Просмотр кода страницы ARP

{{другие значения}}
{{ОРИСС|дата=2022-02-09}}
{{Карточка протокола
  |Аббр = ARP
  |Название = Address Resolution Protocol
  |Уровень = Канальный
  |Семейство = [[стек протоколов TCP/IP|TCP/IP]]
  |Создан = [[1982]]
  |Порт = 0x0806/[[Ethernet]]
  |Назначение = Преобразование сетевых адресов в канальные
  |Спецификация = RFC 826
  |Клиенты = реализации стека TCP/IP в [[Microsoft Windows]], [[Linux]] и [[BSD]]
  |Серверы = реализации стека TCP/IP в [[Microsoft Windows|Windows]], [[Linux]] и [[BSD]]
}}
'''ARP''' ({{lang-en|Address Resolution Protocol}} — протокол определения адреса) — протокол в компьютерных сетях, предназначенный для определения ''[[MAC-адрес]]а'' другого компьютера по известному [[IP-адрес]]у.

Описание протокола было опубликовано в ноябре 1982 года в RFC 826. ARP был спроектирован для передачи [[IP-пакет]]ов через пакеты (кадры) Ethernet. Принцип выяснения аппаратного адреса целевого хоста, использованный в ARP, был затем использован в сетях других типов.

Наибольшее распространение ARP получил благодаря повсеместности сетей [[IP]], построенных поверх Ethernet, поскольку в них практически всегда используется ARP. В семействе протоколов [[IPv6]] ARP не существует, его функции возложены на [[ICMPv6]].

== Описание ==
Рассмотрим суть функционирования ''ARP'' на простом примере. Компьютер А (IP-адрес 10.0.0.1) и компьютер Б (IP-адрес 10.22.22.2) соединены сетью [[Ethernet]]. Компьютер А желает переслать пакет данных на компьютер Б, IP-адрес компьютера Б ему известен. Однако сеть Ethernet, которой они соединены, не работает с IP-адресами. Поэтому компьютеру А для осуществления передачи через Ethernet требуется узнать адрес компьютера Б в сети Ethernet (''MAC-адрес'' в терминах Ethernet). Для этой задачи и используется протокол ARP. По этому протоколу компьютер А отправляет широковещательный запрос, адресованный всем компьютерам в одном с ним [[Широковещательный домен|широковещательном домене]]. Суть запроса: «компьютер с IP-адресом 10.22.22.2, сообщите свой ''MAC-адрес'' компьютеру с МАС-адресом (напр. a0:ea:d1:11:f1:01)». Сеть Ethernet доставляет этот запрос всем устройствам в том же сегменте Ethernet, в том числе и компьютеру Б. Компьютер Б отвечает компьютеру А на запрос и сообщает свой ''MAC-адрес'' (напр. 00:ea:d1:11:f1:11) Теперь, получив ''MAC-адрес'' компьютера Б, компьютер А может передавать ему любые данные через сеть Ethernet.

Существуют следующие типы сообщений ARP: запрос ARP (''ARP request'') и ответ ARP (''ARP reply''). Система-отправитель при помощи запроса ARP запрашивает аппаратный адрес системы-получателя, который приходит внутри ответа ARP.

Перед тем, как передать пакет сетевого уровня через сегмент Ethernet, [[сетевой стек]] проверяет кэш ARP, чтобы выяснить, не зарегистрирована ли уже в его таблице нужная информация об узле-получателе. Если такой записи в кэше ARP нет, то выполняется широковещательный запрос ARP. Этот запрос для устройств в сети имеет следующий смысл: «Кто-нибудь знает физический адрес устройства, обладающего таким-то адресом IP?» Когда хост с этим адресом IP примет такой пакет запроса, он должен ответить: «Да, это мой адрес IP и мой аппаратный адрес такой-то». После этого отправитель  запроса сохранит аппаратный адрес получателя в свой кэш ARP и сможет адресно передать информацию получателю.

