Рассмотрим процесс передачи пакета по сети от компьютера. Причем путь пролегает через множество маршрутизаторов к другому компьютеру
Чтобы пакет достиг пункта назначения необходимо знать IP адрес получателя и MAC адрес ближайшего маршрутизатора. Да-да, именно ближайшего маршрутизатора, а не конечного получателя.
Почему нельзя указать MAC адрес получателя?
Во-первых, нам достаточно IP адреса, во-вторых, с помощью MAC адреса нельзя организовать маршрутизацию.
А зачем тогда нам указывать МАС адрес ближайшего маршрутизатора?
Если вспомнить модель TCP/IP и OSI, то любой запрос от одного устройства к другому формируется на одном из верхних уровней. А далее “спускается” вниз и дополняется служебной информацией. На приеме процесс обратный, то есть с самого нижнего уровня пакет “поднимается” наверх, освобождаясь от служебной информации каждого уровня.
Чтобы маршрутизатор мог анализировать и передавать поступившие пакеты, они должны содержать МАС адрес данного маршрутизатора в качестве адреса получателя. Именно при таком условии данные будут приняты, а не отброшены.
Не зная МАС адрес ближайшего маршрутизатора, мы никогда не сможем отправить наши данные получателю. Даже если мы укажем неправильный МАС адрес, то наш пакет никогда не достигнет получателя.
Вернемся к рисунку и посмотрим как будет происходить передача данных от одного маршрутизатора к другому
IP адреса получателя и отправителя всегда остаются неизменными на протяжении всего пути, а МАС адреса меняются на каждом промежуточном пункте.
А как узнать МАС адрес соседа?
Как раз для этих целей и используется протокол ARP. ARP (Address Resolution Protocol) работает на канальном уровне. Например, рассмотрим обычную сеть
Чтобы компьютер А передал пакет компьютеру C, нужно узнать МАС адрес компьютера C. Для этого компьютер А просто отправляет широковещательный запрос всем устройствам: “Кому принадлежит IP адрес 192.168.1.30?” MAC и IP адреса получателей имеют широковещательные значения — ff.ff.ff.ff.ff.ff и 192.168.1.255 соответственно.
Данный запрос получат все устройства в сети, но ответит только то, которое имеет адрес 192.168.1.30. Причем ответит оно уже самому отправителю без широковещательной рассылки. Из этого ответа мы и узнаем МАС адрес получателя.
Вот как это выглядит в анализаторе Wireshark
Кстати, очень многие сетевые устройства сохраняют в памяти МАС адреса устройств, с которыми обменивались данными. То есть создается ARP таблица, которая динамически обновляется. Можно, конечно, и статически добавить запись в таблицу.
Для просмотра таблицы на Windows системах достаточно выполнить команду arp -a , на маршрутизаторах — show arp
Содержание
Что такое ARP-таблица, ARP-запрос?
Любое сетевое оборудование имеет физический 6 битный адрес уникальный для каждого экземпляра.
Отображение IP-адресов, в аппаратные адреса, выполняется с помощью следующих действий:
– в сеть отправляется широковещательный запрос (ARP-request), принимаемый всеми сетевыми устройствами. Он содержит IP и Ethernet адреса отправителя, а также, целевой IP-адрес, для которого выполняется определение MAC-адреса.
– каждое устройство, принявшее запрос проверяет соответствие целевого IP-адреса, указанного в запросе, своему собственному IP-адресу. При совпадении, отправителю передается ARP-ответ (ARP-Reply), в котором содержатся IP и MAC адреса ответившего узла. Кадр с ARP-ответом содержит IP и MAC адреса как отправителя, так и получателя-составителя запроса.
– информация, полученная в ARP-ответе, заносится в ARP-кэш и может использоваться для обмена данными по IP-протоколу для данного узла. ARP-кэш представляет собой таблицу в оперативной памяти, каждая запись в которой содержит IP, MAC и возраст их действительности (от нескольких секунд, до нескольких часов). Возраст записи учитывается для того, чтобы обеспечить возможность повторного выполнения процедуры ARP при каком либо изменении соответствия адресов.
В IP-сетях существует три способа отправки пакетов от источника к приемнику:
– одноадресная передача (Unicast);
При одноадресной передаче поток данных передается от узла-отправителя на индивидуальный IP-адрес узла-получателя.
– широковещательная передача (Broadcast);
Широковещательная передача предусматривает доставку потока данных от узла-отправителя множеству узлов-получателей, подключенных к данному сегменту локальной сети, с использованием широковещательного IP-адреса.
