l Switch连接主机，通过接口GigabitEthernet1/0/1连接Router。接口GigabitEthernet1/0/1属于VLAN 10。

l Router的IP地址为192.168.1.1/24，MAC地址为00e0-fc01-0000。

网络管理员希望通过某种方法来防止恶意用户对Switch进行ARP攻击，增加Switch和Router通信的安全性。如果Router的IP地址和MAC地址是固定的，则可以通过在Switch上配置静态ARP表项的方法，防止恶意用户进行ARP攻击。

2. 组网图

图1-4 配置静态ARP表项组网图

3. 配置步骤

在Switch上进行下列配置。

# 创建VLAN 10。

<Switch> system-view

[Switch] vlan 10

[Switch-vlan10] quit

# 将接口GigabitEthernet1/0/1加入到VLAN 10中。

[Switch] interface GigabitEthernet 1/0/1

[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port link-type trunk

[Switch-GigabitEthernet1/0/1] port trunk permit vlan 10

[Switch-GigabitEthernet1/0/1] quit

# 创建接口Vlan-interface10，并配置IP地址。

[Switch] interface vlan-interface 10

[Switch-vlan-interface10] ip address 192.168.1.2 24

[Switch-vlan-interface10] quit

# 配置一条静态ARP表项，IP地址为192.168.1.1，对应的MAC地址为00e0-fc01-0000，此条ARP表项对应的出接口为属于VLAN 10的接口GigabitEthernet1/0/1。

[Switch] arp static 192.168.1.1 00e0-fc01-0000 10 GigabitEthernet 1/0/1

# 查看静态ARP表项信息。

[Switch] display arp static

Type: S-Static D-Dynamic A-Authorized

IP Address MAC Address VLAN ID Interface Aging Type

192.168.1.1 00e0-fc01-0000 10 GE1/0/1 N/A S

2 免费ARP配置

2.1 免费ARP简介

免费ARP报文是一种特殊的ARP报文，该报文中携带的发送端IP地址和目标IP地址都是本机IP地址，报文源MAC地址是本机MAC地址，报文的目的MAC地址是广播地址。

设备通过对外发送免费ARP报文来实现以下功能：

l 确定其它设备的IP地址是否与本机的IP地址冲突。当其它设备收到免费ARP报文后，如果发现报文中的IP地址和自己的IP地址相同，则给发送免费ARP报文的设备返回一个ARP应答，告知该设备IP地址冲突。

l 设备改变了硬件地址，通过发送免费ARP报文通知其它设备更新ARP表项。

1. 免费ARP报文学习功能的作用

使能了免费ARP报文学习功能后，设备会根据收到的免费ARP报文中携带的信息（源IP地址、源MAC地址）对自身维护的ARP表进行修改。设备先判断ARP表中是否存在与此免费ARP报文源IP地址对应的ARP表项：

l 如果没有对应的ARP表项，设备会根据该免费ARP报文中携带的信息新建ARP表项；

l 如果存在对应的ARP表项，设备会根据该免费ARP报文中携带的信息更新对应的ARP表项。

关闭免费ARP报文学习功能后，设备不会根据收到的免费ARP报文来新建ARP表项，但是会更新已存在的对应ARP表项。如果用户不希望通过免费ARP报文来新建ARP表项，可以关闭免费ARP报文学习功能，以节省ARP表项资源。

2. 定时发送免费ARP功能的作用

定时发送免费ARP功能可以及时通知下行设备更新ARP表项或者MAC地址表项，主要应用场景如下：

(1) 防止仿冒网关的ARP攻击

如果攻击者仿冒网关发送免费ARP报文，就可以欺骗同网段内的其它主机，使得被欺骗的主机访问网关的流量，被重定向到一个错误的MAC地址，导致其它主机用户无法正常访问网络。

为了尽量避免这种仿冒网关的ARP攻击，可以在网关的接口上使能定时发送免费ARP功能。使能该功能后，网关接口上将按照配置的时间间隔周期性发送接口主IP地址和手工配置的从IP地址的免费ARP报文。这样，每台主机都可以学习到正确的网关，从而正常访问网络。

(2) 防止主机ARP表项老化

在实际环境中，当网络负载较大或接收端主机的CPU占用率较高时，可能存在ARP报文被丢弃或主机无法及时处理接收到的ARP报文等现象。这种情况下，接收端主机的动态ARP表项会因超时而老化，在其重新学习到发送设备的ARP表项之前，二者之间的流量就会发生中断。

为了解决上述问题，可以在网关的接口上使能定时发送免费ARP功能。使能该功能后，网关接口上将按照配置的时间间隔周期性发送接口主IP地址和手工配置的从IP地址的免费ARP报文。这样，接收端主机可以及时更新ARP映射表，从而防止了上述流量中断现象。

(3) 防止VRRP虚拟IP地址冲突

当网络中存在VRRP备份组时，需要由VRRP备份组的Master路由器周期性的向网络内的主机发送免费ARP报文，使主机更新本地ARP地址表，从而确保网络中不会存在IP地址与VRRP虚拟IP地址相同的设备。