Ниже приведён пример запроса и ответа ARP.
<span style="font-color: gray; font-style: italic;"><см. внизу страницы></span>

Записи в кэше ARP могут быть статическими и динамическими. Пример, данный выше, описывает динамическую запись кэша. Можно также создавать статические записи в таблице В большинстве операционных систем это можно сделать при помощи команды:
: <code>arp -s <IP-адрес> <MAC-адрес></code>

В Windows Server 2003 записи в таблице ARP, созданные динамически, остаются в кэше в течение 2 минут. Если в течение этих двух минут произошла повторная передача данных по этому адресу, то время хранения записи в кэше продлевается ещё на 2 минуты. Эта процедура может повторяться несколько раз, но максимум запись в кэше просуществует до 10 минут. После этого запись будет удалена из кэша, и при необходимости будет отправлен повторный запрос ARP<ref>{{публикация|статья|язык=en |издание=MSDN |заглавие=View the Address Resolution Protocol (ARP) cache |год=2009 |месяц=10 |день=08 |ссылка=https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/it-pro/windows-server-2003/cc786759(v=ws.10) |архив дата=2021-02-25 |архив=https://web.archive.org/web/20210225040655/https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/it-pro/windows-server-2003/cc786759(v=ws.10)?redirectedfrom=MSDN }}</ref>.

В более новых операционных системах время хранения записей в таблице ARP и метод хранения выбираются программно и при желании их можно изменить.

== Варианты протокола ARP ==
ARP изначально был разработан не только для IP, этот протокол также можно использовать для выяснения адресов MAC в различных протоколах 3 уровня ({{lang-en|Layer 3 protocols addresses}}). ARP был адаптирован также для получения других (аппаратных) адресов 2 уровня модели OSI ({{lang-en2|Layer 2 addresses}}).

Протоколы InARP и ATM ARP используются в разных вариантах инкапсуляции IP over ATM, описанных в RFC 1577 ({{lang-en2|Classical IP and ARP over ATM}})<ref name="IBM adapters_atm_tcpip.html">{{Публикация |заглавие=TCP/IP over ATM |язык=en |ссылка=https://www.ibm.com/docs/ssw_aix_71/network/adapters_atm_tcpip.html |издательство=[[IBM]] |архив дата=20220209210709 |архив=https://web.archive.org/web/20220209210709/https://www.ibm.com/docs/en/aix/7.1?topic=adapters-tcpip-over-atm <!-- |архив дата=2022-02-08 |архив=https://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:KZfpUjIAaeMJ:https://www.ibm.com/docs/ssw_aix_71/network/adapters_atm_tcpip.html+ --> }}</ref>.

В настоящее время ARP в основном используется для сопоставления адресов IP и MAC в сетях ethernet.

=== Inverse ARP ===
'''''Inverse Address Resolution Protocol''''', '''''Inverse ARP''''' или '''''InARP''''' — протокол для получения адресов сетевого уровня (например [[IP-адрес|адресов IP]]) других рабочих станций по их адресам канального уровня (например, ''[[DLCI]]'' в сетях ''[[Frame Relay]]''). ''InARP'' обычно используется в сетях ''[[Frame Relay]]'' и ''[[Asynchronous Transfer Mode|ATM]]''.

==== Сравнение ARP и InARP ====
''ARP'' переводит адреса сетевого уровня в адреса канального уровня, в то же время ''InARP'' можно рассматривать как его инверсию. InARP реализовано как расширение ARP. Форматы пакетов этих протоколов одни и те же, различаются лишь коды операций и заполняемые поля.

=== RARP ===
''[[Reverse Address Resolution Protocol]]'', ''Reverse ARP'' или ''RARP'', как и ''InARP'', переводит адреса канального уровня в адреса сетевого уровня. Но RARP используется для получения логических адресов самих станций отправителей, в то время как в InARP-протоколе отправитель знает свои адреса и запрашивает логический адрес другой станции.
От RARP отказались в пользу [[BOOTP]], который был в свою очередь заменён [[Dynamic Host Configuration Protocol|DHCP]].

