Порядок преобразования адресов в ARP- таблице

Рассмотрим работу протокола ARP на примере передачи данных в ЛВС, содержащих станции A, B, C (см. рис. 4.2) соединенных каналом связи и использующим технологию Ethernet.

В примере ARP- таблица станции А имеет вид, представленный в табл. 4.1

Рис.4.2 Схема фрагмента сети (пример)

 

Рассмотрим процедуру выполнения протокола ARP станцией А (см. рис.4.3) для ситуации, когда ей известен IP-адрес станции В, но не известен МАС-адрес станции В.

Рис.4.3 Процедура выполнения протокола ARP станцией А

1. В ходе обычной работы сетевая программа, например такая как TELNET, отправляет прикладное сообщение, пользуясь транспортными услугами TCP. Модуль TCP посылает соответствующее транспортное сообщение через модуль IP. В результате составляется IP-пакет, который должен быть передан драйверу Ethernet станции А. IP-адрес (221.1.2.2) места назначения (станция В) известен прикладной программе, модулю TCP и модулю IP. Необходимо на его основе найти (МАС)Ethernet-адрес места назначения (станции В).

2. Для определения искомого Ethernet-адреса используется ARP-таблица. Она заполняется автоматически модулем ARP, по мере необходимости.

Проверятся: «есть ли в ARP-таблице запись места назначения - (МАС)Ethernet-адрес соответствующий требуемому IP-адресу». Если есть, то переходим к п.9. Если нет, то переходим к п.3.

3. По сети передается широковещательный ARP-запрос в форме кадра Ethernet (см. рис. 3.1). В заголовке кадра:

- в поле Адрес получателя заносится FF:FF:FF:FF:FF:FF- признак широковещательного запроса;

- в поле Адрес отправителя заносится 08:00:39:00:2F:C3 - МАС-адрес станции А.

В поле Данные кадра Ethernet записываются данные в формате сообщения ARP (см. рис. 4.2) и для рассматриваемого примера имеющие следующие значения (см. рис. 4.4)

 

	0 7	8 15	16 24	25 31
	Тип сети 1	Тип протокола 0800
	Длина аппаратного адреса 6	Длина сетевого адреса 4	Тип операции 6
	Аппаратный адрес отправителя 08:00:39:00:2F:C3
	+Аппаратный адрес отправителя (16 бит)	IP-адрес отправителя 223.1.2.1
	+ IP-адрес отправителя | Аппаратный адрес получателяFF:FF:FF:FF:FF:FF
	IP-адрес получателя 223.1.2.2

Рис. 4.4 Формат ARP - запроса для рассматриваемого примера

 

4. Исходящий IP-пакет ставится в очередь.

5 Каждый сетевой адаптер принимает широковещательные передачи. Все драйверы Ethernet проверяют поле типа в принятом Ethernet-кадре и передают ARP-пакеты модулю ARP. ARP-запрос можно интерпретировать так: "Если ваш IP-адрес совпадает с указанным, то сообщите мне ваш Ethernet-адрес".

 

6. Каждый модуль ARP проверяет поле искомого IP-адреса получателя в полученном ARP-пакете и, если адрес совпадает с его собственным IP-адресом, то посылает ответ прямо по Ethernet-адресу отправителя запроса.

В заголовке кадра:

- в поле Адрес получателя заносится 08:00:39:00:2F:C3 - МАС-адрес станции А;

- в поле Адрес отправителя заносится 08:00:28:00:38:А9 - МАС-адрес станции В.

В поле Данные кадра Ethernet записываются данные в формате сообщения ARP (см. рис. 4.2) и для рассматриваемого примера имеющие следующие значения (см. рис. 4.5)

 

	0 7	8 15	16 24	25 31
	Тип сети 1	Тип протокола 0800
	Длина аппаратного адреса 6	Длина сетевого адреса 4	Тип операции 6
	Аппаратный адрес отправителя 08:00:28:00:38:А9
	+Аппаратный адрес отправителя (16 бит)	IP-адрес отправителя 223.1.2.2
	+ IP-адрес отправителя | Аппаратный адрес получателя 08:00:39:00:2F:C3
	IP-адрес получателя 223.1.2.1

Рис. 4.5 Формат ARP - ответа для рассматриваемого примера

 

ARP-ответ можно интерпретировать так: "Да, это мой IP-адрес, ему соответствует такой-то Ethernet-адрес". Пакет с ARP-ответом выглядит примерно так:

7. Этот ответ получает станция А, сделавшая ARP-запрос. Драйвер этой станции проверяет поле типа в Ethernet-кадре и передает ARP-пакет модулю ARP. Модуль ARP анализирует ARP-пакет и добавляет запись в свою ARP-таблицу.

Обновленная таблица выглядит следующим образом:

Табл.4.4

ARP-таблица после обработки ответа

IP-адрес	Ethernet-адрес (МАС)
223.1.2.1 223.1.2.2 223.1.2.3	08:00:39:00:2F:C3 08:00:28:00:38:A9 08:00:5A:21:A7:22

Новая запись в ARP-таблице появляется автоматически, спустя несколько миллисекунд после того, как она потребовалась.

8. Для поставленного на шаге 3 в очередь исходящего IP-пакета выполняется с использованием обновленной ARP-таблицы преобразование IP- адреса в Ethernet-адрес.

9. Сформированный Ethernet-кадр передается по сети.

Если с помощью ARP-таблицы не удается сразу осуществить преобразование адресов, то IP-пакет ставится в очередь, а необходимая для преобразования информация получается с помощью запросов и ответов протокола ARP, после чего IP-пакет передается по назначению.

Если в сети нет машины с искомым IP-адресом, то ARP-ответа не будет и не будет записи в ARP-таблице. Протокол IP будет уничтожать IP-пакеты, направляемые по этому адресу. Протоколы верхнего уровня не могут отличить случай повреждения сети Ethernet от случая отсутствия машины с искомым IP-адресом.

Некоторые реализации IP и ARP не ставят в очередь IP-пакеты на то время, пока они ждут ARP-ответов. Вместо этого IP-пакет просто уничтожается, а его восстановление возлагается на модуль TCP или прикладной процесс, работающий через UDP. Такое восстановление выполняется с помощью таймаутов и повторных передач. Повторная передача сообщения проходит успешно, так как первая попытка уже вызвала заполнение ARP-таблицы.

 

Следует подчеркнуть, что каждая станция имеет собственную ARP-таблицу для каждого своего сетевого интерфейса.