Відображення IP-адрес на локальні адреси

Однією з головних задач, яка ставилася при створенні протоколу IP, було забезпечення спільної погодженої роботи в мережі, що складається з підмережей, у загальному випадку мережеві технології, що використовують різні. Безпосередньо з розв'язанням цієї задачі зв'язаний рівень міжмережевих інтерфейсів стека TCP/IP. На цьому рівні визначаються вже розглянуті вище специфікації упаковки (інкапсуляції) IP-пакетів у кадри локальних технологій. Крім цього, рівень міжмережевих інтерфейсів повинен займатися також украй важливою задачею відображення IP-адрес у локальні адреси.

Для визначення локальної адреси по IP-адресі використовується протокол дозволу адреси (Address Resolution Protocol, ARP). Протокол ARP працює різним образом залежно від того, який протокол канального рівня працює в даній мережі - протокол локальної мережі (Ethernet, Token Ring, FDDI) з можливістю широкомовного доступу одночасно до всіх вузлів мережі або ж протокол глобальної мережі (Х.25, frame relay), як правило не підтримуючий широкомовний доступ. Існує також протокол, що вирішує зворотню задачу - знаходження IP-адреси по відомій локальній адресі. Він називається реверсивним ARP (Reverse Address Resolution Protocol, RARP) і використовується при старті бездискових станцій, що не знають у початковий момент своєї IP-адреси, але знають адресу свого мережевого адаптера.

Необхідність у звертанні до протоколу ARP виникає щораз, коли модуль IP передає пакет на рівень мережевих інтерфейсів, наприклад драйверу Ethernet. IP-адреса вузла призначення відома модулю IP. Потрібно на його основі знайти Мас-адресу вузла призначення.

Робота протоколу ARP починається з перегляду так називаної ARP-таблиці (табл. 5.5). Кожен рядок таблиці встановлює відповідність між IP-адресою й Мас-адресою. Для кожної мережі, підключеної до мережевого адаптера комп'ютера або до порту маршрутизатора, будується окрема ARP-таблиця.

Таблиця 5.5.Приклад ARP-таблиці
IP-адреса	МАС-адреса	Тип запису
194.85.135.75	008048ЕВ7Е60	Динамічний
194.85.135.70	08005А21А722	Динамічний
194.85.60.21	008048ЕВ7567	Статичний

Поле «Тип запису» може містити одне із двох значень - «динамічний» або «статичний». Статичні записи створюються вручну за допомогою утиліти arp і не мають терміну старіння, точніше, вони існують доти, поки комп'ютер або маршрутизатор не будуть виключені. Динамічні ж записи створюються модулем протоколу ARP, що використовує широкомовні можливості локальних мережевих технологій. Динамічні записи повинні періодично обновлятися. Якщо запис не обновлявся протягом певного часу (порядку декількох хвилин), то він виключається з таблиці. Таким чином, в ARP-таблиці містяться записи не про всі вузли мережі, а тільки про ті, які беруть активну участь у мережевих операціях. Оскільки такий спосіб зберігання інформації називають кешуванням, ARP-таблиці іноді називають ARP-кеш.

У глобальних мережах адміністратору мережі найчастіше доводиться вручну формувати ARP-таблиці, у яких він задає, наприклад, відповідність IP-адреси адресі вузла мережі Х.25, що має для протоколу IP смисл локальної адреси. Останнім часом намітилася тенденція автоматизації роботи протоколу ARP й у глобальних мережах. Для цієї мети серед всіх маршрутизаторів, підключених до якої-небудь глобальної мережі, виділяється спеціальний маршрутизатор, що веде ARP-таблицю для всіх інших вузлів і маршрутизаторів цієї мережі. При такому централізованому підході для всіх вузлів і маршрутизаторів вручну потрібно задати тільки IP-адресу й локальну адресу виділеного маршрутизатора. Потім кожен вузол і маршрутизатор реєструє свої адреси у виділеному маршрутизаторі, а при необхідності встановлення відповідності між IP-адресою й локальною адресою вузол звертається до виділеного маршрутизатора із запитом й автоматично отримує відповідь без участі адміністратора. Працюючий у такий спосіб маршрутизатор називають ARP-сервером.

