前言：我本來沒有想過寫關于ARP綁定的文章， 坦白的說一句， 在你理解ARP工作的原理時， 這其實比較簡單。 只是看到最近論壇很多人在問關于綁定IP和MAC地址的問題，

　　所以才決定寫這個文章， 希望能一勞永逸。

　　作為企業級的路由防火墻， ISA Server并沒有提供對于MAC地址的控制功能。 不過， 你可以使用Windows的命令ARP來實現IP地址和MAC地址的綁定。 這篇文章介紹了Windows下ARP協議工作的原理， 以及如何使用ARP命令來靜態綁定IP地址和MAC地址。

　　ISA Server中沒有提供對于MAC地址的控制功能， Why?這是因為MAC地址只能在本地網絡中使用， 當數據包跨越路由器時， 數據包中主機的源MAC地址就會被路由器的出站接口的MAC地址所代替， 這個時候， 使用MAC地址來進行控制就不適用了。 所以只要是企業級的硬件或者軟件防火墻， 都基本沒有提供對MAC地址的控制功能。

　　不過微軟也早就考慮到了這點， 在Windows中， 如果你安裝了TCP/IP網絡協議組件， 那么你就可以執行命令ARP。 ARP命令的作用是查看本機的ARP緩存、靜態綁定IP地址和MAC地址和刪除靜態綁定項。 其實綁定IP地址和MAC地址的本意是為了減少ARP廣播流量， 只是可以利用這一功能來控制IP地址的使用。

　　在這里我還是先簡單的描述一下Windows下ARP協議的工作原理。 ARP協議(Address Resolve Protocol， 地址解析協議)工作在TCP/IP協議的第二層-數據鏈路層， 用于將IP地址轉換為網絡接口的硬件地址(媒體訪問控制地址， 即MAC地址)。

　　無論是任何高層協議的通訊， 最終都將轉換為數據鏈路層硬件地址的通訊。

　　每臺主機都具有一個用于緩存MAC地址的ARP緩存列表， 你可以使用命令ARP -a或ARP -g來查看當前的ARP緩存列表。 此ARP緩存列表是動態更新的， 默認情況下， 當其中的緩存項超過兩分鐘沒有活動時， 此緩存項就會超時被刪除。 你可以使用ARP -s來靜態綁定IP地址和MAC地址， 不過在Windows server 2003和XP以前的Windows系統中， 就算你設置了靜態MAC地址綁定項， 同樣會通過接收其他主機的數據包而更新已經綁定的項。

　　在Windows server 2003和XP中， 靜態綁定的項不會被動態更新， 直到TCP/IP協議終止為止， 例如重啟計算機

　　。 如果要創建永久的靜態MAC地址綁定項， 你可以寫一個腳本文件來執行ARP靜態綁定， 然后使用計劃任務在啟動計算機時執行該腳本即可。

　　例如A主機的IP地址為192.168.0.1， 它現在需要與IP為192.168.0.8的主機(主機B)進行通訊， 那么將進行以下動作：

　　A主機查詢自己的ARP緩存列表， 如果發現具有對應于目的IP地址192.168.0.8的MAC地址項， 則直接使用此MAC地址項構造并發送以太網數據包， 如果沒有發現對應的MAC地址項則繼續下一步;

　　A主機發出ARP解析請求廣播， 目的MAC地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF， 請求IP為192.168.0.8的主機回復MAC地址;

　　B主機收到ARP解析請求廣播后， 回復給A主機一個ARP應答數據包， 其中包含自己的IP地址和MAC地址;

　　A接收到B主機的ARP回復后， 將B主機的MAC地址放入自己的ARP緩存列表， 然后使用B主機的MAC地址作為目的MAC地址， B主機的IP地址(192.168.0.8)作為目的IP地址， 構造并發送以太網數據包;

　　如果A主機還要發送數據包給192.168.0.8， 由于在ARP緩存列表中已經具有IP地址192.168.0.8的MAC地址， 所以A主機直接使用此MAC地址發送數據包， 而不再發送ARP解析請求廣播;當此緩存地址項超過兩分鐘沒有活動(沒有使用)后， 此ARP緩存將超時被刪除。

　　默認情況下ARP緩存的超時時限是兩分鐘， 你可以在注冊表中進行修改。 可以修改的鍵值有兩個， 都位于

　　HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters

　　修改的鍵值：

　　鍵值1：ArpCacheLife， 類型為Dword， 單位為秒， 默認值為120

　　鍵值2：ArpCacheMinReferencedLife， 類型為Dword， 單位為秒， 默認值為600

　　注意：這些鍵值默認是不存在的， 如果你想修改， 必須自行創建;

　　修改后重啟計算機后生效

　　。

　　如果ArpCacheLife的值比ArpCacheMinReferencedLife的值大， 那么ARP緩存的超時時間設置為ArpCacheLife的值;如果ArpCacheLife的值不存在或者比ArpCacheMinReferencedLife的值小， 那么對于未使用的ARP緩存， 超時時間設置為120秒;對于正在使用的ARP緩存， 超時時間則設置為ArpCacheMinReferencedLife的值。

