Протокол разрешения адресов, обычно называемый ARP, представляет собой протокол, используемый Интернет-протоколом (IP) [RFC826], в частности IPv4, для сопоставления IP-адресов сети с аппаратными адресами, используемыми протоколом канала передачи данных. Он является неотъемлемой частью IP-сетей и обеспечивает успешную передачу данных по этим сетям.
Эволюция и первые упоминания протокола разрешения адресов (ARP)
ARP был впервые определен в RFC 826, статье запроса комментариев, опубликованной Инженерной группой Интернета (IETF) в ноябре 1982 года. Серия RFC представляет собой набор технических и организационных заметок об Интернете, начиная с 1969 года. в заметках обсуждаются различные аспекты компьютерных сетей, включая протоколы, процедуры, программы и концепции, а также заметки о встречах, мнения и иногда юмор.
Дэвиду Пламмеру, американскому ученому-компьютерщику, приписывают разработку ARP во время работы в Массачусетском технологическом институте. Протокол практически не изменился с момента его первоначального внедрения, что является свидетельством непреходящей ценности его основных принципов проектирования.
Расширение протокола разрешения адресов (ARP)
ARP используется для преобразования IP-адресов в адреса управления доступом к среде передачи (MAC). MAC-адреса — это уникальные идентификаторы, назначаемые сетевым интерфейсам для связи в физическом сегменте сети. Когда устройство хочет отправить пакет другому устройству в той же сети, ему необходимо знать MAC-адрес получателя.
Если отправляющее устройство знает IP-адрес получателя (который необходим для любого вида прямой IP-связи), но не знает MAC-адрес, оно отправит широковещательный пакет запроса ARP. По сути, этот запрос задает вопрос: «У кого есть этот IP-адрес и какой у вас MAC-адрес?» Устройство с запрошенным IP-адресом отправит обратно ответный пакет ARP со своим MAC-адресом. Как только отправитель получит этот ответ, он может отправить пакет получателю, используя предоставленный MAC-адрес.
Механизм функционирования протокола разрешения адресов (ARP)
ARP работает в основном в четыре этапа:
- Отправитель передает пакет запроса ARP всем устройствам в одном сегменте сети.
- Устройство с совпадающим IP-адресом получает запрос и отвечает ответным пакетом ARP, содержащим его MAC-адрес.
- Отправитель получает ответный пакет ARP и сохраняет ассоциацию IP-MAC-адресов в своем кэше ARP для использования в будущем.
- Теперь отправитель может напрямую отправлять данные получателю, используя его MAC-адрес.
Функциональность ARP зависит от того, что каждое устройство поддерживает кэш ARP — небольшой участок памяти, используемый для хранения последних сопоставлений IP-адресов с MAC-адресами, чтобы уменьшить потребность в широковещательных запросах ARP.
Ключевые особенности протокола разрешения адресов (ARP)
-
Сопоставление адресов: ARP в основном используется для сопоставления адресов сетевого уровня (IP-адресов) с адресами канального уровня (MAC-адресами).
-
Сетевая независимость: ARP был разработан для поддержки любого сетевого уровня и уровня канала передачи данных. Протокол не зависит от какой-либо конкретной топологии сети или формата адреса.
-
Хранилище кэша: Каждое устройство поддерживает кэш ARP для хранения сопоставлений IP-адресов и MAC-адресов, что значительно повышает эффективность за счет уменьшения необходимости широковещательных запросов ARP.
-
Запрос на трансляцию: Запросы ARP передаются всем устройствам в одном сегменте сети, гарантируя, что устройство с соответствующим IP-адресом сможет ответить.
Типы протокола разрешения адресов (ARP)
Существует несколько типов ARP:
-
АРП: Стандартный протокол ARP, используемый для сопоставления IP-адресов с MAC-адресами.
-
Прокси ARP: Метод, с помощью которого устройство в данной сети отвечает на запросы ARP по сетевому адресу, которого нет в этой сети.
