Address Resolution Protocol

ARP (Address Resolution Protocol) - Adressauflösung von IP-Adressen in MAC-Adressen

Beschreibung

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.

Einordnung ins DoD-Modell

ARP (Address Resolution Protocol)
Familie:	Internetprotokollfamilie
Einsatzgebiet:	Netzwerkadressenzuordnung
Vorlage:Netzwerk-TCP-IP-Sicherungsprotokoll
Standards:	RFC 826 (1982)

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	Länge	Beschreibung
Hardwareadresstyp	2 Byte	Typ der MAC-Adresse im Paket (für Ethernet/ 1).
Protokolladresstyp	2 Byte	Protokolltyp, der für die MAC-Adresse angefordert wird (für IPv4-Adressen: 0x0800 (2048)).
Hardwareadressgröße	1 Byte	Größe der MAC-Adresse (für Ethernet/ 6).
Protokolladressgröße	1 Byte	Größe des Protokolls (für IPv4: 4).
Operation	2 Byte	Wert, der angibt, welche Operation ausgeführt werden soll (1 für ARP-Anforderung, 2 für ARP-Antwort).
Quell-MAC-Adresse	6 Byte	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 Byte	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 Byte	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 Byte	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

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

Spezielle ARP-Nachrichten

Proxy ARP

Proxy ARP erlaubt einem Router, ARP-Anforderungen für Hosts zu beantworten.

Die Hosts befinden sich dabei in durch einen Router getrennten Netzen – verwenden untypischerweise jedoch den gleichen IP-Adressbereich.

• Bei der Kommunikation ist für die Hosts der Router transparent, d. h.
• er braucht nicht speziell angesprochen zu werden, sondern die Hosts können wie gewöhnlich Pakete über verschiedene Netze hinweg versenden.

Sendet Computer A eine ARP-Anforderung an Computer B, reagiert der dazwischen liegende Router anstelle des Computers B mit einer ARP-Antwort und der Hardware-Adresse der Schnittstelle (MAC-Adresse des Ports am Router), auf der die Anfrage empfangen wurde.

• Der anfragende Computer A sendet dann seine Daten an den Router, der sie dann an Computer B weiterleitet.

Proxy ARP kann man am ARP-Cache von Computer A erkennen.

• Falls für mehrere IP-Adressen dieselbe MAC-Adresse eingetragen ist, arbeitet der Router mit dieser MAC-Adresse als Proxy.
• Die Einträge können auch ein Hinweis auf einen Angriff durch ARP-Spoofing sein.

Alternative zum Routing

• Es gibt auch den Fall, dass ein System die IP-Pakete für ein anderes entgegennimmt und diese an das System weiterleitet
• Gerade für Firewall-System ist dies nicht ungewöhnlich
• In diesem Fall muss das System den ARP-Request für diese IP mit seiner eigenen MAC-Adresse beantworten
• Dieses Verfahren nennt man “Proxy ARP”

Kein Protokoll, sondern Programm (Daemon) auf Router

• Leitet ARP-Anfragen an Routing-Table weiter
• Erspart (temporär) Routingeinträge auf Host
• Belastet den Router durch notwendige zusätzliche ARP-Bearbeitung

siehe auch Proxy ARP

Gratuitous ARP

Gratuitous ARP

RARP – Reverse-ARP

Auflösung von MAC-Adressen zu IP-Adressen

Reverse-ARP (RARP) funktioniert umgekehrt zu ARP

• Dies ist für die Ermittlung der eigenen IP-Adresse bei Geräten nützlich, bei denen keine dauerhafte Speicherung oder Zuweisung einer Adresse vorgesehen ist.

RARP und ARP besitzen das gleiche Paketformat

• Die Anwendungsbereiche unterscheiden sich jedoch stark voneinander

Sicherheit

ARP-Spoofing

ARP-Spoofing

Anhang

Siehe auch

• Arp
• Arp (Protokoll)
• Arping

Links

Weblinks

1. https://itexamanswers.net/cyberops-associate-module-8-address-resolution-protocol.html