Отже, після того як модуль IP звернувся до модуля ARP із запитом на дозвіл адреси, відбувається пошук в ARP-таблиці зазначеної в запиті IP-адреси. Якщо така адреса в ARP-таблиці відсутня, то вихідний IP-пакет, для якого потрібно було визначити локальну адресу, ставиться в чергу. Далі протокол ARP формує свій запит (ARP-запит), вкладає його в кадр протоколу канального рівня й розсилає запит широкомовно.

Всі вузли локальної мережі отримують ARP-запит і порівнюють зазначену там IP-адресу із власною. У випадку їхнього збігу вузол формує ARP-відповідь, у якій вказує свою IP-адресу й свою локальну адресу, а потім відправляє його вже направленно, тому що в ARP-запиті відправник указує свою локальну адресу. ARP-запити й відповіді використовують той самий формат пакета. У табл. 5.6 наведені значення полів прикладу ARP-запиту для передачі по мережі Ethernet.

Таблиця 5.6. Приклад ARP-запиту
Тип мережі	1 (0x1)
Тип протоколу	2048 (0x800)
Довжина локальної адреси	6(0x6)
Довжина мережевої адреси	4 (0x4)
Опція	1 (0x1)
Локальна адреса відправника	008048ЕВ7Е60
Мережева адреса відправника	194.85. 135.75
Локальна (шукана) адреса одержувача
Мережева адреса одержувача	194.85. 135.65

У полі «тип мережі» для мереж Ethernet указується значення 1.

Поле «тип протоколу» дозволяє використовувати протокол ARP не тільки для протоколу IP, але й для інших мережевих протоколів. Для IP значення цього поля дорівнює 0S00₁₆.

Довжина локальної адреси для протоколу Ethernet дорівнює 6 байт, а довжина IP-адреси - 4 байт. У полі операції для ARP-запитів указується значення 1, якщо це запит, і 2, якщо це відповідь.

Із цього запиту видно, що в мережі Ethernet вузол з IP-адресою 194.85.135.75 намагається визначити, яку Мас-адресу має інший вузол тієї ж мережі, мережева адреса якого 194.85.135.65. Поле шуканої локальної адреси заповнено нулями.

Відповідь надсилає вузол, що пізнав свою IP-адресу. Якщо в мережі немає машини із шуканою IP-адресою, то ARP-відповіді не буде. Протокол IP знищує IP-пакети, що направляються по цій адресі. (Помітимо, що протоколи верхнього рівня не можуть відрізнити випадок ушкодження мережі Ethernet від випадку відсутності машини із шуканою IP-адресою.) У табл. 5.7 поміщені значення полів ARP-відповіді, що міг би надійти на наведений вище приклад ARP-запиту.

Таблиця 5.7. Приклад ARP-відповіді
Тип мережі	1 (0x1)
Тип протоколу	2048 (0x800)
Довжина локальної адреси	6 (0x6)
Довжина мережевої адреси	4 (0x4)
Опція	2 (0x2)
Локальна адреса відправника	00E0F77F1920
Мережева адреса відправника	194.85. 135.65
Локальна (шукана) адреса одержувача	008048ЕВ7Е60
Мережева адреса одержувача	194.85. 135.75

Цю відповідь отримує машина, що зробила ARP-запит. Модуль ARP аналізує ARP-відповідь і додає запис у свою ARP-таблицю (табл. 5.8). У результаті обміну цими двома ARP-повідомленнями модуль IP-вузла 194.85.135.75 визначив, що IP-адресі 194.85.135.65 відповідає Мас-адреса 00E0F77F1920. Новий запис в ARP-таблиці з'являється автоматично, через декілька мілісекунд після того, як вона була потрібна.

Таблиця 5.8. Обновлена ARP-таблиця
IP-адреса	МАС-адреса	Тип запису
194.85. 135.75	008048ЕВ7Е60	Динамічний
194.85. 135.70	08005А21А722	Динамічний
194.85.60.21	008048ЕВ7567	Статичний
194.85. 135.65	00E0F77F1920	Динамічний

Деякі реалізації IP й ARP не ставлять IP-пакети в чергу на час очікування ARP-відповідей. Замість цього IP-пакет просто знищується, а його відновлення покладається на модуль TCP або прикладний процес, що працює через UDP. Таке відновлення виконується за допомогою тайм-аутів і повторних передач. Повторна передача повідомлення проходить успішно, тому що перша спроба вже спричинила заповнення ARP-таблиці.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Автоматизація процесу призначення IP-адрес	\|	Відображення доменних імен на IP-адреси

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.