Протокол адресного разрешения (Address Resolution Protocol, ARP) — это ключевой элемент сетевого стека, который выполняет важную функцию в пересылке данных в сети. Разработанный в 1982 году, АРП является стандартизованным протоколом, используемым в сетях Ethernet, чтобы связывать физические адреса устройств (MAC-адреса) с их логическими адресами (IP-адреса).
Основная цель АРП-протокола заключается в определении MAC-адреса устройства, если известен его IP-адрес. Это необходимо для того, чтобы данные могли быть успешно переданы по сети и правильно доставлены конечному устройству-получателю. ARP-протокол работает на уровне канального доступа в модели OSI и является неотъемлемой частью протокола TCP/IP.
Когда отправитель хочет отправить IP-пакет на некоторый узел в сети, он сначала проверяет ARP-кэш своего устройства. В ARP-кэше содержится таблица, которая сопоставляет IP-адреса узлов с их соответствующими MAC-адресами. Если IP-адрес получателя присутствует в ARP-кэше, то отправитель может использовать соответствующий MAC-адрес для выполнения передачи данных.
Работа АРП протокола
Работа ARP протокола начинается, когда узел хочет отправить сетевой пакет другому узлу в сети, но не знает его MAC-адреса. В этом случае, узел отправляет ARP-запрос широковещательно в сеть, спрашивая «Кто имеет этот IP-адрес?».
Сетевые узлы, получившие ARP-запрос, проверяют свои ARP-кэши (таблицы ARP), которые содержат соответствия пар IP-адресов и MAC-адресов. Если узел с запрашиваемым IP-адресом находится в ARP-кэше, то он отправляет ARP-ответ с указанием своего MAC-адреса.
В случае, если запрашиваемый IP-адрес отсутствует в ARP-кэше, узел отправляет ARP-запрос широковещательно всем узлам в сети. Таким образом, только узел с требуемым IP-адресом будет отвечать ARP-ответом со своим MAC-адресом.
Получив ARP-ответ с MAC-адресом, узел, инициировавший запрос, обновляет свой ARP-кэш, сохраняя пару IP-адрес- MAC-адрес в нём. Теперь узел может отправить сетевой пакет с указанием правильного MAC-адреса.
Обновление ARP-кэша происходит через определенное время, чтобы обеспечить актуальность информации.
ARP протокол имеет свои особенности и ограничения. Например, ARP работает в пределах локальной сети и не способен преобразовывать IP-адреса, если они находятся на другой сети. Для таких случаев используется протокол RARP (Reverse ARP).
Таким образом, ARP протокол играет важную роль в обеспечении связи и передачи данных в сети, позволяя находить физические адреса узлов по их IP-адресам.
Определение и назначение
Основным назначением АРП является связывание IP-адресов сетевых узлов с их физическими MAC-адресами, так как в Ethernet сетях устройства обмениваются данными, исходя из физических адресов (MAC-адресов), а не IP-адресов.
При отправке пакета данных с IP-адресом назначения, сетевой узел проверяет свою таблицу АРП, чтобы определить, есть ли соответствующая запись с MAC-адресом для этого IP-адреса. Если запись есть, то пакет передается соответствующему устройству, используя MAC-адрес. Если нет, то узел отправляет ARP-запрос, широковещательное сообщение, с целью определения MAC-адреса узла с заданным IP-адресом. После получения ответа, содержащего MAC-адрес, узел обновляет свою ARP-таблицу и отправляет пакет данных.
АРП протокол является основой для функционирования сетевых протоколов, таких как IPv4 и IPv6, и играет важную роль в обеспечении связности и эффективной доставке данных в компьютерных сетях.
Принципы функционирования
Адресное разрешение протокола (ARP) функционирует на сетевом уровне модели OSI и используется для установления соответствия между IP-адресом узла в сети и его физическим MAC-адресом. При отправке сетевого пакета на определенный IP-адрес, узел, отправляющий пакет, должен знать MAC-адрес получателя, чтобы пакет можно было доставить на физическом уровне.
Принцип работы АРП протокола состоит из нескольких этапов:
1. Запросы ARP: Узел, отправляющий пакет, отправляет широковещательные ARP-запросы на локальную сеть. Запрос содержит IP-адрес, для которого требуется определить соответствующий MAC-адрес.
2. Ответы ARP: Если получатель пакета совпадает с IP-адресом в запросе, то он отправляет ответ ARP, содержащий свой MAC-адрес. Ответ отправляется обратно по локальной сети.
3. Кэширование: Получив ответ ARP, отправитель пакета кэширует полученную информацию, таким образом, избегая необходимости повторных ARP-запросов для того же IP-адреса в течение определенного времени.
4. Обновление исходных ARP записей: ARP также имеет функцию обновления ARP-записей для обнаружения изменений в сети, таких как изменения IP-адресов или MAC-адресов.
Принцип функционирования ARP обеспечивает доставку пакетов на физическом уровне коммуникации и является важной частью протокольного стека TCP/IP.
Функции АРП протокола
Вот основные функции, которые выполняет АРП протокол:
Разрешение MAC-адресов: ARP протокол позволяет определить физический адрес (MAC-адрес) устройства по известному IP-адресу. Когда устройство хочет послать данные другому устройству в локальной сети, оно выполняет ARP запрос, отправляя широковещательный пакет с просьбой о разрешении MAC-адреса
Кеширование информации: ARP протокол сохраняет связи между IP-адресами и MAC-адресами в таблице кеша, что позволяет устройствам избежать повторного выполнения ARP запросов. Когда устройство получает ARP ответ, оно записывает эту информацию в свой кеш, чтобы использовать ее в дальнейшем.
Обновление таблицы кеша: ARP протокол постоянно обновляет таблицу кеша, чтобы отслеживать изменения в сети. Если устройство замечает, что IP-адрес или MAC-адрес изменился, оно обновляет соответствующую запись в таблице кеша.
Передача ARP сообщений: ARP протокол используется для передачи ARP запросов и ARP ответов между устройствами в локальной сети. ARP сообщения содержат информацию о запрашиваемом IP-адресе и соответствующем MAC-адресе.
Все эти функции ARP протокола совместно обеспечивают основные механизмы связывания IP-адресов и MAC-адресов в сети, что позволяет устройствам успешно обмениваться данными.