Протоколи ARP, RARP, IP, ICMP. Для чого використовується протокол ARP?

Якщо машина обмінюється інформацією з іншим рівноцінним пристроєм в одній і тій же мережі, це з'єднання вимагає наявності фізичного або MAC-адреси. Разом з тим додаток, що відповідає за зв'язок, вимагає використання якого-небудь механізму, здатного зв'язати IP-адреса, MAC-адресою. Цей механізм здійснюється за допомогою протоколів дозволу адрес (ARP). Завдяки їм відбувається трансляція IP-адреси вузла призначення, який інформує джерело MAC-адреси. Таким чином, протоколи ARP сприяють зв'язку двох пристроїв при їх одночасному підключенні до мережі.

Як це працює?

Це означає, що кожен раз, коли машина А хоче послати пакети даних машині B, A повинна послати пакет ARP для запиту MAC-адреси B. Разом з тим це неминуче призведе до збільшення навантаження на мережу і обважнення трафіку. Для того щоб зменшити трафік і витрати на мережеві підключення, комп'ютери, що використовують ARP-протокол, підтримують кеш нещодавно придбаних адрес прив'язки IP_to_MAC, тобто вони не повинні використовувати ARP повторно. Разом з тим деякі уточнення ARP можливі: коли машина А хоче надіслати дані машині B, можливо, що B збирається посилати відповідні дані А в найближчому майбутньому. Тому, щоб уникнути використання ARP для машини B, A повинна зберегти його сполучний адреса IP_to_MAC в спеціальному пакеті при запиті на MAC-адресу B. Так як A передає свій первинний запит на MAC-адресу B, кожна машина в мережі повинна витягувати і зберігати у своєму кеші адреса IP_to_MAC. Коли пристрій знаходиться в мережі (наприклад, якщо операційна система перезавантажується), воно може транслювати адреса зв'язування так, що всі інші машини можуть зберегти його у своїх налаштуваннях. Це дозволить не використовувати повторно протоколи ARP, які могли б знадобитися при підключенні інших нових пристроїв.

Приклад відображення використання протоколу дозволу адрес

Можна розглянути сценарій, коли комп'ютер намагається зв'язатися з деякими віддаленими пристроями, і раніше ніякого обміну IP між ними не здійснювалось. Саме тому має бути застосований ARP-протокол - щоб визначити MAC-адреса віддаленої машини. Повідомлення запиту ARP (який йде від IP-адреси A. A. A. A до B. B. B. B) транслюється по локальній мережі з типом протоколу Ethernet. Протоколи ARP виходять від всіх машин, крім цільового, яка направляє відповідне повідомлення на запит. Цей відповідь містить у собі IP-адресу B. B. B. B, тобто апаратна адреса джерела Ethernet, після чого буде налагоджено зв'язок між пристроями.

Протокол ARP і його призначення – висновки

Як можна побачити з опису вище, протокол дозволу адрес використовується для налагодження взаємодії між різними пристроями в мережі. Іншими словами, це технологія, без якої нормальне підключення не представляється можливим. Але можлива робота протоколу ARP без інших параметрів мережі? Безумовно, неможлива. Тому слід розглянути інші протоколи, що грають важливу роль.

Протокол відновлення зворотної адреси

RARP є протоколом, за якого фізичний комп'ютер у локальній мережі може запросити свій IP-адресу з таблиці Address Resolution Protocol або кеш-сервера, шлюзу. Адміністратор мережі створює таблицю в шлюзі або маршрутизатор локальної мережі, яка відображає фізичний адресу машини (або адресу управління доступом до середовища - MAC) щодо відповідного протоколу. Коли новий пристрій підключається до мережі, його RARP-клієнт створює на сервері запит для відправки його IP-адреси. Припускаючи, що запис була створена в таблиці маршрутизатора, сервер RARP повертає IP-адресу на машину, яка може зберігати його для подальшого використання. Таким чином, протокол дозволу адрес ARP безперервно пов'язаний з RARP.

Детальний механізм

Та машина, яка видає запит, сервер, який відповідає на нього – всі вони використовують фізичні мережні адреси під час сеансу зв'язку. Як правило, запитувана сторона не знає фізичну адресу. Таким чином, запит транслюється на всі машини в мережі. Потім запитувана сторона повинна ідентифікувати себе по відношенню до сервера. Для цього може бути використаний серійний номер CPU або фізична адреса мережного машини. При цьому використання фізичної адреси в якості унікального ідентифікатора має дві переваги. Ці адреси завжди доступні і не повинні бути пов'язані в коді початковій завантаження.
Оскільки ідентифікуюча інформація залежить від мережі, а не від постачальника CPU, всі машини в цій мережі буде мати унікальні ідентифікатори.

Дія RARP у часі

Так як RARP використовує фізичну мережу напряму, ніяке інше програмне забезпечення протоколу не буде відповідати на запит або ретранслювати його. Програмне забезпечення RARP має одноосібно впоратися з цими завданнями. Деякі робочі станції, які покладаються на RARP для завантаження, можуть неодноразово повторювати спробу невизначений час, поки не отримають відповідь. Інші реалізації мають відмова після декількох спроб, щоб уникнути перевантаження мережі непотрібними трансляціями.

Протоколи IP/ICMP/ARP

Протокол ICMP пов'язує механізм, шлюзи і хости, які використовуються для управління з'єднанням або отримання звіту про помилки. Інтернет-протокол забезпечує сигнал, що йде від шлюзу до шлюзу, поки не досягне точки, яка може доставити його безпосередньо в кінцевий пункт призначення. Якщо шлюз не може направляти чи доставляти дані, або ж він виявляє таке незвичайне стан, як перевантаження мережі, він повинен видати повідомлення про це, щоб вжити заходів, що дозволяють уникнути або виправити цю проблему.
Протокол інтернет-контролю повідомлень (ICMP) шлюзів дозволяє здійснювати передачу помилок або керувати повідомленнями для інших шлюзів або хостів. Таким чином, ICMP забезпечує зв'язок між протоколами Інтернет на обох з'єднуються комп'ютерах. Цей спеціальний механізм був доданий розробниками на додаток до TCP/IP-протоколів. Він дозволяє використовувати шлюзи в Інтернеті, щоб повідомити про помилки або надати інформацію про надзвичайних обставин. Сам по собі IP-протокол не містить нічого, що може допомогти перевірити зв'язок з відправником або дізнатися про збої.

Протоколи TCP/IP

TCP/IP-протоколи надають засоби, здатні допомогти мережевих адміністраторів або користувачів ідентифікувати проблеми мережі. Один з найбільш часто використовуваних інструментів налагодження викликає запит ICMP і отримує відповідне повідомлення. У той же час хост або шлюз посилає луну-повідомлення з запитом ICMP на вказану адресу. Будь-яка машина, яка отримує луна-запит, формулює відгук і повертає до відправнику. При цьому відповідь містить копію даних в запиті, а також пов'язаний з ними відгук. Цей протокол може бути використаний для перевірки того, чи адресат і можлива з ним зв'язок. У свою чергу, протоколи ARP – це апаратні засоби, використовувані в додаток до TCP/IP і необхідні для здійснення коректної зв'язку між пристроями в мережі.