ARP werkt op Layer 2 (Data Link-laag) van het OSI-model, niet op Layer 3. Het is verantwoordelijk voor het omzetten van IP-adressen naar MAC-adressen binnen een lokaal netwerksegment. Wanneer een apparaat in een netwerk moet communiceren met een ander apparaat via zijn IP-adres, zendt het een ARP-verzoekbericht uit naar alle apparaten binnen hetzelfde subnet. Het apparaat dat eigenaar is van het IP-adres dat is opgegeven in het ARP-verzoek reageert met een ARP-antwoordbericht met daarin het MAC-adres. Hierdoor kan het verzoekende apparaat een ARP-cache-item maken dat het IP-adres aan het MAC-adres koppelt, waardoor directe communicatie op Laag 2 wordt vergemakkelijkt.
Layer 3-switches onderhouden doorgaans geen ARP-tabellen. ARP-tabellen worden voornamelijk gebruikt door apparaten die op Layer 2 werken, zoals traditionele switches en netwerkinterfacekaarten (NIC’s). Layer 3-switches, ook wel meerlaagse switches genoemd, werken op zowel Layer 2 als Layer 3 en voeren routeringsfuncties uit tussen verschillende IP-subnetten. Ze gebruiken doorgaans routeringstabellen om doorstuurbeslissingen te nemen op basis van Layer 3 (IP)-adressen in plaats van ARP-tabellen, die specifiek zijn voor Layer 2-adresresolutie.
ARP werkt door een reeks stappen te volgen om IP-adressen om te zetten in MAC-adressen binnen een lokaal netwerk. Wanneer een apparaat met een ander apparaat wil communiceren via zijn IP-adres, controleert het eerst zijn ARP-cache (indien beschikbaar) op een overeenkomende IP-naar-MAC-adrestoewijzing. Als de mapping niet wordt gevonden, zendt het apparaat een ARP-verzoekpakket uit naar alle apparaten op het lokale netwerk, met vermelding van het IP-adres dat het wil omzetten. Het apparaat dat eigenaar is van het IP-adres reageert met een ARP-antwoordpakket met daarin het MAC-adres. Het verzoekende apparaat werkt vervolgens zijn ARP-cache bij met de IP-naar-MAC-adrestoewijzing, waardoor daaropvolgende communicatie rechtstreeks op Laag 2 kan plaatsvinden.
ARP is een Layer 2-protocol omdat het binnen de datalinklaag van het OSI-model werkt. De primaire functie is het omzetten van IP-adressen naar MAC-adressen voor communicatie binnen een lokaal netwerksegment. ARP-berichten zijn ingekapseld in Ethernet-frames (of andere datalinklaagprotocollen), waardoor ze specifiek zijn voor Layer 2-bewerkingen waarbij apparaten communiceren met behulp van MAC-adressen om datapakketten uit te wisselen binnen hetzelfde fysieke netwerksegment.