　　下圖是我們的試驗網絡結構， ISA Server作為一個邊緣防火墻， 內部局域網(192.168.0.0/24)通過ISA Server接入Internet。 在這個試驗中， 我將在ISA Server上綁定內部客戶True的IP地址192.168.0.8和MAC地址， 這樣， 當True不在線時， 另外一個內部客戶Fake就算修改自己的IP地址為True的IP地址192.168.0.8， 也不能通過ISA Server來上網。

　　各計算機的TCP/IP設置如下， 本次試驗不涉及DNS解析， 各服務器的DNS服務器設置為空， 在試驗之前已經確認了網絡連接工作正常：

　　ISA 2004 Firewall：

　　LAN Interface：

　　IP：192.168.0.1/24

　　DG：None

　　MAC：00:03:47:F4:FC:E7

　　True(將離線)：

　　IP：192.168.0.8/24

　　DG：192.168.0.1

　　MAC：00:0D:60:C3:05:34

　　Fake(將修改IP地址為192.168.0.8)：

　　IP：192.168.0.8/24

　　DG：192.168.0.1

　　MAC：00:06:D0:06:05:47

　　首先， 我在ISA Server上使用ARP -S來綁定True的IP地址和MAC地址， 運行命令：

　　ARP -s 192.168.0.8 00-0D-60-C3-05-34

　　然后執行ARP -a來查看ARP緩存列表， 結果如下圖所示。 你可以看到在ARP緩存列表中IP地址192.168.0.8的類型為static， 這表明它是靜態項。 此時， 我們在ISA Server上的綁定就成功了。

　　現在我們在客戶機Fake上， 將自己的IP地址修改為192.168.0.8， 然后Ping ISA Server：

　　C:\Documents and Settings\admin>ipconfig /all

　　Windows IP Configuration

　　Host Name . . . . . . . . . . . . : anonymous

　　Primary Dns Suffix . . . . . . . :

　　Node Type . . . . . . . . . . . . : Unknown

　　IP Routing Enabled. . . . . . . . : No

　　WINS Proxy Enabled. . . . . . . . : No

　　Ethernet adapter 本地連接:

　　Connection-specific DNS Suffix . :

　　Description . . . . . . . . . . . : Intel(R) PRO/100 VE Network Connection

　　Physical Address. . . . . . . . . : 00-06-D0-06-05-47

　　Dhcp Enabled. . . . . . . . . . . : No

　　IP Address. . . . . . . . . . . . : 192.168.0.8

　　Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0

　　Default Gateway . . . . . . . . . : 192.168.0.1

　　DNS Servers . . . . . . . . . . . : 192.168.0.1

　　C:\Documents and Settings\admin>ping 192.168.0.1 -n 2

　　Pinging 192.168.0.1 with 32 bytes of data:

　　Request timed out.

　　Request timed out.

　　Ping statistics for 192.168.0.1:

　　Packets: Sent = 2, Received = 0, Lost = 2 (100% loss),

　　Ping超時， Why?從Sniffer上捕獲的數據包可以更清楚的進行說明：

　　下圖是捕獲的數據包， 它描述了Fake(192.168.0.8) Ping 192.168.0.1的全部過程：

　　由于Fake(00:06:D0:06:05:47)沒有192.168.0.1的MAC地址， 所以Fake發送ARP地址解析請求廣播， 詢問192.168.0.1的MAC地址是什么;

　　ISA Server(00:03:47:F4:FC:E7)使用ARP應答回復Fake(00:06:D0:06:05:47)， 告訴Fake自己的IP地址(192.168.0.1)和MAC地址;

　　獲得192.168.0.1的MAC地址后， Fake(192.168.0.8)向192.168.0.1發送PING請求數據包;

　　192.168.0.1向192.168.0.8回復PING回復數據包;

　　Fake(192.168.0.8)再次向192.168.0.1發送PING請求數據包;

　　192.168.0.1再次向192.168.0.8回復PING回復數據包;

　　這一切看起來沒有任何問題?那為什么Fake的Ping會超時呢?

　　這一切從表明上看是沒有任何問題， 但是仔細看捕獲的數據包的以太網頭部， 你就會發現問題所在：

　　首先， 我們看第三個數據包， Fake(192.168.0.8)向192.168.0.1發送的Ping請求， 如下圖所示， Fake以自己的MAC地址為源MAC地址、192.168.0.1的MAC地址(00:03:47:F4:FC:E7)為目的MAC地址發送數據包， 這沒有任何問題。

　　那么看看第四個ISA Server回復的Ping回復數據包呢， 源MAC地址是ISA Server的MAC地址(00:03:47:F4:FC:E7)， 這也沒有問題， 但是注意看目的MAC地址， 00:0D:60:C3:05:34是離線的客戶機True的MAC地址。 還記得我們在ISA Server上做的IP地址(192.168.0.8)和MAC地址綁定嗎?

　　ISA Server直接使用自己ARP緩存中的靜態綁定項來發送數據， 而不是使用收到的Ping請求數據包中的源MAC地址來作為目的地址。

　　因此， Fake認為此數據包不是發給自己的， 不會處理此數據包， 所以認為沒有Ping回復數據包， 自然就是超時了。

　　最后說一下，

　　我不推薦大家使用靜態IP地址和MAC地址的綁定， 這會帶來更多的管理負荷。 你可以利用ISA Server強大的身份驗證功能， 結合IP地址來進行管理， 這樣具有更好的效果。 也請不要在論壇問我ARP命令是如何使用的， Windows的幫助是最好的老師。