– многоадресная рассылка (Multicast).
Многоадресная рассылка обеспечивает доставку потока данных группе узлов на IP-адрес группы многоадресной рассылки. Узлы группы могут находиться в данной локальной сети или в любой другой. Узлы для многоадресной рассылки объединяются в группы при помощи протокола IGMP (Internet Group Management Protocol, межсетевой протокол управления группами). Пакеты, содержащие в поле назначения заголовка групповой адрес, будут поступать на узлы групп и обрабатываться. Источник многоадресного трафика направляет пакеты многоадресной рассылки не на индивидуальные IP-адреса каждого из узлов-получателей, а на групповой IP-адрес.
Замечания по практическому использованию команды ARP:
– разрешение адресов по протоколу ARP выполняется только при операциях передачи данных по протоколу IP .
– время жизни записей в таблице ARP ограничено, поэтому, перед просмотром ее содержимого для конкретного адреса нужно выполнить ping на этот адрес.
– если ответ на ping не приходит, а запись для данного IP-адреса присутствует в таблице ARP, то этот факт можно интерпретировать как блокировку ICMP-пакетов брандмауэром пингуемого узла.
– невозможность подключения к удаленному узлу по протоколам TCP или UDP при наличии записей в таблице ARP для целевого IP, может служить признаком отсутствия служб обрабатывающих входящие подключения, или их блокировки брандмауэром (закрытые порты).
– ARP протокол работает в пределах локального сегмента сети. Поэтому, если выполнить ping на внешний узел ( например ping yandex.ru ), то в таблице ARP будет присутствовать запись для IP – адреса маршрутизатора, через который выполняется отправка пакета во внешнюю сеть.
Параметры командной строки ARP:
-a -отображает текущие ARP-записи, опрашивая текущие данные протокола. Если задан параметр inet_addr, то будут отображены IP и физические адреса только для заданного компьютера. Если ARP используют более одного сетевого интерфейса, то будут отображаться записи для каждой таблицы.
arp -a – отобразить все записи таблицы ARP.
arp -a | more – то же, что и в предыдущем случае, но с отображением информации в постраничном режиме.
arp -a > macaddr.txt – отобразить таблицу соответствия IP и MAC адресов для данного компьютера с выводом результатов в текстовый файл macaddr.txt .
-g – то же, что и параметр -a.
-v – отображает текущие ARP-записи в режиме подробного протоколирования. Все недопустимые записи и записи в интерфейсе обратной связи будут отображаться.
inet_addr – определяет IP-адрес.
-d – удаляет узел, задаваемый inet_addr. Параметр inet_addr может содержать знак шаблона * для удаления всех узлов.
-s – добавляет узел и связывает адрес в Интернете inet_addr c физическим адресом eth_addr. Физический адрес задается 6 байтами (в шестнадцатеричном виде), разделенными дефисом. Эта связь является постоянной
eth_addr – определяет физический адрес.
if_addr – если параметр задан, он определяет адрес интерфейса в Интернете, чья таблица преобразования адресов должна измениться. Если параметр не задан, будет использован первый доступный интерфейс.
Формат командной строки ARP:
Пример содержимого таблицы ARP:
В данном примере присутствуют записи ARP для петлевого интерфейса 127.0.0.1 и реального 192.168.1.133.
Петлевой интерфейс не используется для реальной передачи данных и не имеет привязки к аппаратному адресу.
Таблица ARP реального интерфейса содержит записи для узлов с адресами 192.168.1.1 и 192.168.1.132, а также записи для широковещательной (MAC-адрес равен ff-ff-ff-ff-ff-ff) и групповых рассылок (MAC-адрес начинается с 01-00-5e ).
МАС-адрес групповой рассылки всегда начинается с префикса, состоящего из 24 битов — 01-00-5Е. Следующий, 25-й бит равен 0. Последние 23 бита МАС-адреса формируются из 23 младших битов группового IP-адреса.
ShareIT — поделись знаниями!
Полезно
Узнать IP — адрес компьютера в интернете
Онлайн генератор устойчивых паролей
Онлайн калькулятор подсетей
Калькулятор инсталляции IP — АТС Asterisk
Руководство администратора FreePBX на русском языке
Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Популярное и похожее
Зачем вам 802.1X и что он решает?
Модель OSI – это просто!
Как установить все устройства для этичного хакинга в Kali Linux
Межсетевой экран
Address resolution protocol — что это?
