Протоколы разрешения адресов(ARP)

ARP (протокол определения адреса) — использующийся в компьютерных сетях протокол низкого уровня, предназначенный для определения адреса канального уровня по известному адресу сетевого уровня. Наибольшее распространение этот протокол получил благодаря повсеместности сетей IP, построенных поверх Ethernet, поскольку практически в 100 % случаев при таком сочетании используется ARP.

Существуют следующие типы сообщений ARP: запрос ARP и ответ ARP. Система-отправитель при помощи запроса ARP запрашивает физический адрес системы-получателя. Ответ (физический адрес узла-получателя) приходит в виде ответа ARP.

Перед тем как передать пакет сетевого уровня через сегмент Ethernet, сетевой стек проверяет кэш ARP, чтобы выяснить, не зарегистрирована ли в нём уже 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 следующим IP-адресом?» Когда получатель с этим IP-адресом примет этот пакет, то должен будет ответить: «Да, это мой IP-адрес. Мой физический адрес следующий: …» После этого отправитель обновит свой кэш ARP и будет способен передать информацию получателю.Записи в кэше ARP могут быть статическими и динамическими. Пример, данный выше, описывает динамическую запись кэша. Можно также создавать статические записи в таблице ARP. Записи в таблице ARP, созданные динамически, остаются в кэше в течение 2-х 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 до тех пор, пока запись в кэше просуществует до 10 минут. После этого запись будет удалена из кэша, и будет отправлен повторный запрос ARP

Принцип работы

1. Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно.

2. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным.

3. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес.

ARP кэш

Эффективность функционирования ARP во многом зависит от ARP кэша (ARP cache), который присутствует на каждом хосте.

В кэше содержатся Internet адреса и соответствующие им аппаратные адреса.

Стандартное время жизни каждой записи в кэше составляет 2 минуты с момента создания записи.

ARP Оповещение

ARP оповещение (ARP Announcement) — это пакет (обычно ARP запрос ^[1]) содержащий корректную SHA и SPA хоста-отправителя, с TPA равной SPA. Это не разрешающий запрос, а запрос на обновление ARP-кеша других хостов, получающих пакет.

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

Структура пакета

Ниже проиллюстрирована структура пакета, используемого в запросах и ответах ARP.

+ Bits 0 — 7 8 — 15 16 — 31 0 Hardware type (HTYPE) Protocol type (PTYPE) 32 Hardware length (HLEN) Protocol length (PLEN) Operation (OPER) 64 Sender hardware address (SHA) ? Sender protocol address (SPA) ? Target hardware address (THA) ? Target protocol address (TPA)

Hardware type (HTYPE)

Каждый транспортный протокол передачи данных имеет свой номер, который хранится в этом поле. Например, Ethernet имеет номер 0x0001.

Protocol type (PTYPE)

Код протокола. Например, для IPv4 будет записано 0x0800.

Hardware length (HLEN)

Длина физического адреса в байтах. Ethernet адреса имеют длину 6 байт.

Protocol length (PLEN)

Длина логического адреса в байтах. IPv4 адреса имеют длину 4 байта.

Operation

Код операции отправителя: 1 в случае запроса и 2 в случае ответа.

Sender hardware address (SHA)

Физический адрес отправителя.

Sender protocol address (SPA)

Логический адрес отправителя.

Target hardware address (THA)

Физический адрес получателя. Поле пусто при запросе.

Target protocol address (TPA) Логический адрес получателя.

40.Установление соединения в IP-сети.

 

Сначала абонент А производит набор телефонного номера шлюза своего провайдера IP-телефонии. Станция передает абоненту А сигнал ответа и предлагает ввести телефонный номер абонента, которого необходимо вызвать, если вызов происходит не с домашнего, зарегистрированного у поставщика телефона, то абонент А дополнительно вводит номер счёта и пароль. Затем происходит соединение с абонентом В.Одним из компонентов, используемых при соединении, является шлюз Н.323, функция которого заключается в обеспечении взаимодействия между ТфОП и IP-сетью. Привратник Н.323 производит перевод адресной информации Е.164 в IP-адрес, а также осуществляет маршрутизацию вызова. Для данного сценария необходимы не только эти компоненты. Для обеспечения соединения с абонентами в местах, где у используемого провайдера IP-телефонии нет физической линии, необходимо обращение к поставщику услуг урегулирования. Этот settlement provider постоянно имеет дело с несколькими импортерами услуг IP-телефонии и ведет наблюдение, какому в какой местности и по какой цене лучше отдать соединение.

Открытый протокол урегулирования – это общий протокол для услуг урегулирования. За счет этого протокола схема динамической маршрутизации и начисления платы выбирает наилучший маршрут для телефонного соединения исходя из времени суток, географии вызывающего и вызываемого абонентов и множества других факторов.

Рассмотрим пошаговое установления соединения.

 1. Набор номера доступа к шлюзу абонентом А.

 2. Запрос шлюзом у специального сервера данных о вызывающем абоненте (по идентификационному номеру или по информации АОН). Возможно совмещение сервера с привратником. 3. Для подтверждения разрешения абоненту А на использование данной услуги сервер анализирует информацию АОН, а потом происходит передача шлюзу сообщение об аутентификации пользователя.

 4. Производится набор телефонного номера вызываемого абонента Б абонентом А.

 5. Шлюз через привратник ищет возможные способы маршрутизации вызова.

 6. Адрес Е. 164 просматривается привратником на фоне таблицы маршрутизации, затем отсылает IP-адрес встречного (входящего) шлюза к исходящему шлюзу.

 7. Вызов Н.323 по IP-сети направляется исходящим шлюзом к входящему шлюзу.

8. Последний отправляет вызов по сети ТфОП к вызываемому абоненту.

 9. В конце на специальный сервер шлюзы отсылают данные о начале/окончании установки соединения для начисления платы за связь.