Πρωτόκολλο Επίλυσης Διευθύνσεων (ARP): Τι είναι η Κεφαλίδα;

Τι είναι το ARP;

Το Πρωτόκολλο Ανάλυσης Διευθύνσεων (ARP) είναι ένα σημαντικό πρωτόκολλο του επιπέδου δικτύου στο μοντέλο OSI, το οποίο βοηθά στην εύρεση του Διεύθυνση MAC (Έλεγχος Πρόσβασης Πολυμέσων) μιας συσκευής από το διεύθυνση IPΗ κύρια εργασία του ARP είναι η μετατροπή μιας διεύθυνσης IP 32-bit (για IPv4) σε μια διεύθυνση MAC 48-bit.

Χρησιμοποιείται κυρίως όταν μια συσκευή θέλει να επικοινωνήσει με μια άλλη συσκευή σε ένα τοπικό δίκτυο. Η πλήρης μορφή του ARP είναι Πρωτόκολλο Ανάλυσης Διευθύνσεων (Address Resolution Protocol).

Πώς λειτουργεί το Πρωτόκολλο Επίλυσης Διευθύνσεων (ARP);

Κάθε λειτουργικό σύστημα σε ένα δίκτυο IPv4 διατηρεί μια προσωρινή μνήμη ARP. Όταν ένας κεντρικός υπολογιστής χρειάζεται να στείλει ένα πακέτο σε έναν άλλο κεντρικό υπολογιστή στο τοπικό δίκτυο (LAN), ελέγχει πρώτα την προσωρινή μνήμη ARP για να δει εάν υπάρχει ήδη η μετάφραση της διεύθυνσης MAC. Εάν ο χάρτηςping Εάν υπάρχει, ο κεντρικός υπολογιστής το επαναχρησιμοποιεί. Εάν όχι, ο κεντρικός υπολογιστής μεταδίδει ένα αίτημα ARP για να ανακαλύψει τη διεύθυνση MAC.

Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει πώς ένας κεντρικός υπολογιστής επιλύει διευθύνσεις και προωθεί ένα πακέτο μέσω ενδιάμεσων δρομολογητών μέχρι να φτάσει στον προορισμό:

Εξετάστε το ακόλουθο παράδειγμα:

• Ο host P επιλύει τη διεύθυνση πρωτοκόλλου για τον host U όταν μια εφαρμογή στον P στέλνει μηνύματα στον U.
• Εάν το P δεν μπορεί να επιλύσει απευθείας τη διεύθυνση πρωτοκόλλου για τον κεντρικό υπολογιστή U, χρησιμοποιεί το επίπεδο διαδικτύου για να παραδώσει το πακέτο στον U δρομολογώντας το μέσω των T1 και T2.
• Ο κεντρικός υπολογιστής P επιλύει τη διεύθυνση υλικού T1.
• Το επίπεδο δικτύου στον κεντρικό υπολογιστή P μεταβιβάζει το πακέτο, το οποίο περιέχει τη διεύθυνση πρωτοκόλλου προορισμού για το U, στο T1 για παράδοση.
• Το T1 παραδίδει το πακέτο στο T2, το οποίο με τη σειρά του το προωθεί στον host U.

Σημαντικοί όροι ARP

Ακολουθούν οι σημαντικοί όροι που σχετίζονται με το Πρωτόκολλο Επίλυσης Διευθύνσεων:

• ARP Cache: Μετά την ανάλυση μιας διεύθυνσης MAC, το ARP την αποθηκεύει σε έναν πίνακα (στην προσωρινή μνήμη) για μελλοντική αναφορά, έτσι ώστε οι επόμενες επικοινωνίες να μπορούν να επαναχρησιμοποιήσουν τη διεύθυνση MAC χωρίς άλλη μετάδοση.
• Λήξη χρονικού ορίου προσωρινής μνήμης ARP: Είναι ο χρόνος για τον οποίο μια επιλυμένη διεύθυνση MAC μπορεί να βρίσκεται στην προσωρινή μνήμη ARP πριν αφαιρεθεί.
• Αίτημα ARP: Ένα πακέτο που μεταδίδεται μέσω του δικτύου για να ελέγξει εάν ο αποστολέας μπορεί να βρει τη διεύθυνση MAC προορισμού για μια δεδομένη διεύθυνση IP.
• Απάντηση/απάντηση ARP: Η απάντηση της διεύθυνσης MAC που λαμβάνει η πηγή από τον προορισμό, η οποία βοηθά στην περαιτέρω επικοινωνία των δεδομένων.

Μέθοδοι επίλυσης διεύθυνσης

Η συσχέτιση μεταξύ μιας διεύθυνσης πρωτοκόλλου και μιας διεύθυνσης υλικού είναι γνωστή ως σύνδεση. Υπάρχουν τρεις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τον σκοπό αυτό:

• Αναζήτηση πίνακα: Οι συνδέσεις αποθηκεύονται στη μνήμη με τη διεύθυνση πρωτοκόλλου ως κλειδί. Το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων ελέγχει τη διεύθυνση πρωτοκόλλου για να βρει την αντίστοιχη διεύθυνση υλικού.
• Δυναμικός: Αυτή η μέθοδος ανταλλαγής μηνυμάτων χρησιμοποιείται για την επίλυση προβλημάτων «just-in-time». Το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων στέλνει ένα μήνυμα αιτήματος για μια διεύθυνση υλικού και ο προορισμός απαντά.
• Υπολογισμός κλειστής μορφής: Σε αυτήν τη μέθοδο, η διεύθυνση πρωτοκόλλου βασίζεται στη διεύθυνση υλικού, επομένως το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων μπορεί να εξαγάγει τη διεύθυνση υλικού απευθείας από τη διεύθυνση πρωτοκόλλου.

