Протокол розв'язання адрес (ARP): Що таке заголовок?
Брайс Лео
⚡ Розумний підсумок
Протокол розв'язання адрес (ARP) перетворює 32-бітну IPv4-адресу на 48-бітну MAC-адресу, щоб пристрої могли взаємодіяти в локальній мережі, використовуючи широкомовні запити, кешовані відповіді та поля заголовків для з'єднання мережевого та канального рівнів.
Що таке ARP?
Протокол розв'язання адрес (ARP) – це важливий протокол мережевого рівня в моделі OSI, який допомагає знаходити MAC-адреса (адреса керування доступом до середовища) пристрою з його IP-адресаГоловне завдання ARP — перетворити 32-бітну IP-адресу (для IPv4) на 48-бітну MAC-адресу.
Він використовується переважно тоді, коли один пристрій хоче зв'язатися з іншим пристроєм у локальній мережі. Повна форма ARP - це протокол розв'язання адрес (Address Resolution Protocol).
Як працює протокол розпізнавання адрес (ARP)?
Кожна операційна система в мережі IPv4 підтримує кеш ARP. Коли хосту потрібно надіслати пакет іншому хосту в локальній мережі, він спочатку перевіряє свій кеш ARP, щоб побачити, чи вже присутня трансляція MAC-адрес. Якщо картаping існує, хост повторно використовує його; якщо ні, хост розсилає ARP-запит для виявлення MAC-адреси.
На діаграмі нижче показано, як хост визначає адреси та пересилає пакет через проміжні маршрутизатори, доки він не досягне пункту призначення:
Розглянемо наступний приклад:
- Хост P визначає адресу протоколу для хоста U, коли програма на P надсилає повідомлення до U.
- Якщо P не може безпосередньо визначити адресу протоколу для хоста U, він використовує інтернет-рівень для доставки пакета до U, маршрутизуючи його через T1 та T2.
- Хост P розпізнає апаратну адресу T1.
- Мережевий рівень на хості P передає пакет, який містить адресу протоколу призначення для U, до T1 для доставки.
- T1 доставляє пакет до T2, який, у свою чергу, пересилає пакет до хоста U.
Важливі терміни ARP
Ось важливі терміни, пов'язані з протоколом вирішення адрес:
- Кеш ARP: Після визначення MAC-адреси, ARP зберігає її в таблиці (кеші) для подальшого використання, щоб наступні зв'язки могли повторно використовувати MAC-адресу без подальшої широкомовної розсилки.
- Час очікування кешу ARP: Це час, протягом якого визначена MAC-адреса може знаходитися в кеші ARP, перш ніж її буде видалено.
- ARP запит: Пакет, що розсилається мережею для перевірки, чи може відправник знайти MAC-адресу призначення для заданої IP-адреси.
- ARP відповідь/відповідь: Відповідь на MAC-адресу, яку джерело отримує від пункту призначення, що сприяє подальшому обміну даними.
Методи вирішення адрес
Зв'язок між адресою протоколу та апаратною адресою називається зв'язуванням. Для цієї мети використовуються три методи:
- Пошук у таблиці: Прив'язки зберігаються в пам'яті, а адреса протоколу є ключем. Канальний рівень перевіряє адресу протоколу, щоб знайти відповідну апаратну адресу.
- Динамічний: Цей метод обміну повідомленнями використовується для вирішення проблем «точно вчасно». Канальний рівень надсилає повідомлення запиту на апаратну адресу, і пункт призначення відповідає.
- Обчислення у закритій формі: У цьому методі адреса протоколу базується на апаратній адресі, тому канальний рівень може отримати апаратну адресу безпосередньо з адреси протоколу.
Види АРП
Ось чотири типи протоколу розв'язання адрес:
- Проксі ARP
- Безоплатний ARP
- Reverse ARP (RARP)
- Інверсний ARP (InARP)
На ілюстрації нижче підсумовано чотири типи ARP, перш ніж ми детально розглянемо кожен з них:
Проксі ARP
У методі Proxy ARP пристрої 3-го рівня можуть відповідати на ARP-запити від імені іншого хоста. Налаштований маршрутизатор відповідає на цільову IP-адресу та зіставляє свою власну MAC-адресу з цією цільовою IP-адресою, щоб трафік відправника досягав цільового пункту призначення через маршрутизатор.
Безоплатний ARP
Безкоштовний ARP – це запит, який хост надсилає для отримання власної IP-адреси. Він допомагає мережі ідентифікувати дублікат IP-адреси. Коли маршрутизатор або комутатор широкомовно надсилає безкоштовний ARP для власної IP-адреси та не отримує відповіді, це підтверджує, що жоден інший вузол не використовує IP-адресу, виділену цьому пристрою.
Reverse ARP (RARP)
Reverse ARP, також званий RARP, – це мережевий протокол, який використовується клієнтською системою в локальній мережі для запиту власної IPv4-адреси з таблиці ARP-маршрутизатора. Адміністратор мережі зазвичай створює таблицю в шлюзовому маршрутизаторі, яка зіставляє кожну MAC-адресу з певною IP-адресою.
Інверсний ARP (InARP)
Зворотний ARP, також відомий як InARP, використовується для знаходження IP-адрес вузлів за їхніми адресами канального рівня. InARP широко використовується в мережах ATM та Frame Relay, де адресація віртуальних каналів 2-го рівня отримується із сигналізації 2-го рівня.
Заголовок ARP
Заголовок ARP містить поля, які використовуються як запитом, так і відповіддю для передачі адресної інформації. На рисунку нижче показано структуру заголовка ARP:
- Тип обладнання: Це 1 для Ethernet.
- Тип протоколу: Це протокол, що використовується на мережевому рівні.
- Довжина апаратної адреси: Це довжина в байтах, тому для Ethernet це буде 6.
- Довжина адреси протоколу: Його значення становить 4 байти.
- Operaції Code: Він вказує, чи є пакет ARP-запитом (1) чи ARP-відповіддю (2).
- Адреса обладнання відправника: Це апаратна адреса вихідного вузла.
- Адреса протоколу відправника: Це адреса вузла джерела на третьому рівні.
- Target Адреса обладнання: Він використовується в RARP-запиті; відповідь потім містить як апаратні адреси призначення, так і адреси рівня 3.
- Target Адреса протоколу: Він використовується в ARP-запиті; відповідь містить як адресу 3-го рівня, так і апаратну адресу одержувача.
Переваги використання ARP
Ось переваги та переваги використання ARP:
- Якщо ви знаєте IP-адресу системи, її MAC-адресу можна легко знайти за допомогою ARP.
- Кінцеві вузли не потрібно налаштовувати вручну, щоб «знати» MAC-адреси; їх можна знайти, коли це необхідно.
- ARP дозволяє кожному хосту в мережі створювати картуping між IP-адресами та фізичними (MAC) адресами.
- Набір картpingДані, що зберігаються на хості, називаються таблицею ARP або кешем ARP.