== Принцип работы ==
# Узел, которому нужно выполнить отображение адреса IP на аппаратный адрес (Ethernet hardware address, [[MAC-адрес]]), формирует запрос ARP с адресом IP получателя, вкладывает его в кадр протокола канального уровня и рассылает его широковещательно.
# Все узлы сегмента локальной сети получают запрос ARP и сравнивают указанный там адрес IP с собственным.
# В случае совпадения собственного адреса IP с полученным в запросе ARP, узел формирует ответ ARP, в котором указывает и свой адрес IP, и свой аппаратный адрес, и отправляет его уже адресно на аппаратный адрес отправителя запроса ARP.

Преобразование адресов выполняется путём поиска в таблице соответствия адресов IP и MAC. Эта таблица, называемая таблицей ARP, хранится в памяти операционной системы и содержит записи для каждого известного ей узла сети. В двух столбцах содержатся адреса IP и Ethernet (MAC). Если требуется преобразовать адрес IP в MAC, то в таблице ARP ищется запись с соответствующим адресом IP.
{|class="wikitable"
|+ {{nobr|Упрощённый пример таблицы ARP}}
|-
||  223.1.2.1   ||  08:00:39:00:2F:C3
|-
||  223.1.2.3   ||  08:00:5A:21:A7:22
|-
||  223.1.2.4   ||  08:00:10:99:AC:54
|}

== Структура пакета ARP ==
Ниже проиллюстрирована структура пакета, используемого в запросах и ответах ARP. В сетях [[Ethernet]] в этих пакетах используется [[EtherType]] 0x0806, и запросы рассылаются на широковещательный [[MAC-адрес]] — FF:FF:FF:FF:FF:FF.
Отметим, что в структуре пакета, показанной ниже, в качестве SHA, SPA, THA и TPA условно используются 32-[[бит]]ные слова — реальная длина определяется физическим устройством и протоколом.

{| border="0" align="center"
|-
|
{| class="wikitable" style="margin: 0 auto; text-align: center; width: 50em;"
|-
! colspan="1"|+
! colspan="8" width="25%"|Bits 0 — 7
! colspan="8" width="25%"|8 — 15
! colspan="16" width="50%"|16 — 31
|-
! 0
| colspan="16"| Hardware type (HTYPE)
| colspan="16"| Protocol type (PTYPE)
|-
! 32
| colspan="8"| Hardware length (HLEN)
| colspan="8"| Protocol length (PLEN)
| colspan="16"| Operation (OPER)
|-
! 64
| colspan="32"| Sender hardware address (SHA)
|-
! ?
| colspan="32"| Sender protocol address (SPA)
|-
! ?
| colspan="32"| Target hardware address (THA)
|-
! ?
| colspan="32"| Target protocol address (TPA)
|}
|}

; Hardware type (HTYPE) : Каждый канальный протокол передачи данных имеет свой номер, который хранится в этом поле. Например, [[Ethernet]] имеет номер 0x0001.
; Protocol type (PTYPE) : Код сетевого протокола. Например, для [[IPv4]] будет записано 0x0800.
; Hardware length (HLEN) :Длина физического адреса в байтах. Адреса Ethernet имеют длину 6 байт (0x06).
; Protocol length (PLEN) :Длина логического адреса в байтах. IPv4 адреса имеют длину 4 байта (0x04).
; Operation :Код операции отправителя: 0x0001 в случае запроса и 0x0002 в случае ответа.
; Sender hardware address (SHA) : Физический адрес отправителя.
; Sender protocol address (SPA) : Логический адрес отправителя.
; Target hardware address (THA) :Физический адрес получателя. Не требуется при запросе.
; Target protocol address (TPA) : Логический адрес получателя.

=== Пример запроса ===
[[Файл:ARP-request.png|ARP-request]]

Если хост с IPv4 адресом 10.10.10.123 и MAC адресом 00:0D:9D:86:59:E2 хочет послать пакет другому хосту с адресом 10.10.10.140, но не знает его MAC адрес, то он должен послать ARP запрос для разрешения адреса.

Пакет, изображённый ниже, изображает широковещательный запрос.
Если хост с IP 10.10.10.140 присутствует в сети и доступен, то он получает этот запрос ARP и возвращает ответ.

