Address Resolution Protocol
(Weitergeleitet von ARP)
Address Resolution Protocol (ARP) - Adressauflösung von IP-Adressen in MAC-Adressen
Beschreibung
| ARP (Address Resolution Protocol) | |
|---|---|
| Familie: | Internetprotokolle |
| Einsatzgebiet: | Netzwerkadressenzuordnung |
| Vorlage:Netzwerk-TCP-IP-Sicherungsprotokoll | |
| Standards: | RFC 826 (1982) |
ARP (Address Resolution Protocol) ist ein Netzwerkprotokoll, das zu einer Netzwerkadresse der Internetschicht die physische Adresse (Hardware-Adresse) der Netzzugangsschicht ermittelt und diese Zuordnung gegebenenfalls in den ARP-Tabellen der beteiligten Rechner hinterlegt.
Es wird im Zusammenhang mit IPv4-Adressierung auf Ethernet-Netzen, also zur Ermittlung von MAC-Adressen zu gegebenen IP-Adressen verwendet
- Für IPv6 wird diese Funktionalität nicht von ARP, sondern durch das Neighbor Discovery Protocol (NDP) bereitgestellt.
- Zuordnung von Ebene 3 (IP-) Adressen zu Ebene 2 (MAC-) Adressen
- Um IP-Pakete über Ethernet zu verschicken, ist noch eine Zuordnung der Adressierung von IP auf die Adressierung von Ethernet nötig
- Diese Zuordnung übernimmt das ARP - das Address Resolution Protocol
- ARP ist ein einfaches Protokoll, das auf Ethernet-Broadcasts basiert
- Jeder Host der über Ethernet an ein Netzwerk angeschlossen ist unterhält eine Tabelle
- Diese Tabelle (ARP-Cache) enthält Einträge, die für alle bekannten IP-Adressen das Ethernet-Device und die MAC-Adresse angeben
- ARP-Einträge können entweder statisch gesetzt werden (wenn die MAC-Adresse bekannt ist) oder dynamisch angelegt werden (über das Protokoll)
- Ist ein Paket an eine IP-Adresse zu versenden, für die es im Cache keinen Eintrag gibt, wird ein Broadcast gesendet und nach der IP gefragt
- Das System, welches die IP besitzt, antwortet mit einem ARP-Reply
- Danach wird ein neuer Eintrag in den ARP-Cache eingefügt
- Dynamische ARP-Einträge haben eine begrenzte Gültigkeit und werden nach gewisser Zeit gelöscht
- Um auf Veränderungen der IP- oder MAC-Adresse reagieren zu können
Verwendungen
- MAC-Adressen werden vom Hersteller einer Ethernet-Netzwerkkarte oder eines Ethernet-fähigen Gerätes vergeben
- Die Adresse jeder Schnittstelle ist dabei theoretisch weltweit eindeutig.
- Bei einigen Netzen, wie zum Beispiel Novell und DECnet, werden die Netzwerkadressen eindeutig auf die Ethernet-Adressen abgebildet, etwa, indem die MAC-Adresse um weitere Informationen ergänzt wird.
- Ein Sender kann dann die MAC-Adresse des Empfängers einfach aus der Netzwerkadresse ermitteln.
- IP-Adressen werden von der IANA (Internet Assigned Numbers Authority) zugeteilt
- Da IPv4-Adressen eine Länge von nur 32 Bits haben, können die 48 Bit langen MAC-Adressen damit nicht direkt abgebildet werden.
- Es kann deshalb keine feste Beziehung zwischen MAC-Adressen und IP-Adressen hergestellt werden.
- Bevor ein Rechner in einem Ethernet an einen Rechner im selben Subnetz ein IP-Paket sendet, muss er die Information in einen Ethernet-Frame verpacken.
- Dazu muss er die MAC-Adresse des Zielrechners kennen und im entsprechenden Feld des Ethernet-Frames einfügen.
- Ist ihm diese nicht bekannt, kann er das IP-Paket nicht zustellen.
- Stattdessen ermittelt er dann mithilfe des ARP zunächst die MAC-Adresse des Zielrechners.
Namens- und Adressauflösung
Einordnung ins DoD-Modell
ARP - Eigenschaften
- RFC 826
- Setzt auf dem Data Link Layer (Ethernet, TR, etc.) auf
- (Ethernet-) Typefeld: 08-06
Datagramm
- Das ARP-Paket schließt sich an den Ethernet-MAC-Header an.
- Das Typfeld im Ethernet-Frame wird auf 0x0806 (2054) gesetzt.
- Diese Nummer ist für das ARP-Protokoll reserviert.
- Dadurch lassen sich ARP-Pakete von Paketen anderer Protokolle wie beispielsweise IP unterscheiden.
