アドレス解決プロトコル（ARP）：ヘッダーとは何ですか？

ARPとは何ですか?

アドレス解決プロトコル（ARP）は、OSIモデルのネットワーク層の重要なプロトコルであり、 MAC（メディアアクセスコントロール）アドレス デバイスから IPアドレスARPの主な役割は、32ビットのIPアドレス（IPv4の場合）を48ビットのMACアドレスに変換することです。

ARPは主に、ローカルネットワーク上でデバイス同士が通信を行う際に使用されます。ARPの正式名称はAddress Resolution Protocol（アドレス解決プロトコル）です。

アドレス解決プロトコル (ARP) はどのように機能しますか?

IPv4ネットワーク上のすべてのオペレーティングシステムはARPキャッシュを保持しています。ホストがLAN上の別のホストにパケットを送信する必要がある場合、まずARPキャッシュをチェックしてMACアドレス変換が既に存在するかどうかを確認します。マップが既に存在する場合、ping MACアドレスが存在する場合は、ホストはそれを再利用します。存在しない場合は、ホストはARPリクエストをブロードキャストしてMACアドレスを検出します。

下の図は、ホストがアドレスを解決し、パケットを中間ルーター経由で転送して宛先に到達するまでの経路を示しています。

次の例を考えてみます。

• ホストPは、P上のアプリケーションがホストUにメッセージを送信する際に、ホストUのプロトコルアドレスを解決します。
• PがホストUのプロトコルアドレスを直接解決できない場合、インターネット層を使用してT1とT2を経由してパケットをUに配信します。
• ホスト P は T1 ハードウェア アドレスを解決します。
• ホストP上のネットワーク層は、U宛の宛先プロトコルアドレスを含むパケットをT1に渡して配信させる。
• T1はパケットをT2に送信し、T2はパケットをホストUに転送します。

ARP の重要な用語

アドレス解決プロトコルに関連する重要な用語を以下に示します。

• ARPキャッシュ: ARPはMACアドレスを解決した後、それをテーブル（キャッシュ）に保存して後で参照できるようにするため、後続の通信では再度ブロードキャストすることなくMACアドレスを再利用できます。
• ARPキャッシュタイムアウト: これは、解決済みのMACアドレスがARPキャッシュから削除されるまでの間、キャッシュ内に保持されることができる時間です。
• ARPリクエスト: 送信者が指定されたIPアドレスに対応する宛先MACアドレスを見つけることができるかどうかを確認するために、ネットワーク上でブロードキャストされるパケット。
• ARP 応答/応答: 送信元が宛先から受信するMACアドレス応答は、データのさらなる通信を円滑にする。

アドレス解決方法

プロトコルアドレスとハードウェアアドレスの関連付けは、バインディングと呼ばれます。この目的には、次の3つの手法が用いられます。

• テーブル検索: バインディングは、プロトコルアドレスをキーとしてメモリに格納されます。データリンク層は、プロトコルアドレスをチェックして、対応するハードウェアアドレスを特定します。
• 動的： このメッセージング方式は、「ジャストインタイム」な解決に使用されます。データリンク層はハードウェアアドレスの要求メッセージを送信し、宛先が応答します。
• 閉形式計算： この方式では、プロトコルアドレスはハードウェアアドレスに基づいているため、データリンク層はプロトコルアドレスから直接ハードウェアアドレスを導出できる。

ARPの種類

アドレス解決プロトコルには、以下の4種類があります。

• プロキシ ARP
• 無償ARP
• Reverse ARP（RARP）
• インバース ARP (InARP)

以下の図は、それぞれの詳細を解説する前に、4種類のARPをまとめたものです。

プロキシ ARP

プロキシARP方式では、レイヤ3デバイスが他のホストに代わってARP要求に応答できます。設定されたルータは、ターゲットIPアドレスに応答し、自身のMACアドレスをそのターゲットIPアドレスにマッピングすることで、送信者のトラフィックがルータを経由して目的の宛先に到達します。

無償ARP

無償ARPは、ホストが自身のIPアドレスに対して送信する要求です。これにより、ネットワークは重複したIPアドレスを特定できます。ルーターやスイッチが自身のIPアドレスに対して無償ARPをブロードキャストし、応答がない場合、そのデバイスに割り当てられたIPアドレスを他のノードが使用していないことが確認できます。

Reverse ARP（RARP）

Reverse ARP（RARPとも呼ばれる）は、LAN内のクライアントシステムがARPルータテーブルから自身のIPv4アドレスを要求するために使用するネットワークプロトコルです。ネットワーク管理者は通常、ゲートウェイルータに、各MACアドレスを特定のIPアドレスにマッピングするテーブルを作成します。

インバース ARP (InARP)

逆ARP（InARPとも呼ばれる）は、ノードのデータリンク層アドレスからIPアドレスを特定するために使用されます。InARPは、レイヤ2シグナリングからレイヤ2仮想回線アドレスを取得するATMネットワークやフレームリレーで広く使用されています。

ARPヘッダー

ARPヘッダーには、要求と応答の両方でアドレス情報を伝えるために使用されるフィールドが含まれています。下図はARPヘッダーの構造を示しています。

• ハードウェアの種類: イーサネットの場合は 1 です。
• プロトコルタイプ： これはネットワーク層で使用されるプロトコルです。
• ハードウェアアドレス長: これはバイト単位の長さなので、イーサネットの場合は6になります。
• プロトコルアドレス長: その値は4バイトです。
• Opera生産 Code: これは、パケットがARP要求（1）かARP応答（2）かを示します。
• 送信側ハードウェアアドレス: これは送信元ノードのハードウェアアドレスです。
• 送信者プロトコルアドレス: これは送信元ノードのレイヤ3アドレスです。
• Target ハードウェアアドレス: これはRARPリクエストで使用され、レスポンスには宛先のハードウェアアドレスとレイヤ3アドレスの両方が含まれます。
• Target プロトコルアドレス: これはARPリクエストで使用され、応答にはレイヤ3アドレスと宛先のハードウェアアドレスの両方が含まれます。

ARPを使用する利点

ARPを使用するメリットと利点は以下のとおりです。

• システムのIPアドレスが分かれば、ARPを使ってMACアドレスを簡単に特定できます。
• エンドノードはMACアドレスを「認識」するように手動で設定する必要はありません。必要なときに自動的に検出されます。
• ARPは、ネットワーク上の各ホストがマップを作成できるようにする。ping IPアドレスと物理アドレス（MACアドレス）の間。
• 地図のセットpingホストに保存されているものは、ARPテーブルまたはARPキャッシュと呼ばれます。

よくあるご質問