Was ist ARP? Das Address Resolution Protocol (ARP) ist ein Kommunikationsprotokoll, das verwendet wird, um die Adresse der Sicherungsschicht (Schicht-2-Adresse wie Media Access Control(MAC)-Adresse) zu erkennen, die einer Internetschichtadresse (Schicht-3-Adresse wie IPv4-Adresse) zugeordnet ist. ARP wurde 1982 durch RFC 826 definiert. ARP ist ein Anforderungs-Antwort- oder Anforderungs-Antwort-Protokoll, bei dem ein Gerät eine Anfrage an ein anderes Gerät sendet und nach Informationen fragt, worauf das andere Gerät mit den erforderlichen Informationen antwortet. Es ist ein Nachrichtenaustauschmuster. ARP-Pakete werden von der Verbindungsschicht gekapselt und nur in einem bestimmten Netzwerk verteilt. Daher wird ARP als Verbindungsschichtprotokoll bezeichnet.
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Paketstruktur Das Adressauflösungsprotokoll verwendet ein einfaches Nachrichtenformat, das eine Adressauflösungsanforderung oder -antwort enthält. Die Größe der ARP-Nachricht hängt von den Adressgrößen der Verbindungsschicht und der Vermittlungsschicht ab. Der Nachrichten-Header spezifiziert die in jeder Schicht verwendeten Netzwerktypen sowie die Größe der jeweiligen Adressen. Der Nachrichtenkopf wird mit dem Operationscode für Anfrage und Antwort vervollständigt. Die Nutzlast des Pakets besteht aus vier Adressen, der Hardware- und Protokolladresse des Sender- und Empfängerhosts. Die prinzipielle Paketstruktur von ARP-Paketen ist in der folgenden Tabelle dargestellt, die den Fall von IPv4-Netzwerken veranschaulicht, die auf Ethernet laufen. In diesem Szenario hat das Paket 48-Bit-Felder für die Senderhardwareadresse (SHA) und die Zielhardwareadresse (THA) und 32-Bit-Felder für die entsprechenden Sender- und Zielprotokolladressen (SPA und TPA). Die ARP-Paketgröße beträgt in diesem Fall 28 Byte.
Hardwaretyp (HTYPE) Dieses Feld gibt den Protokolltyp der Netzwerkverbindung an. Beispiel: Ethernet ist 1. Protokolltyp (PTYPE) Dieses Feld spezifiziert das Internetwork-Protokoll, für das die ARP-Anforderung bestimmt ist. Für IPv4 hat dies den Wert 0x0800. Die zulässigen PTYPE-Werte teilen sich einen Nummerierungsraum mit denen für EtherType. Beschlaglänge (HLEN) Länge (in Oktetten) einer Hardwareadresse. Die Länge der Ethernet-Adresse beträgt 6. Protokolllänge (PLEN) Länge (in Oktetten) von Internetwork-Adressen. Das Internetwork-Protokoll wird in PTYPE angegeben. Beispiel: Die IPv4-Adresslänge beträgt 4. Betrieb Gibt die Operation an, die der Absender ausführt: 1 für Anforderung, 2 für Antwort. Absender-Hardware-Adresse (SHA) Medienadresse des Absenders. In einer ARP-Anfrage wird dieses Feld verwendet, um die Adresse des Hosts anzugeben, der die Anfrage sendet. In einer ARP-Antwort wird dieses Feld verwendet, um die Adresse des Hosts anzugeben, nach dem die Anfrage gesucht hat. Absenderprotokolladresse (SPA) Internetwork-Adresse des Absenders. Zielhardwareadresse (THA) Medienadresse des vorgesehenen Empfängers. In einer ARP-Anfrage wird dieses Feld ignoriert. In einer ARP-Antwort wird dieses Feld verwendet, um die Adresse des Hosts anzugeben, von dem die ARP-Anfrage stammt. Zielprotokolladresse (TPA) Internetwork-Adresse des vorgesehenen Empfängers. Die Parameterwerte des ARP-Protokolls wurden standardisiert und werden von der Internet Assigned Numbers Authority (IANA) verwaltet. Der EtherType für ARP ist 0x0806. Dies erscheint im Ethernet-Frame-Header, wenn die Nutzlast ein ARP-Paket ist, und darf nicht mit PTYPE verwechselt werden, das in diesem gekapselten ARP-Paket erscheint. Wie funktioniert ARP? Wenn ein neuer Computer einem LAN beitritt, wird ihm eine eindeutige IP-Adresse zur Identifizierung und Kommunikation zugewiesen. Wenn ein eingehendes Paket, das für einen Host-Rechner in einem bestimmten LAN bestimmt ist, an einem Gateway ankommt, fordert das Gateway das ARP-Programm auf, eine MAC-Adresse zu finden, die mit der IP-Adresse übereinstimmt. Eine Tabelle namens ARP-Cache verwaltet eine Aufzeichnung jeder IP-Adresse und ihrer entsprechenden MAC-Adresse. Alle Betriebssysteme in einem IPv4-Ethernet-Netzwerk verfügen über einen ARP-Cache. Jedes Mal, wenn ein Host eine MAC-Adresse anfordert, um ein Paket an einen anderen Host im LAN zu senden, überprüft er seinen ARP-Cache, um zu sehen, ob die IP-zu-MAC-Adressübersetzung bereits existiert. Wenn dies der Fall ist, ist eine neue ARP-Anfrage nicht erforderlich. Wenn die Übersetzung noch nicht existiert, wird die Anfrage nach Netzwerkadressen gesendet und ARP ausgeführt. ARP sendet ein Anforderungspaket an alle Computer im LAN und fragt, ob einer der Computer diese bestimmte IP-Adresse verwendet. Wenn ein Computer die IP-Adresse als seine eigene erkennt, sendet er eine Antwort, damit ARP den Cache für zukünftige Referenz aktualisieren und mit der Kommunikation fortfahren kann. Hostcomputer, die ihre eigene IP-Adresse nicht kennen, können das Reverse ARP (RARP)-Protokoll zur Erkennung verwenden. Die Größe des ARP-Cache ist begrenzt und wird regelmäßig von allen Einträgen bereinigt, um Speicherplatz freizugeben. Adressen bleiben in der Regel nur wenige Minuten im Cache. Durch häufige Updates können andere Geräte im Netzwerk sehen, wenn ein physischer Host ihre angeforderten IP-Adressen ändert. Bei der Bereinigung werden nicht verwendete Einträge zusammen mit allen erfolglosen Versuchen gelöscht, mit Computern zu kommunizieren, die derzeit nicht eingeschaltet sind.
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