Протокол разрешения адресов (ARP): что такое заголовок?

Что такое ARP?

Протокол разрешения адресов (ARP) — важный протокол сетевого уровня в модели OSI, который помогает найти адрес. MAC-адрес (Media Access Control) устройства от его IP-адресОсновная задача ARP — преобразование 32-битного IP-адреса (для IPv4) в 48-битный MAC-адрес.

В основном он используется, когда одно устройство хочет взаимодействовать с другим устройством в локальной сети. Полное название ARP — Address Resolution Protocol (протокол разрешения адресов).

Как работает протокол разрешения адресов (ARP)?

Каждая операционная система в сети IPv4 поддерживает ARP-кэш. Когда хосту необходимо отправить пакет другому хосту в локальной сети, он сначала проверяет свой ARP-кэш, чтобы узнать, существует ли уже преобразование MAC-адресов. Если преобразование существует, значит, оно существует.ping Если MAC-адрес существует, хост использует его повторно; если нет, хост отправляет широковещательный ARP-запрос для его обнаружения.

На приведенной ниже диаграмме показано, как хост определяет адреса и пересылает пакет через промежуточные маршрутизаторы до тех пор, пока он не достигнет пункта назначения:

Рассмотрим следующий пример:

• Когда приложение на хосте P отправляет сообщения хосту U, хост P определяет протокольный адрес для хоста U.
• Если P не может напрямую определить протокольный адрес для хоста U, он использует интернет-уровень для доставки пакета U, маршрутизируя его через T1 и T2.
• Хост P разрешает аппаратный адрес T1.
• Сетевой уровень на хосте P передает пакет, содержащий адрес протокола назначения для U, на T1 для доставки.
• T1 доставляет пакет T2, который, в свою очередь, пересылает пакет хосту U.

Важные условия ARP

Вот важные термины, связанные с протоколом разрешения адресов:

• ARP-кэш: После определения MAC-адреса протокол ARP сохраняет его в таблице (кэше) для дальнейшего использования, поэтому последующие обмены данными могут повторно использовать этот MAC-адрес без повторной широковещательной рассылки.
• Тайм-аут ARP-кэша: Это время, в течение которого определенный MAC-адрес может находиться в ARP-кэше, прежде чем он будет удален.
• ARP-запрос: Пакет, передаваемый по сети, проверяет, может ли отправитель найти MAC-адрес получателя для заданного IP-адреса.
• Ответ/ответ ARP: MAC-адрес, который источник получает от получателя, помогает в дальнейшей передаче данных.

Методы разрешения адресов

Сопоставление адреса протокола и адреса оборудования называется привязкой. Для этой цели используются три метода:

• Поиск в таблице: Привязки хранятся в памяти, при этом в качестве ключа используется адрес протокола. Канальный уровень проверяет адрес протокола, чтобы найти соответствующий аппаратный адрес.
• Динамический: Этот метод обмена сообщениями используется для оперативного разрешения вопросов. Канальный уровень отправляет запрос на получение аппаратного адреса, а получатель отвечает.
• Вычисления в замкнутой форме: В этом методе адрес протокола основывается на адресе оборудования, поэтому канальный уровень может получить адрес оборудования непосредственно из адреса протокола.

Типы ARP

Вот четыре типа протокола разрешения адресов:

• Прокси ARP
• Бесплатная ARP
• Reverse ARP (RARP)
• Инверсный ARP (InARP)

Приведенная ниже иллюстрация суммирует четыре типа ARP, после чего мы подробно рассмотрим каждый из них:

Прокси ARP

В методе Proxy ARP устройства уровня 3 могут отвечать на ARP-запросы от имени другого хоста. Настроенный маршрутизатор отвечает на целевой IP-адрес и сопоставляет свой собственный MAC-адрес с этим целевым IP-адресом, так что трафик отправителя достигает места назначения через маршрутизатор.

Бесплатная ARP

Gratuitous ARP — это запрос, который хост отправляет для получения собственного IP-адреса. Он помогает сети идентифицировать дублирующийся IP-адрес. Когда маршрутизатор или коммутатор широковещательно отправляет gratuitous ARP для своего собственного IP-адреса и не получает ответа, это подтверждает, что ни один другой узел не использует IP-адрес, выделенный этому устройству.

Reverse ARP (RARP)

Reverse ARP, также называемый RARP, — это сетевой протокол, используемый клиентской системой в локальной сети для запроса собственного IPv4-адреса из таблицы ARP маршрутизатора. Сетевой администратор обычно создает таблицу в маршрутизаторе-шлюзе, которая сопоставляет каждый MAC-адрес с определенным IP-адресом.

Инверсный ARP (InARP)

Обратный ARP, также называемый InARP, используется для определения IP-адресов узлов по их адресам канального уровня. InARP широко используется в сетях ATM и Frame Relay, где адресация виртуальных каналов уровня 2 определяется на основе сигнальной информации уровня 2.

ARP-заголовок

Заголовок ARP содержит поля, которые используются как в запросе, так и в ответе для передачи адресной информации. На рисунке ниже показана структура заголовка ARP:

• Тип оборудования: Это 1 для Ethernet.
• Тип протокола: Это протокол, используемый на сетевом уровне.
• Длина аппаратного адреса: Это длина в байтах, поэтому для Ethernet она будет равна 6.
• Длина адреса протокола: Его значение составляет 4 байта.
• Operaпроизводство Code: Это указывает, является ли пакет запросом ARP (1) или ответом ARP (2).
• Адрес оборудования отправителя: Это аппаратный адрес исходного узла.
• Адрес отправителя по протоколу: Это адрес третьего уровня исходного узла.
• Target Адрес оборудования: Он используется в RARP-запросе; в ответе затем указываются как аппаратные адреса получателя, так и адреса уровня 3.
• Target Адрес протокола: Он используется в ARP-запросе; ответ содержит как адрес уровня 3, так и аппаратный адрес получателя.

Преимущества использования ARP

Вот преимущества и выгоды использования ARP:

• Если известен IP-адрес системы, её MAC-адрес можно легко определить с помощью протокола ARP.
• Для определения MAC-адресов конечные узлы не требуют ручной настройки; их можно обнаружить при необходимости.
• ARP позволяет каждому хосту в сети создавать карту маршрутов.ping между IP-адресами и физическими (MAC) адресами.
• Набор картpingДанные, хранящиеся на хосте, называются ARP-таблицей или ARP-кэшем.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)