{| border="0" align="center"
|-
|
{| class="wikitable" style="margin: 0 auto; text-align: center; width: 50em;"
|-
! colspan="1"|
! colspan="8" width="25%"|Bits 0 — 7
! colspan="8" width="25%"|8 — 15
! colspan="16" width="50%"|16 — 31
|-
! 0
| colspan="16"| Hardware type = 0x0001
| colspan="16"| Protocol type = 0x0800
|-
! 32
| colspan="8"| Hardware length = 0x06
| colspan="8"| Protocol length = 0x04
| colspan="16"| Operation = 0x0001
|-
! 64
| colspan="32"| SHA (first 32 bits) = 0x000D9D86
|-
! 96
| colspan="16"| SHA (last 16 bits) = 0x59E2
| colspan="16"| SPA (first 16 bits) = 0x0A0A
|-
! 128
| colspan="16" | SPA (last 16 bits) = 0x0A7B
| colspan="16"| THA (first 16 bits) = 0x0000
|-
! 160
| colspan="32"| THA (last 32 bits) = 0x00000000
|-
! 192
| colspan="32"| TPA = 0x0A0A0A8C
|}
|}

=== Пример ответа ===
В ситуации, описанной выше, если узел с адресом 10.10.10.140 имеет адрес MAC 00:09:58:D8:33:AA, то он отправит в ответ пакет, проиллюстрированный ниже. Заметим, что блоки адресов отправителя и получателя теперь поменяли значения (отправитель ответа теперь получатель запроса; получатель ответа — отправитель запроса). Кроме того, в ответе есть MAC-адрес узла 10.10.10.140 в поле физического адреса отправителя (SHA), а поле THA не пустое (одноадресный ответ).

Любой узел в той же сети, что и отправитель с получателем, тоже получит запрос (так как он широковещательный) и таким образом добавит в свой кэш информацию об отправителе. Ответ ARP направлен только источнику запроса ARP, поэтому ответ ARP не доступен другим узлам в сети.

{| border="0" align="center"
|-
|
{| class="wikitable" style="margin: 0 auto; text-align: center; width: 50em;"
|-
! colspan="1"|+
! colspan="8" width="25%"|Bits 0 — 7
! colspan="8" width="25%"|8 — 15
! colspan="16" width="50%"|16 — 31
|-
! 0
| colspan="16"| Hardware type = 0x0001
| colspan="16"| Protocol type = 0x0800
|-
! 32
| colspan="8"| Hardware length = 0x06
| colspan="8"| Protocol length = 0x04
| colspan="16"| Operation = 0x0002
|-
! 64
| colspan="32"| SHA (first 32 bits) = 0x000958D8
|-
! 96
| colspan="16"| SHA (last 16 bits) = 0x33AA
| colspan="16"| SPA (first 16 bits) = 0x0A0A
|-
! 128
| colspan="16" | SPA (last 16 bits) = 0x0A8C
| colspan="16"| THA (first 16 bits) = 0x000D
|-
! 160
| colspan="32"| THA (last 32 bits) = 0x9D8659E2
|-
! 192
| colspan="32"| TPA = 0x0A0A0A7B
|}
|}

* '''Замечание.''' Длина полей SHA, SPA, THA, TPA зависит от параметров Hardware length и Protocol length соответственно.

== Кэш ARP ==
Эффективность функционирования ARP во многом зависит от кэша ARP (''ARP cache''), который имеется на каждом хосте. В кэше содержится составленная операционной системой таблица соответствия адресов MAC и IP.

Время жизни записи в кэше оставлено на усмотрение разработчика. По умолчанию может составлять от десятков секунд (например, 20 секунд) до четырёх часов ([[Cisco IOS]]).<ref>{{Cite web |url=http://www.embeddedsystemtesting.com/2013/01/arp-timeout-value-for-linux-windows.html |title=Embedded System Testing Blog: ARP Timeout Value for Linux, Windows, Cisco 2960 and DELL Switch<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2013-11-08 |archive-date=2013-09-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130921032752/http://www.embeddedsystemtesting.com/2013/01/arp-timeout-value-for-linux-windows.html |url-status=live }}</ref>

== Обнаружение конфликтов адресов (Address Conflict Detection) ==
ARP может использоваться для обнаружения конфликтов IP-адресов в локальной сети. RFC 5227 определяет формат запроса ''ARP Probe'' с полем ''SPA'', состоящим из всех нулей (адрес IP 0.0.0.0). Перед назначением адреса IP интерфейсу хост может проверить, что этот адрес не используется другим хостом сегмента локальной сети.