Τύποι ARP

Ακολουθούν οι τέσσερις τύποι πρωτοκόλλου επίλυσης διευθύνσεων:

• Proxy ARP
• Χαριστικό ARP
• Reverse ARP (RARP)
• Αντίστροφο ARP (InARP)

Η παρακάτω εικόνα συνοψίζει τους τέσσερις τύπους ARP προτού εξετάσουμε λεπτομερώς τον καθένα:

Proxy ARP

Στη μέθοδο Proxy ARP, οι συσκευές Επιπέδου 3 μπορούν να ανταποκριθούν σε αιτήματα ARP εκ μέρους ενός άλλου κεντρικού υπολογιστή. Ένας διαμορφωμένος δρομολογητής ανταποκρίνεται στη διεύθυνση IP-στόχο και αντιστοιχίζει τη δική του διεύθυνση MAC σε αυτήν τη διεύθυνση IP-στόχο, έτσι ώστε η κίνηση του αποστολέα να φτάνει στον προοριζόμενο προορισμό μέσω του δρομολογητή.

Χαριστικό ARP

Το αδικαιολόγητο ARP είναι ένα αίτημα που στέλνει ένας κεντρικός υπολογιστής για τη δική του διεύθυνση IP. Βοηθά το δίκτυο να αναγνωρίσει μια διπλότυπη διεύθυνση IP. Όταν ένας δρομολογητής ή διακόπτης μεταδίδει ένα αδικαιολόγητο ARP για τη δική του διεύθυνση IP και δεν λαμβάνει απάντηση, επιβεβαιώνει ότι κανένας άλλος κόμβος δεν χρησιμοποιεί τη διεύθυνση IP που έχει εκχωρηθεί σε αυτήν τη συσκευή.

Reverse ARP (RARP)

Reverse Το ARP, που ονομάζεται επίσης RARP, είναι ένα πρωτόκολλο δικτύωσης που χρησιμοποιείται από ένα σύστημα-πελάτης σε ένα τοπικό δίκτυο (LAN) για να ζητήσει τη δική του διεύθυνση IPv4 από τον πίνακα του δρομολογητή ARP. Ο διαχειριστής δικτύου συνήθως δημιουργεί έναν πίνακα στον δρομολογητή πύλης που αντιστοιχίζει κάθε διεύθυνση MAC σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση IP.

Αντίστροφο ARP (InARP)

Το Inverse ARP, που ονομάζεται επίσης InARP, χρησιμοποιείται για την εύρεση των διευθύνσεων IP των κόμβων από τις διευθύνσεις του επιπέδου σύνδεσης δεδομένων τους. Το InARP χρησιμοποιείται ευρέως σε δίκτυα ATM και Frame Relay, όπου η διευθυνσιοδότηση εικονικού κυκλώματος επιπέδου 2 αποκτάται από τη σηματοδότηση επιπέδου 2.

Κεφαλίδα ARP

Η κεφαλίδα ARP περιέχει τα πεδία που χρησιμοποιούνται τόσο από το αίτημα όσο και από την απάντηση για τη μεταφορά πληροφοριών διευθυνσιοδότησης. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη δομή της κεφαλίδας ARP:

• Τύπος υλικού: Είναι 1 για Ethernet.
• Τύπος πρωτοκόλλου: Είναι το πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται στο επίπεδο δικτύου.
• Μήκος διεύθυνσης υλικού: Είναι το μήκος σε bytes, άρα θα ήταν 6 για Ethernet.
• Μήκος διεύθυνσης πρωτοκόλλου: Η τιμή του είναι 4 bytes.
• Operaσμού Code: Υποδεικνύει εάν το πακέτο είναι αίτημα ARP (1) ή απόκριση ARP (2).
• Διεύθυνση υλικού αποστολέα: Είναι η διεύθυνση υλικού του κόμβου πηγής.
• Διεύθυνση πρωτοκόλλου αποστολέα: Είναι η διεύθυνση Layer 3 του κόμβου πηγής.
• Target Διεύθυνση υλικού: Χρησιμοποιείται σε ένα αίτημα RARP· η απόκριση περιλαμβάνει στη συνέχεια τόσο το υλικό του προορισμού όσο και τις διευθύνσεις Επιπέδου 3.
• Target Διεύθυνση Πρωτοκόλλου: Χρησιμοποιείται σε ένα αίτημα ARP· η απόκριση φέρει τόσο τη διεύθυνση Επιπέδου 3 όσο και τη διεύθυνση υλικού του προορισμού.

Πλεονεκτήματα της χρήσης ARP

Ακολουθούν τα πλεονεκτήματα και τα οφέλη της χρήσης του ARP:

• Αν γνωρίζετε τη διεύθυνση IP ενός συστήματος, η διεύθυνση MAC του μπορεί εύκολα να ανακαλυφθεί χρησιμοποιώντας το ARP.
• Οι τελικοί κόμβοι δεν χρειάζεται να ρυθμιστούν χειροκίνητα για να «γνωρίζουν» τις διευθύνσεις MAC. Μπορούν να βρεθούν όταν χρειαστεί.
• Το ARP επιτρέπει σε κάθε κεντρικό υπολογιστή σε ένα δίκτυο να δημιουργήσει έναν χάρτηping μεταξύ διευθύνσεων IP και φυσικών διευθύνσεων (MAC).
• Το σύνολο του χάρτηpingΤα s που είναι αποθηκευμένα σε έναν κεντρικό υπολογιστή ονομάζονται πίνακας ARP ή προσωρινή μνήμη ARP.

Συχνές Ερωτήσεις