В семиуровневой модели OSI на различных уровнях имеются разные типы адресов. На канальном это MAC-адрес, а на сетевом это IP-адрес. И для того чтобы установить соответствие между этими адресами используется протокол Address Resolution Protocol – ARP. Именно о нем мы поговорим в этой статье.
Адресация
Адреса 2-го уровня используются для локальных передач между устройствами, которые связаны напрямую. Адреса 3-го уровня используются устройств, которые подключены косвенно в межсетевой среде. Каждая сеть использует адресацию для идентификации и группировки устройств, чтобы передачи прошла успешно. Протокол Ethernet использует MAC-адреса, которые привязаны к сетевой карте.
Чтобы устройства могли общаться друг с другом, когда они не находятся в одной сети MAC-адрес должен быть сопоставлен с IP-адресом. Для этого сопоставления используются следующие протоколы:
- Address Resolution Protocol (ARP)
- Reverse ARP (RARP)
- Serial Line ARP (SLARP)
- Inverse ARP (InARP)
Address Resolution Protocol
Устройству 3го уровня необходим протокол ARP для сопоставления IP-адреса с MAC-адресом, для отправки IP пакетов. Прежде чем устройство отправит данные на другое устройство, оно заглянет в свой кеш ARP где хранятся все сопоставления IP и MAC адресов, чтобы узнать, есть ли MAC-адрес и соответствующий IP-адрес для устройства, которому идет отправка. Если записи нет, то устройство-источник отправляет широковещательное сообщение каждому устройству в сети чтобы узнать устройству с каким MAC-адресом принадлежит указанный IP-адрес. Все устройства сравнивают IP-адрес с их собственным и только устройство с соответствующим IP-адресом отвечает на отправляющее устройство пакетом, содержащим свой MAC-адрес. Исходное устройство добавляет MAC-адрес устройства назначения в свою таблицу ARP для дальнейшего использования, создает пакет с новыми данными и переходит к передаче.
Проще всего работу ARP иллюстрирует эта картинка:
Первый компьютер отправляет broadcast сообщение всем в широковещательном домене с запросом “У кого IP-адрес 10.10.10.2? Если у тебя, то сообщи свой MAC-адрес” и на что компьютер с этим адресом сообщает ему свой MAC.
Когда устройство назначения находится в удаленной сети, устройства третьего уровня одно за другим, повторяют тот же процесс, за исключением того, что отправляющее устройство отправляет ARP-запрос для MAC-адреса шлюза по умолчанию. После того, как адрес будет получен и шлюз по умолчанию получит пакет, шлюз по умолчанию передает IP-адрес получателя по связанным с ним сетям. Устройство уровня 3 в сети где находится устройство назначения использует ARP для получения MAC-адреса устройства назначения и доставки пакета.
Кэширование ARP
Поскольку сопоставление IP-адресов с MAC-адресами происходит на каждом хопе в сети для каждой дейтаграммы, отправленной в другую сеть, производительность сети может быть снижена. Чтобы свести к минимуму трансляции и ограничить расточительное использование сетевых ресурсов, было реализовано кэширование протокола ARP.
Кэширование ARP — это способ хранения IP-адресов и связанных c ними MAC-адресов данных в памяти в течение определенного периода времени, по мере изучения адресов. Это минимизирует использование ценных сетевых ресурсов для трансляции по одному и тому же адресу каждый раз, когда отправляются данные. Записи кэша должны поддерживаться, потому что информация может устаревать, поэтому очень важно, чтобы записи кэша устанавливались с истечением срока действия. Каждое устройство в сети обновляет свои таблицы по мере передачи адресов.
Статические и динамические записи в кеше ARP
Существуют записи статического ARP-кэша и записи динамического ARP-кэша. Статические записи настраиваются вручную и сохраняются в таблице кеша на постоянной основе. Статические записи лучше всего подходят для устройств, которым необходимо регулярно общаться с другими устройствами, обычно в одной и той же сети. Динамические записи хранятся в течение определенного периода времени, а затем удаляются.
Для статической маршрутизации администратор должен вручную вводить IP-адреса, маски подсети, шлюзы и соответствующие MAC-адреса для каждого интерфейса каждого устройства в таблицу. Статическая маршрутизация обеспечивает больший контроль, но для поддержания таблицы требуется больше работы. Таблица должна обновляться каждый раз, когда маршруты добавляются или изменяются.
Динамическая маршрутизация использует протоколы, которые позволяют устройствам в сети обмениваться информацией таблицы маршрутизации друг с другом. Таблица строится и изменяется автоматически. Никакие административные задачи не требуются, если не добавлен лимит времени, поэтому динамическая маршрутизация более эффективна, чем статическая маршрутизация.
