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ARP-Übersicht

Wenn Ihr Netzwerk das Kommunikationsprotokoll IPv4 verwendet, benötigen Sie das Address Resolution Protocol (ARP), um IPv4-Adressen auf MAC-Adressen abzubilden. Dieser Artikel erklärt, wie ARP funktioniert.

Jedes IP-Gerät in einem Ethernet-Netzwerk hat eine eindeutige Ethernet-MAC-Adresse. Wenn ein Gerät einen Ethernet-Schicht-2-Frame sendet, enthält es diese beiden Adressen:

• Ziel-MAC-Adresse - Die Ethernet-MAC-Adresse des Zielgeräts im gleichen lokalen Netzwerksegment. Wenn sich der Ziel-Host in einem anderen Netzwerk befindet, dann ist die Zieladresse im Frame die des Standard-Gateways (d.h. des Routers).
• Quell-MAC-Adresse - Die MAC-Adresse der Ethernet-NIC auf dem Quell-Host.

Um ein Paket an einen anderen Host im gleichen lokalen IPv4-Netzwerk zu senden, muss ein Host die IPv4-Adresse und die MAC-Adresse des Zielgeräts kennen. Die IPv4-Zieladressen von Geräten sind entweder bekannt oder werden anhand des Gerätenamens aufgelöst, die MAC-Adressen müssen jedoch ermittelt werden.

Ein Gerät verwendet das Address Resolution Protocol (ARP) zur Bestimmung der MAC-Zieladresse eines lokalen Geräts, wenn es dessen IPv4-Adresse kennt.

ARP bietet zwei grundlegende Funktionen:

• Auflösung von IPv4-Adressen in MAC-Adressen
• Pflege einer Tabelle mit Zuordnungen von IPv4- zu MAC-Adressen

ARP-Funktionen

Sobald ein Paket an die Sicherungsschicht gesendet wird, um in einen Ethernet-Rahmen eingekapselt zu werden, bezieht sich das Gerät auf eine Tabelle in seinem Speicher, um die MAC-Adresse zu finden, die der IPv4-Adresse zugeordnet ist. Diese Tabelle wird vorübergehend im RAM-Speicher gespeichert und als ARP-Tabelle oder ARP-Cache bezeichnet.

Das sendende Gerät durchsucht seine ARP-Tabelle nach einer Ziel-IPv4-Adresse und einer entsprechenden MAC-Adresse.

• Sofern sich die Ziel-IPv4-Adresse des Pakets im gleichen Netzwerk wie die Quell-IPv4-Adresse befindet, durchsucht das Gerät die ARP-Tabelle nach der Ziel-IPv4-Adresse.
• Gesetzt den Fall, dass sich die Ziel-IPv4-Adresse in einem anderen Netzwerk als die Quell-IPv4-Adresse befindet, durchsucht das Gerät die ARP-Tabelle nach der IPv4-Adresse des Standard-Gateways.
• In beiden Fällen erfolgt die Suche nach einer IPv4-Adresse und einer entsprechenden MAC-Adresse für das Gerät.

Jeder Eintrag oder jede Zeile der ARP-Tabelle bindet eine IPv4-Adresse mit einer MAC-Adresse. Wir nennen die Beziehung zwischen den beiden Werten eine Karte. Dies bedeutet einfach, dass Sie eine IPv4-Adresse in der Tabelle finden und die entsprechende MAC-Adresse ermitteln können. Die ARP-Tabelle speichert (caches) vorübergehend die Abbildung für die Geräte im LAN.

Sobald das Gerät die IPv4-Adresse lokalisiert, wird seine entsprechende MAC-Adresse als Ziel-MAC-Adresse im Rahmen verwendet oder, wenn kein Eintrag gefunden wird, sendet das Gerät eine ARP-Anforderung.

Gegeben sei H1, H2, H3 und H4 (H=Host) mit:

• H1=192.168.1.7
• H2=192.168.1.8
• H3=192.168.1.9
• H4=192.168.1.10

Host H1 muss einige Informationen an einen Host mit der IP-Adresse 192.168.1.10 senden. H1 verfügt jedoch nicht über die MAC-Adresse für diese Adresse. Daher sendet er eine ARP-Anforderung an die IP-Adresse 192.168.1.10. Alle Hosts im Netzwerk erhalten die ARP-Anforderung. Allerdings sendet nur Host H4 mit der IP-Adresse 192.168.1.10 eine ARP-Antwort mit seiner MAC-Adresse.

Im nächsten Artikel werden wir uns mit dem ARP-Request, ARP-Operation/ARP-Reply auseinandersetzen und die Funktionsweise sowie den kausalen Kontext näher erörtern. 

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