3.5. ARP

ARP -- Address Resolution Protocol (Протокол Определения Адреса) описан в RFC 826. Он используется для определения ethernet-адреса по IP-адресу. Машины в Интернет более известны под именами, которые преобразуются в IP-адреса, благодаря чему узел сети, скажем с именем foo.com, имеет возможность связаться с другой машиной, например с именем bar.net. Но в ethernet-сетях для адресации используется не IP-адрес, а ethernet-адрес и здесь на сцену выходит протокол ARP.

Рассмотрим простой пример. Предположим, что имеется сеть из нескольких компьютеров. В ней находятся компьютеры foo, с адресом 10.0.0.1 и bar, с адресом 10.0.0.2. Пусть foo хочет послать пакет ICMP Echo Request (ping) компьютеру bar, чтобы проверить -- работает ли он, но увы, foo не знает ethernet-адрес компьютера bar. Таким образом, прежде чем ping-ануть bar, foo должен отослать ARP-запрос. Этот запрос очень похож на то, что обычно кричит человек, пытаясь отыскать в толпе своего товарища: "Bar (10.0.0.2)! Ты где?". В результате все машины в сети услышат "крик" foo, но только bar (10.0.0.2) откликнется на него, послав обратно ARP-ответ, который можно трактовать как: "Foo (10.0.0.1)! Я - здесь! Мой адрес 00:60:94:E9:08:12.". После этой "переклички" foo будет знать ethernet-адрес компьютера bar и сможет связаться с ним, пока опять не "забудет" (в кэше ARP) адрес компьютера bar (обычно записи в ARP-кэше удаляются через 15 минут).

Содержимое ARP-кэша можно просмотреть так:

[root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh show
9.3.76.42 dev eth0 lladdr 00:60:08:3f:e9:f9 nud reachable
9.3.76.1 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:73:c8 nud reachable      
    

Как видите, мой компьютер espa041 (9.3.76.41) "знает", как найти компьютер espagate (9.3.76.1). А теперь добавим еще один адрес в наш кэш:

[root@espa041 /home/paulsch/.gnome-desktop]# ping -c 1 espa043
PING espa043.austin.ibm.com (9.3.76.43) from 9.3.76.41 : 56(84) bytes of data.
64 bytes from 9.3.76.43: icmp_seq=0 ttl=255 time=0.9 ms

--- espa043.austin.ibm.com ping statistics ---
1 packets transmitted, 1 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 0.9/0.9/0.9 ms

[root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh show
9.3.76.43 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:80:20 nud reachable
9.3.76.42 dev eth0 lladdr 00:60:08:3f:e9:f9 nud reachable
9.3.76.1 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:73:c8 nud reachable
    

В результате попытки взаимодействия компьютера espa041 с espa043, ethernet-адрес последнего был добавлен в кэш. По истечении некоторого тайм аута (если между этими двумя компьютерами больше не было передано ни одного пакета), espa041 "забудет" адрес компьютера espa043 и для того чтобы что-то сообщить ему, опять потребуется послать ARP-запрос.

Удалим адрес компьютера espa043 из кэша:

[root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh delete 9.3.76.43 dev eth0
[root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh show
9.3.76.43 dev eth0  nud failed
9.3.76.42 dev eth0 lladdr 00:60:08:3f:e9:f9 nud reachable
9.3.76.1 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:73:c8 nud stale    
    

Теперь espa041 "забыл" адрес компьютера espa043. Если espa041 опять "захочет" что-то сообщить espa043, он будет вынужден вновь послать ARP-запрос. В этом листинге также видно, что в записи для espagate (9.3.76.1), состояние reachable (доступно) изменилось на stale (устарело). Это означает, что ethernet-адрес все еще является допустимым, но он должен быть подтвержден при первой же попытке обмена.