Устройства, которые не используют ARP
Когда сеть делится на два сегмента, мост соединяет сегменты и фильтрует трафик на каждый сегмент на основе MAC-адресов. Мост создает свою собственную таблицу адресов, которая использует только MAC-адреса, в отличие от маршрутизатора, который имеет кэш ARP адресов, который содержит как IP-адреса, так и соответствующие MAC-адреса.
Пассивные хабы — это устройства центрального соединения, которые физически соединяют другие устройства в сети. Они отправляют сообщения всем портам на устройства и работают на уровне 1, но не поддерживают таблицу адресов.
Коммутаторы уровня 2 определяют, какой порт подключен к устройству, к которому адресовано сообщение, и отправлять сообщение только этому порту, в отличие от хаба, который отправляет сообщение всем его портам. Однако коммутаторы уровня 3 — это маршрутизаторы, которые создают кеш ARP (таблица).
Inverse ARP
Inverse ARP (InARP), который по умолчанию включен в сетях ATM, строит запись карты ATM и необходим для отправки одноадресных пакетов на сервер (или агент ретрансляции) на другом конце соединения. Обратный ARP поддерживается только для типа инкапсуляции aal5snap. Для многоточечных интерфейсов IP-адрес может быть получен с использованием других типов инкапсуляции, поскольку используются широковещательные пакеты.
Reverse ARP
Reverse ARP (RARP) — работает так же, как и протокол ARP, за исключением того, что пакет запроса RARP запрашивает IP-адрес вместо MAC-адреса. RARP часто используется бездисковыми рабочими станциями, потому что этот тип устройства не имеет способа хранить IP-адреса для использования при их загрузке. Единственный адрес, который известен — это MAC-адрес, поскольку он выжигается в сетевой карте. Для RARP требуется сервер RARP в том же сегменте сети, что и интерфейс устройства.
Proxy ARP
Прокси-ARP был реализован для включения устройств, которые разделены на физические сегменты сети, подключенные маршрутизатором в той же IP-сети или подсети для сопоставления адресов IP и MAC. Когда устройства не находятся в одной сети канала передачи данных (2-го уровня), но находятся в одной и той же IP-сети, они пытаются передавать данные друг другу, как если бы они находились в локальной сети. Однако маршрутизатор, который отделяет устройства, не будет отправлять широковещательное сообщение, поскольку маршрутизаторы не передают широковещательные сообщения аппаратного уровня. Поэтому адреса не могут быть сопоставлены.
Прокси-сервер ARP включен по умолчанию, поэтому «прокси-маршрутизатор», который находится между локальными сетями, отвечает своим MAC-адресом, как если бы это был маршрутизатор, к которому адресована широковещательная передача. Когда отправляющее устройство получает MAC-адрес прокси-маршрутизатора, он отправляет данные на прокси-маршрутизатор, который по очереди отправляет данные на указанное устройство.
Proxy ARP вызывается следующими условиями:
- IP-адрес назначения не находится в той же физической сети (LAN), на которой получен запрос.
- Сетевое устройство имеет один или несколько маршрутов к IP-адресу назначения.
- Все маршруты к IP-адресу назначения проходят через интерфейсы, отличные от тех, на которых получен запрос.
Когда proxy ARP отключен, устройство отвечает на запросы ARP, полученные на его интерфейсе, только если IP-адрес назначения совпадает с его IP-адресом или если целевой IP-адрес в ARP-запросе имеет статически настроенный псевдоним ARP.
Serial Line Address Resolution Protocol
Serial Line ARP (SLARP) используется для последовательных интерфейсов, которые используют инкапсуляцию High Link Level Link Control (HDLC). В дополнение к TFTP-серверу может потребоваться сервер SLARP, промежуточное (промежуточное) устройство и другое устройство, предоставляющее услугу SLARP. Если интерфейс напрямую не подключен к серверу, промежуточное устройство требуется для пересылки запросов сопоставления адреса на сервер. В противном случае требуется напрямую подключенное устройство с сервисом SLARP.
Пожалуйста, расскажите почему?
Нам жаль, что статья не была полезна для вас 🙁 Пожалуйста, если не затруднит, укажите по какой причине? Мы будем очень благодарны за подробный ответ. Спасибо, что помогаете нам стать лучше!
Подпишитесь на нашу еженедельную рассылку, и мы будем присылать самые интересные публикации 🙂 Просто оставьте свои данные в форме ниже.
