Протоколы ARP и RARP

Несмотря на то, что в TCP/IP не рассматриваются технологии канального и физического уровней, при реальной передаче данных все равно приходится отображать IP адрес на адрес канального уровня. Например,отображение на MAC-адреса осуществляет Address Resolution Protocol(ARP).

ARP - очень распространённый и чрезвычайно важный протокол.Каждый узел сети имеет два адреса, физический адрес и логический адрес. В сети Ethernet для идентификации источника и получателя информации используются оба адреса. Информация, пересылаемая от одного компьютера другому по сети, содержит в себе физический адрес отправителя, IP-адрес отправителя, физический адрес получателя и IP-адрес получателя. ARP-протокол обеспечивает связь между этими двумя адресами.

DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol - протокол динамической конфигурации узла) — это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к т.н. серверу DHCP, и получает от него нужные параметры.Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве крупных(и не очень) сетей TCP/IP.

ARP (англ. Address Resolution Protocol— протокол разрешения адресов) — протокол сетевого уровня (англ. Network Link layer), предназначенный для преобразования IP-адресов (адресов сетевого уровня) в MAC-адреса (адреса канального уровня) в сетях TCP/IP.

Существует четыре типа ARP-сообщений:

· ARP- запрос (ARP request),

· ARP- ответ (ARP reply),

· RARP- запрос (RARP-request)

· RARP- ответ (RARP-reply).

Локальный хост при помощи ARP-запроса запрашивает физический адрес хоста-получателя. Ответ (физический адрес хоста-получателя)приходит в виде ARP-ответа. Хост-получатель, вместе с ответом, шлёт также RARP-запрос, адресованный отправителю, для того, чтобы проверить его IP-адрес.После проверки IP-адреса отправителя начинается передача пакетов данных.

Перед тем, как создать подключение к какому-либо устройству в сети, IP-протокол проверяет свой ARP-кэш, чтобы выяснить, не зарегистрирована ли в нём уже нужная для подключения информация о хосте-получателе. Если такой записи в ARP-кэше нет, то выполняется широковещательный ARP-запрос. Этот запрос для устройств в сети имеет следующий смысл: «Кто-нибудь знает физический адрес устройства, обладающего следующим IP-адресом?» Когда получатель примет этот пакет, то должен будет ответить: «Да, это мой IP-адрес. Мой физический адрес следующий: …» После этого отправитель обновит свой ARP-кэш, и будет способен передать информацию получателю.

Записи в ARP-кэше могут быть статическими и динамическими.Пример, данный выше, описывает динамическую запись кэша. Хост-отправитель автоматически послал запрос получателю, не уведомляя при этом пользователя.Записи в ARP-кэш можно добавлять вручную, создавая статические записи кэша. Это можно сделать при помощи команды (в MS Windows):

arp -s <IP адрес> <MAC адрес>

После того, как IP-адрес прошёл процедуру разрешения адреса, он остаётся в кэше в течение 2-х минут. Если в течение этих двух минут произошла повторная передача данных по этому адресу, то время хранения записи в кэше продлевается ещё на 2 минуты. Эта процедура может повторяться до тех пор,пока запись в кэше просуществует до 10 минут. После этого запись будет удалена из кэша и будет отправлен повторный ARP-запрос.

Существует также протокол, решающий обратную задачу –нахождение IP адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивный ARP (RARP).

Работа протокола ARP начинается с просмотра ARP-таблицы.Каждая строка таблицы устанавливает соответствие между IP адресом и локальным адресом. Для каждой сети, подключённой к сетевому адаптеру или к порту маршрутизатора, строится отдельная таблица.

ARP оповещение (ARP Announcement)— это пакет (обычно ARPзапрос) содержащий корректный физический адрес отправителя (Sender hardware address, SHA) и логический адрес отправителя (Sender protocol address, SPA)хоста-отправителя, с логическим адресом получателя (Target protocol address,TPA) равной SPA. Это не разрешающий запрос, а запрос на обновление ARP-кэша других хостов, получающих пакет. Большинство операционных систем посылают такой пакет при включении хоста в сеть, это позволяет предотвратить ряд проблем.Например при смене сетевой карты (когда необходимо обновить связь между IP и MAC адресами), такой запрос исправит записи в ARP-кэше других хостов в сети.

RARP (англ. Reverse Address Resolution Protocol - Обратный протокол преобразования адресов) - протокол третьего (сетевого) уровня модели OSI, выполняет обратное отображение адресов, то есть преобразует аппаратный адресв IP-адрес.

Кэш ( англ. cache ,от фр. cacher - прятать;произносится [ kæʃ ] - кэш) - промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий копию той информации, которая хранится в оперативной памяти с менее быстрым доступом, но с наибольшей вероятностью может быть оттуда запрошена. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из медленной памяти или их перевычисление, за счёт чего уменьшается среднее время доступа.