-
Безвозмездный ARP: Это тип ARP, который не используется для разрешения IP-адресов в MAC-адреса, но обычно используется для обнаружения дубликатов адресов.
-
Обратный ARP (RARP): Протокол, по которому физическая машина в локальной сети может запросить свой IP-адрес из таблицы или кэша ARP сервера шлюза.
| Тип ARP | Описание |
|---|---|
| АРП | Стандартное сопоставление IP-адресов с MAC-адресами |
| Прокси-ARP | Отвечает на запросы ARP для сетевого адреса, которого нет в сети. |
| Безвозмездный ARP | Используется для обнаружения дубликатов адресов. |
| РАРП | Запрос на получение IP-адреса из таблицы ARP сервера шлюза. |
Протокол разрешения адресов (ARP) на практике: использование, проблемы и решения
ARP широко используется в сетях Ethernet, где необходимо преобразовать IP-адреса в MAC-адреса Ethernet. Однако его широковещательный характер может стать источником уязвимостей в системе безопасности. Например, атаки с подменой ARP могут позволить злоумышленникам связать свой MAC-адрес с IP-адресом законного пользователя.
Существует несколько методов предотвращения или смягчения атак спуфинга ARP, в том числе:
-
Статический ARP: Администраторы могут создавать статические записи в кэше ARP, которые не могут быть изменены входящими пакетами ARP.
-
ARP-инспекция: Устройства можно настроить для проверки пакетов ARP и проверки их данных перед обновлением кэша ARP.
-
Меры безопасности: Такие протоколы, как динамическая проверка ARP (DAI), можно использовать для предотвращения подмены ARP. DAI перехватывает, регистрирует и отбрасывает пакеты ARP с недопустимыми привязками IP-адресов к MAC-адресам.
Сравнение с аналогичными протоколами
В то время как ARP используется для сопоставления IP-адресов с MAC-адресами в сетях IPv4, сети IPv6 используют аналогичный протокол, известный как протокол обнаружения соседей (NDP).
| Протокол | Тип сети | Основная функция |
|---|---|---|
| АРП | IPv4 | Разрешение IP-адреса в MAC-адрес |
| НДП | IPv6 | Разрешение IP-адреса в MAC-адрес |
Перспективы на будущее: ARP в развивающихся технологиях
С ростом внедрения IPv6 роль ARP может со временем уменьшиться, поскольку IPv6 использует протокол обнаружения соседей (NDP) для разрешения адресов. Однако IPv4 и ARP по-прежнему широко используются, и оба, вероятно, останутся важными компонентами сетевой инфраструктуры в обозримом будущем.
Кроме того, продолжающаяся разработка мер безопасности для ARP, таких как динамическая проверка ARP (DAI) и безопасный ARP (S-ARP), указывает на то, что улучшения безопасности и функциональности ARP будут продолжать появляться.
ARP и прокси-серверы
Прокси-серверы могут использовать ARP в своей работе, особенно в сценариях, где они служат шлюзами в другие сети. Прокси-ARP — это метод, при котором прокси-сервер отвечает на запросы ARP, предназначенные для другого компьютера. Таким образом, две сети фактически выглядят как одна для хостов с обеих сторон. Таким образом, прокси-сервер может маршрутизировать трафик между различными сетями, улучшая возможности подключения и безопасность.
Ссылки по теме
Для получения дополнительной информации об ARP рассмотрите следующие ресурсы:
- RFC 826 — протокол разрешения адресов Ethernet
- Cisco – понимание ARP
- Microsoft – протокол разрешения адресов (ARP)
Мы надеемся, что благодаря подробному изучению протокола разрешения адресов (ARP), его истории, функциональности, типов и приложений вы теперь имеете полное представление об этом важнейшем сетевом протоколе. Независимо от того, являетесь ли вы сетевым инженером, студентом или просто человеком, интересующимся работой сетей, знание ARP имеет основополагающее значение для понимания сетевых коммуникаций.
