Сетевые протоколы. Протокол определения адресов (ARP)и протокол определения сетевого адреса по местоположению (RARP)

Формат пакета

Рис. 5.2. показывает формат пакета ARP.

Рис. 5.2. Формат пакета ARP

Поля ARP следующие:

• Тип аппаратуры (HTYPE — Hardware Type). Это поле на 16 битов, определяющее тип сети, на которой функционирует ARP. Каждой локальной сети LAN было назначено целое число, основанное на его типе. Например, локальной сети Ethernet присвоен тип 1. ARP может использоваться на любой физической сети.
• Тип протокола (PTYPE — Protocol Type). Это поле на 16 битов, определяющее протокол. Например, значение этого поля для протокола IPv4 – 080016. ARP может использоваться с любым протоколом высокого уровня.
• Аппаратная длина (HLEN — Hardware length). Это поле на 8 битов, определяющее длину физического адреса в байтах. Например, для локальной сети Ethernet его значение — 6.
• Длина протокола (PLEN — Protocol length). Это поле на 8 битов, определяющее длину логического адреса в байтах. Например, для протокола IPv4 его значение — 4.
• Работа (OPER — Operation). Это поле на 16 битов, определяющее тип пакета. Определены два типа пакета: запрос ARP (1), ответ ARP (2).
• Адрес аппаратных средств передатчика (SHA — Sender hardware address). Это поле переменной длины, определение физического адреса передатчика. Например, для локальной сети Ethernet это поле длиной 6 байтов.
• Адрес протокола передатчика (SPA — Sender protocol address). Это поле переменной длины, определение логического (например IP) адреса передатчика. Для протокола IP это поле 4 байта длиной.
• Целевой аппаратный адрес (THA — Target hardware address). Это поле переменной длины, определение физического адреса адресата. Например, для локальной сети Ethernet это поле 6 байтов длиной. Для сообщения ARP-запроса это поле — все нули, потому что передатчик не знает физического адреса адресата.
• Целевой адрес протокола (TPA —Target Protocol address). Это поле переменной длины, определение логического (например IP) адреса получателя. Для IPv4-протокола это поле 4 байта длиной.

Работа процесса ARP

Рассмотрим функции ARP для типичного Интернета. Рассмотрим шаги. Затем обсудим и четыре случая, в которых хост или маршрутизатор должны использовать ARP.

Шаги, составляющие процесс ARP

1. Передатчик знает IP-адрес получателя.
2. IP запрашивает, чтобы ARP создал сообщение запроса ARP, заполняющее в передатчике физический адрес, адрес IP-передатчика и целевой адрес IP. Целевое физическое поле адреса заполняется нулями.
3. Сообщение передают уровню звена передачи данных, где оно инкапсулируется в кадр, используя физический адрес передатчика как исходный адрес и физический широковещательный адрес как адрес пункта назначения.
4. Каждый хост или маршрутизатор получают кадр. Поскольку кадр содержит широковещательный адрес пункта назначения, все станции удаляют сообщение и передают его ARP. Все устройства, кроме того, изымают один целевой адрес протокола. Целевое устройство опознает свой адрес IP.
5. Ответ целевого устройства с сообщением ответа ARP, которое содержат свой физический адрес. Сообщение идет от одного узла только к узлу, запросившему адрес.
6. Передатчик получает сообщение ответа. Он теперь знает физический адрес целевого устройства.
7. Дейтаграмма IP, которая переносит данные для целевой машины, теперь инкапсулирована в кадре и направляется к пункту назначения.

Четыре различных случая использования ARP

1. Передатчик – это хост, и он хочет передать пакет другому хосту на той же самой сети. В этом случае логический адрес должен быть отображен в физический адрес в адресе IP пункта назначения в дейтаграммном заголовке.
2. Передатчик – это хост, и он хочет передать пакет другому хосту на другой сети. В этом случае хост просматривает свою таблицу маршрутизации и находит адрес IP следующего переприемного участка (маршрутизатора) для этого пункта назначения. Если он не имеет таблицы маршрутизации, он ищет адрес IP заданного по умолчанию маршрутизатора. Адрес IP маршрутизатора становится логическим адресом, который должен быть отображен в физический адрес.
3. Передатчик – маршрутизатор, который получил дейтаграмму, предназначенную для хоста на другой сети. Он проверяет свою таблицу маршрутизации и находит адрес IP следующего маршрутизатора. Адрес IP следующего маршрутизатора становится логическим адресом, который должен быть отображен в физический адрес
4. Передатчик — это маршрутизатор, который получил дейтаграмму, предназначенную для хоста в той же самой сети. Адрес IP пункта назначения дейтаграммы становится логическим адресом, который должен быть отображен в физический адрес.

Пример 1

Хост с адресом IP 130.23.43.20 (побайтное отображение 0x82172B14 ) и физическим адресом 0xB23455102210 должен передать пакет другому хосту с адресом IP 130.23.43.25 (побайтное отображение 0x82172B19 ) и физическим адресом OxA46EF45983AB. Два хоста находятся на той же самой сети локальной сети Ethernet. Покажите запрос ARP и ответный пакет, инкапсулированный в кадр локальной сети Ethernet.

Решение

Рис. 5.3 показывает запрос ARP и ответный пакет. Обратите внимание, что поле данных ARP в этом случае — 28 байтов и что индивидуальные адреса не приспособлены к 4-байтовой границе. Именно поэтому мы не показываем правильные 4-байтовые границы для этих адресов. Также обратите внимание, что IP адреса показаны в шестнадцатеричном исчислении.

Рис. 5.3. Пример 1