== ARP-оповещение (ARP Announcement) ==
ARP-оповещение ({{lang-en2|ARP Announcement}}) — это пакет (обычно ARP-запрос<ref>[http://www1.ietf.org/mail-archive/web/dhcwg/current/msg03797.html Re: [dhcwg&#93; Gratuitous ARP in DHCP vs. IPv4 ACD Draft<!-- Заголовок добавлен ботом -->] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20071012093401/http://www1.ietf.org/mail-archive/web/dhcwg/current/msg03797.html |date=2007-10-12 }}</ref>), содержащий корректную SHA и SPA хоста-отправителя, с TPA, равной SPA. Это не разрешающий запрос, а запрос на обновление кэша ARP других хостов, получающих пакет.

Большинство операционных систем посылает такой пакет при включении хоста в сеть, что позволяет предотвратить ряд проблем. Например, при смене сетевой карты (когда необходимо обновить связь между адресами IP и MAC), такой запрос исправит записи в кэше ARP других хостов в сети.

ARP-оповещения также используются для «защиты» адресов IP в протоколе [[Zeroconf]], описанном в RFC 3927.

== Добровольный запрос ARP (Gratuitous ARP) ==

Специальный случай запроса ARP — запрос собственного адреса IP, он получил название «''Gratuitous ARP''» (добровольный запрос ARP){{sfn|ZvonDozvon}}.

В таком запросе адреса IP отправителя и получателя совпадают.

''Gratuitous ARP'' используется в двух целях{{sfn|ZvonDozvon}}:
# оповещение соседних устройств о том, что в сегменте сети появился новый адрес IP;
# проверка свободности адреса IP (используется ли он другим устройством).

== См. также ==
* [[MAC-адрес]]
* [[IP-адрес]]
* [[DHCP]]
* [[RARP]]
* [[BOOTP]]
* [[ARP-spoofing]]
* [[Proxy ARP]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{ref|en}} RFC 826 : Address Resolution Protocol
* {{ref|en}} RFC 1577 : Classical IP and ARP over ATM
* {{ref|en}} RFC 2390 : Inverse Address Resolution Protocol
* {{ref|en}} RFC 5227 : IPv4 Address Conflict Detection

== Ссылки ==
* {{ref|en}} [http://wiki.wireshark.org/Gratuitous_ARP Gratuitous ARP]
* {{ref|en}} [http://www.eventhelix.com/RealtimeMantra/Networking/Arp.pdf ARP Sequence Diagram] // EventStudio 1.0 documentation. — {{Wayback|url=http://www.eventhelix.com/RealtimeMantra/Networking/Arp.pdf |date=20061110090649 }}
* {{ref|fr}} [http://www.authsecu.com/arpflood/ Free ARP tools with source code]
* {{ref|en}} [https://web.archive.org/web/20090903074149/http://sid.rstack.org/arp-sk/ ARP-SK ARP traffic generation tools]
* [http://www.xgu.ru/wiki/ARP-spoofing ARP-спуфинг]
* {{ref|en}} [http://coderseye.com/how-to-clear-arp-cache-on-linux-or-unix/ How To Clear ARP Cache On Linux or Unix]
* {{Публикация|статья |заглавие=Протокол ARP — протокол разрешения адресов, принцип работы |ссылка=https://zvondozvon.ru/tehnologii/protokoli/arp|издание=ZvonDozvon.ru |ref=ZvonDozvon }}
* [https://wireshark.wiki/wiki/Правила_чтения_таблиц,_описывающих_структуру_заголовков_сетевых_протоколов Правила чтения таблиц, описывающих структуру заголовков сетевых протоколов]

{{переработать|дата=2010-02-09}}
{{IPstack}}

[[Категория:Протоколы канального уровня]]