Протокол ARP¶

Протокол канального уровня.

Определение/назначение¶

Служебный протокол канального уровня. Вспомогательный протокол, предназначен для установления MAC адреса при известном ip устройства в броадкаст домене. Либо при определении MAC адреса шлюза, для отправки кадра на dgw при маршрутизации. Возможны варианты PROXY-ARP, Gratuitous ARP, но тут их пока рассматривать не буду, тут просто рассмотрю совсем базовые вещи. По сути, MAC адрес необходим для дальнейшей формирования кадра для его дальнейшей коммутации или маршрутизации.

Алгоритм работы ARP протокола:¶

• ARP-request - Запрашививается MAC адрес по известному ip адресу, при этом сообщаются "реквизиты отправителя" (mac и ip адрес отправителя)
• ARP-reply - Тот ip адрес(хотя и не всегда), которому отправлялся запрос отвечает отправителю ARP-запроса и сообщает свой MAC адрес.

Аналогия Проведу небольшую аналогию....

"Аналогия ARP-request": "Эй, Я Иванов, мой номер телефона 232-323. Скажи, Козлов, какой у тебя номер телефона?", кричит Иванов в большой комнате...

"Аналогия ARP-reply": "эй Иванов, Я Козлов, мой номер телефона 323-232", кричит Козлов Иванову...

• большая комната - броадкаст домен
• Фамилия: Иванов - это ip адрес отправителя
• Фамилия: Козлов - это ip адрес получателя
• номера телефонов - это MAC адреса...

Формат протокола¶

ARP-request¶

Запрос MAС адреса, соответствующий определенному ip адресу.

Заголовок кадра (L2)¶

При запросе о МАС адресе отправляется ARP запрос, где в заголовке кадра указывается:

• DA: броадкаст MAC адрес (ff:ff:ff:ff:ff:ff) - адрес назначения (всем)
• SA: MAС адрес источника (60:a4:4c:a9:b4:b0) - в данном случае
• Type: 0x806 - это номер, который означает ARP протокол.

В поле "Type" указывается,какой протокол находится на следующем(сетевом) уровне.

Протокол ARP (L3-L7)¶

Собственно как такового "классического" заголовка Layer 3 у ARP-a нет, а сразу идет сам ARP протокол.

В данном случае ARP-request

Общий формат ARP протокола¶

1. Hardware type¶

тип протокола канального уровня

В нашем случае, Hardware type = 1 - это номер, соответствующий протоколу Ethernet.

2. Protocol type¶

тип протокола сетевого уровня

В нашем случае, 
Protocol type = 0x0800 - это номер, соответствующий ipv4.

3. Hardware size¶

Размер адреса канального уровня

В нашем случае, Hardware size  - это MAC адрес, 
соответственно это 6 byte.

4. Protocol size¶

Размер адреса сетевого уровня

В нашем случае, Protocol size - это ipv4 адрес, 
соответственно это 4 byte.

5. Opcode¶

код операции в ARP

- 1 - request
- 2 - reply

есть еще значения, но они редко используюся

- 3  - RARP request
- 4  - RARP reply
...

6. Sender MAC Address¶

MAC адрес отправителя

В данном случае это: 60:a4:4c:a9:b4:b0

7. Sender IP Address¶

ip адрес отправителя

В данном случае это: 192.168.65.71

8. Target MAC Address¶

MAC адрес отправителя

В данном случае это: 00:00:00:00:00:00 что означает, что адрес неизестен.
(по сути его нет необходимости указывать, 
так как раз он и неизвестен его как раз и пытаются узнать)

9. Target IP address¶

ip адрес получателя

В данном случае это адрес 192.168.67.254, 
который должен ответить на данный запрос и прислать в ответ ARP-reply

ARP-reply¶

Ответ на ARP-request

Заголовок кадра (L2)¶

При запросе о МАС адресе отправляется ARP запрос, где в заголовке кадра указывается:

• DA: MAC адрес назначения (60:a4:4c:a9:b4:b0) - адрес назначения, тому кто отправлял ARP запрос
• SA: MAС адрес источника (00:00:5e:00:01:01)
• Type: 0x806 - это номер, который означает ARP протокол.

В поле "Type" указывается, какой протокол находится на следующем(сетевом) уровне.

Протокол ARP (L3-L7)¶

В данном случае ARP-reply

1. Hardware type¶

тип протокола канального уровня

В нашем случае, Hardware type = 1 - это номер, 
соответствующий протоколу Ethernet.

2. Protocol type¶

тип протокола сетевого уровня

В нашем случае, 
Protocol type = 0x0800 - это номер, соответствующий ipv4.

3. Hardware size¶

Размер адреса канального уровня

В нашем случае, Hardware size  - это MAC адрес, 
соответственно это 6 byte.

4. Protocol size¶

Размер адреса сетевого уровня

В нашем случае, Protocol size - это ipv4 адрес, 
соответственно это 4 byte.

5. Opcode¶

код операции в ARP

- 2 - reply

6. Sender MAC Address¶

MAC адрес отправителя

В данном случае это: 00:00:5e:00:01:01 - 
это как раз искомый MAC адрес.

7. Sender IP Address¶

ip адрес отправителя

В данном случае это: 192.168.67.254

8. Target MAC Address¶

MAC адрес получателя

В данном случае это: 60:a4:4c:a9:b4:b0 

9. Target IP address¶

ip адрес получателя

В данном случае это: 192.168.65.71

Padding¶

Заполнитель, в данном случае равен 18 byte - используется для увеличения кадра до минимальной длины 64 byte Т.е. размер кадра равен:

• заголовoк кадра = 14 bytes
• ARP = 28 bytes
• Padding = 18 bytes
• FCS - frame control summ = 4 bytes
• ИТОГО = 64 bytes

Примечание: FCS - не показывается при дампе.

По Итогу¶

В конечном счете отправитель узнает MAC адрес на который ему нужно будет отправлять и использует в дальнейшем для формирования заголовка кадра, который отправляется на известный ip адрес

на обоих Хостах добавляются ARP-записи, об изученной связке MAC-IP в ARP таблицу вида:

#Пример ARP таблицы на хосте, который первоначально отправлял ARP запрос 
arp -a

 192.168.67.254        00-00-5e-00-01-01     динамический

Пример arp дампа в wireshark¶

можно посмотреть здесь

Весьма неплохая статья на эту тему