由于用户可以设定VRRP虚拟IP地址和MAC地址对应关系，因此有以下两种情况：

l 如果当前VRRP虚拟IP地址和虚拟MAC地址对应，则免费ARP报文中的源MAC地址为VRRP虚拟路由器对应的虚拟MAC地址。

l 如果当前VRRP虚拟IP地址和实际MAC地址对应，则免费ARP报文中的源MAC地址为VRRP备份组中Master路由器接口的MAC地址。

关于VRRP的详细介绍，请参见“可靠性配置指导”中的“VRRP”。

2.2 配置免费ARP

表2-1 配置免费ARP

操作	命令	说明
进入系统视图	system-view	-
使能免费ARP报文学习功能	gratuitous-arp-learning enable	可选缺省情况下，设备免费ARP报文的学习功能处于开启状态
使能收到非同一网段ARP请求时发送免费ARP报文功能	gratuitous-arp-sending enable	可选缺省情况下，设备收到非同一网段的ARP请求时不发送免费ARP报文
进入接口视图	interface interface-type interface-number	-
使能定时发送免费ARP功能，并设置发送免费ARP报文的周期	arp send-gratuitous-arp [ interval milliseconds ]	可选缺省情况下，定时发送免费ARP功能处于关闭状态

l 使能定时发送免费ARP功能可在VLAN接口视图/三层以太网接口视图下进行配置。

l 设备最多允许同时在1024个接口上使能定时发送免费ARP功能。

l 配置定时发送免费ARP功能后，只有当接口链路up并且配置IP地址后，此功能才真正生效。

l 如果修改了免费ARP报文的发送周期，则在下一个发送周期才能生效。

l 如果同时在很多接口下使能定时发送免费ARP功能，或者每个接口有大量的从IP地址，或者两种情况共存的同时又配置很小的发送时间间隔，那么免费ARP报文的发送频率可能会远远低于用户的预期。

3 代理ARP配置

3.1 代理ARP简介

如果ARP请求是从一个网络的主机发往同一网段却不在同一物理网络上的另一台主机，那么连接它们的具有代理ARP功能的设备就可以回答该请求，这个过程称作代理ARP（Proxy ARP）。

代理ARP功能屏蔽了分离的物理网络这一事实，使用户使用起来，好像在同一个物理网络上。

代理ARP分为普通代理ARP和本地代理ARP，二者的应用场景有所区别：

l 普通代理ARP的应用环境为：想要互通的主机分别连接到设备的不同三层接口上，且这些主机不在同一个广播域中。

l 本地代理ARP的应用环境为：想要互通的主机连接到设备的同一个三层接口上，且这些主机不在同一个广播域中。

如无特殊说明，本章后续描述中的代理ARP均指普通代理ARP。

3.1.1 代理ARP

处于同一网段内的主机，当连接到设备的不同三层接口时，可以利用设备的代理ARP功能，通过三层转发实现互通。

代理ARP的典型应用环境如图3-1所示。设备Switch通过两个VLAN接口Vlan-interface1和 Vlan-interface2连接两个网络，两个VLAN接口的IP地址不在同一个网段，接口地址分别为192.168.10.99/24、192.168.20.99/24。但是两个网络内的主机Host A和Host B的地址通过掩码的控制，既与相连设备的接口地址在同一网段，同时二者也处于同一个网段。

图3-1 代理ARP的应用环境

在这种组网情况下，当Host A需要与Host B通信时，由于目的IP地址与本机的IP地址为同一网段，因此Host A会广播发送ARP请求报文，请求Host B的MAC地址。但是，此时的两台主机处于不同的广播域中，Host B无法收到Host A的ARP请求报文，当然也就无法应答。

通过在Switch上启用代理ARP功能，可以解决此问题。启用代理ARP后，Switch可以应答Host A的ARP请求。同时，Switch相当于Host B的代理，把从其他主机发送过来的报文转发给它。

代理ARP的优点是，它可以只被应用在一个设备上（此时该设备的作用相当于网关），不会影响到网络中其他设备的路由表。代理ARP功能可以在主机没有配置缺省网关或者主机没有任何路由能力的情况下使用。

3.1.2 本地代理ARP

本地代理ARP的应用场景如图3-2所示。Host A和Host B属于同一个VLAN 2，但它们分别连接到被二层隔离的端口GigabitEthernet1/0/3和GigabitEthernet1/0/1上，通过在SwitchA上启用本地代理ARP功能，可以实现Host A和Host B的三层互通。

图3-2 本地代理ARP的应用环境

本地代理ARP可以在下列三种情况下实现主机之间的三层互通：

l 想要互通的主机分别连接到同一个VLAN中的不同二层隔离端口下；

l 使能Isolate-user-vlan功能后，想要互通的主机属于不同的Secondary VLAN。

3.2 配置代理ARP功能

代理ARP和本地代理ARP功能均可在VLAN接口视图/三层以太网接口视图下进行配置。

表3-1 配置代理ARP功能

操作	命令	说明
进入系统视图	system-view	-
进入接口视图	interface interface-type interface-number	-
开启代理ARP功能	proxy-arp enable	必选缺省情况下，关闭代理ARP功能

表3-2 配置本地代理ARP功能

操作	命令	说明
进入系统视图	system-view	-
进入接口视图	interface interface-type interface-number	-
开启本地代理ARP功能	local-proxy-arp enable [ ip-range startIP to endIP ]	必选缺省情况下，关闭本地代理ARP功能

3.3 代理ARP显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后代理ARP的运行情况，查看显示信息验证配置的效果。

表3-3 代理ARP显示和维护

操作	命令
显示代理ARP的状态	display proxy-arp [ interface interface-type interface-number ] [ \| { begin \| exclude \| include } regular-expression ]
显示本地代理ARP的状态	display local-proxy-arp [ interface interface-type interface-number ] [ \| { begin \| exclude \| include } regular-expression ]

3.4 代理ARP典型配置举例