Відображення фізичних адрес на iр-адреси: протоколи arp і rarp

У протоколі IР-адреса вузла, тобто адреса комп'ютера або порту маршрутизатора, призначається довільно адміністратором мережі й прямо не пов'язаний з його локальною адресою, як це зроблене, наприклад, у протоколі IPX. Підхід, використовуваний в IP, зручно використовувати у великих мережах і через його незалежність від формату локальної адреси, і через стабільність, тому що при зміні на комп'ютері мережного адаптера цю зміну повинні б були враховувати всі адресати всесвітньої мережі Internet (у тому випадку, звичайно, якщо мережа підключена до Internet'у).

Локальна адреса використовується в протоколі IP тільки в межах локальної мережі при обміні даними між маршрутизатором і вузлом цієї мережі. Маршрутизатор, одержавши пакет для вузла однієї з мереж, безпосередньо підключених до його портів, повинен для передачі пакета сформувати кадр відповідно до вимог прийнятої в цій мережі технології й указати в ньому локальну адресу вузла, наприклад його МАС-адресу. У отриманому пакеті ця адреса не зазначена, тому перед маршрутизатором встає завдання пошуку його по відомому IP-адресу, який зазначений в пакеті в якості адреси призначення. З аналогічним завданням зустрічається й кінцевий вузол, коли він прагне відправити пакет у визначену мережу через маршрутизатор, підключений до тієї ж локальної мережі, що й даний вузол.

Для визначення локальної адреси по IР-адресі використовується протокол дозволу адреси Address Resolution Protocol, ARP. Протокол ARP працює різним образом залежно від того, який протокол канального рівня працює в даній мережі - протокол локальної мережі (Ethernet, Token Ring, FDDI) з можливістю широкомовного доступу одночасно до всіх вузлів мережі, або ж протокол глобальної мережі (X.25, frame relay), як правило не підтримуючий широкомовний доступ. Існує також протокол, що вирішує зворотне завдання - знаходження IР-адреси по відомій локальній адресі. Він називається реверсивний ARP - RARP (Reverse Address Resolution Protocol) і використовується при старті бездискових станцій, що не знають у початковий момент свого IР-адреси, але знаючих адресу свого мережного адаптера.

У локальних мережах протокол ARP використовує широкомовні кадри протоколу канального рівня для пошуку в мережі вузла із заданою IР-адресою.

Вузол, якому потрібно виконати відображення IР-адреси на локальну адресу, формує ARP запит, вкладає його в кадр протоколу канального рівня, указуючи в ньому відомий IР-адрес, і розсилає запит широкомовно. Усі вузли локальної мережі одержують ARP запит і порівнюють зазначений там IР-адресу із власним. У випадку їх збігу вузол формує ARP-відповідь, у якій указує свій IР-адрес й свою локальну адресу й відправляє його вже спрямовано, тому що в ARP запиті відправник указує свою локальну адресу. ARP-запити й відповіді використовують той самий формат пакета. Тому що локальні адреси можуть у різних типах мереж мати різну довжину, то формат пакета протоколу ARP залежить від типу мережі. На малюнку 4 показаний формат пакета протоколу ARP для передачі по мережі Ethernet.

0 8 16 31 Т Тип мережі		Тип протоколу
Довжина локальної адреси	Довжина мережної адреси	Операція
Локальна адреса відправника (байти 0 - 3)
Локальна адреса відправника (байти 4 - 5)		IР-адреса відправника (байти 0-1)
IР-адреса відправника (байти 2-3)		Шукана локальна адреса (байти 0 - 1)
Шукана локальна адреса (байти 2-5)
Шуканий IР-адреса (байти 0 - 3)

Рис. 4. Формат пакета протоколу ARP

У поле типу мережі для мереж Ethernet вказується значення 1. Поле типу протоколу дозволяє використовувати пакети ARP не тільки для протоколу IP, але й для інших мережних протоколів. Для IP значення цього поля рівно 080016.

Довжина локальної адреси для протоколу Ethernet рівна 6 байтам, а довжина IР-адреси - 4 байтам. У полі операції для ARP запитів вказується значення 1 для протоколу ARP і 2 для протоколу RARP.

Вузол, що відправляє ARP-Запит, заповнює в пакеті всі поля, крім поля шуканої локальної адреси ( для RARP-Запиту не вказується шуканий IР-адреса). Значення цього поля заповнюється вузлом, що пізнавали свій IР-адрес.

У глобальних мережах адміністраторові мережі найчастіше доводиться вручну формувати ARP-таблиці, у яких він задає, наприклад, відповідність IР-адреси адресі вузла мережі X.25, який має сенс локальної адреси. Останнім часом намітилася тенденція автоматизації роботи протоколу ARP і в глобальних мережах. Для цієї мети серед усіх маршрутизаторів, підключених до якої-небудь глобальної мережі, виділяється спеціальний маршрутизатор, який веде ARP-таблицю для всіх інших вузлів і маршрутизаторів цієї мережі. При такому централізованому підході для всіх вузлів і маршрутизаторів вручну потрібно задати тільки IР-адресу й локальну адресу виділеного маршрутизатора. Потім кожний вузол і маршрутизатор реєструє свої адреси у виділеному маршрутизаторі, а при необхідності встановлення відповідності між IР-адресою й локальною адресою вузол звертається до виділеного маршрутизатора із запитом і автоматично одержує відповідь без участі адміністратора.