- Padding
Da das Paket sehr kurz ist, müssen in der Regel im Ethernet-Frame zwischen ARP-Paket und CRC zusätzliche Byte eingefügt werden (Padding), um die minimale Framelänge von 64 Byte zu erreichen.
Obwohl ARP ursprünglich für IPv4 und MAC-Adressen entwickelt wurde, sind im Paket Adresstypen und Protokollgrößenfelder vorgesehen.
- Dadurch ist ARP auch für andere Protokolle geeignet.
- Für IPv6 könnten die Protokolladressgröße statt auf vier auf 16 Byte gesetzt und die Adressfelder auf 128 Bit (= 16 Byte) verlängert werden, jedoch wird ARP für IPv6 durch das Neighbor Discovery Protocol (NDP) ersetzt, welches auf ICMPv6 basiert.
- ARP-Nachrichtenformat
Beispiel: Ethernet-MAC-Adressen und IPv4-Adressen
| octet offset | 0 | 1 | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | Hardwareadresstyp | |||||||||||||||
| 2 | Protokolladresstyp | |||||||||||||||
| 4 | Hardwareadressgröße | Protokolladressgröße | ||||||||||||||
| 6 | Operation | |||||||||||||||
| 8 | Quell-MAC-Adresse (erste 2 Byte) | |||||||||||||||
| 10 | (nächste 2 Byte) | |||||||||||||||
| 12 | (letzte 2 Byte) | |||||||||||||||
| 14 | Quell-IP-Adresse (erste 2 Byte) | |||||||||||||||
| 16 | (letzte 2 Byte) | |||||||||||||||
| 18 | Ziel-MAC-Adresse (erste 2 Byte) | |||||||||||||||
| 20 | (nächste 2 Byte) | |||||||||||||||
| 22 | (letzte 2 Byte) | |||||||||||||||
| 24 | Ziel-IP-Adresse (erste 2 Byte) | |||||||||||||||
| 26 | (letzte 2 Byte) | |||||||||||||||
| Feld | Byte | Beschreibung |
|---|---|---|
| Hardwareadresstyp | 2 | Typ der MAC-Adresse im Paket (für Ethernet/ 1).
|
| Protokolladresstyp | 2 | Protokolltyp, der für die MAC-Adresse angefordert wird (für IPv4-Adressen: 0x0800 (2048)).
|
| Hardwareadressgröße | 1 | Größe der MAC-Adresse (für Ethernet/ 6).
|
| Protokolladressgröße | 1 | Größe des Protokolls (für IPv4: 4).
|
| Operation | 2 | Wert, der angibt, welche Operation ausgeführt werden soll (1 für ARP-Anforderung, 2 für ARP-Antwort).
|
| Quell-MAC-Adresse | 6 | In einer ARP-Anforderung die MAC-Adresse des Senders. In einer ARP-Antwort enthält es die MAC-Adresse des antwortenden Hosts oder Next-Hop-Routers. |
| Quell-IP-Adresse | 4 | Bei einer ARP-Anforderung die IP-Adresse des anfragenden Hosts. In einer ARP-Antwort enthält es die IP-Adresse des antwortenden Hosts oder Next-Hop-Routers. |
| Ziel-MAC-Adresse | 6 | Wird in einer ARP-Anforderung ignoriert (meist 00:00:00:00:00:0016). In einer ARP-Antwort enthält es die MAC-Adresse des anfragenden Hosts. |
| Ziel-IP-Adresse | 4 | Bei einer ARP-Anforderung die IP-Adresse des gesuchten Hosts. In einer ARP-Antwort enthält es die IP-Adresse des anfragenden Hosts. |
Ablauf einer Adressauflösung durch ARP
| Option | Beschreibung |
|---|---|
| 1 | Rechner ‚A‘ sucht die MAC-Adresse von Rechner ‚B‘ |
| 2 | ARP-Cache wird überprüft |
| 3 | ARP-Anforderung wird gesendet (Broadcast) |
| 4 | ARP-Eintrag von Rechner ‚A‘ wird dem ARP-Cache hinzugefügt |
| 5 | ARP-Antwort wird gesendet (Unicast) |
| 6 | ARP-Eintrag wird von Rechner ‚B‘ wird dem ARP-Cache hinzugefügt |
| 7 | IP-Pakete werden gesendet |
Adressauflösung
Ablaufverfolgung
Ablaufdiagramm
Adressauflösung über Subnetzgrenzen (Routing)
Spezielle ARP-Nachrichten
| Option | Beschreibung |
|---|---|
| Proxy ARP | Proxy ARP |
| Gratuitous ARP | Gratuitous ARP |
| RARP – Reverse-ARP | Reverse Address Resolution Protocol |