Если компьютер обменивается в сети информацией с другим равноценным устройством, то соединение требует наличия MAC-адреса. Приложение, которое отвечает за связь, также требует использования определенного механизма, который способен связать IP-адрес с MAC адресом. Данный механизм реализуется при помощи протоколов расширения адресов ARP. Благодаря им осуществляется трансляция IP-адреса узла назначения, информирующего источник MAC-адреса. Протоколы ARP таким образом способствуют связи двух устройств при одновременном подключении данных устройств в сеть.
Как это функционирует? Это означает, что каждый раз, когда компьютер А захочет послать пакеты информации машине В, А должен будет сперва послать пакет ARP с запросом MAC адреса В. Это неизбежно повлечет за собой утяжеление трафика и увеличение нагрузки на сеть. Чтобы уменьшить затраты на сетевые подключения и трафик, компьютеры, которые используют ARP-протокол, поддерживают кэш приобретенных недавно адресов привязки IP_to_MAC. Это означает, что они не должны повторно использовать ARP. Некоторые уточнения ARP могут иметь место. Когда машина А хочет послать информацию машине В, то возможно и В собирается послать данные в ответ в ближайшем будущем.
Чтобы избежать использования ARP для машины B, А должна сохранить в специальном пакете связующий адрес IP-to-MAC при запросе в MAC-адрес В. Поскольку машина А передает свой первоначальный запрос на MAC адрес В, то каждая машина, входящая в сеть, должна извлекать и хранить в кэше адрес IP-to-MAC. Когда компьютер подключен к сети, он может транслировать адрес связывания таким образом, чтобы все другие машины могли сохранить его в своих настройках. Это дает возможность не использовать повторно протоколы ARP, которые могли бы понадобиться при подключении других устройств.
Использование протокола разрешения адресов: пример
Можно рассмотреть сценарий, в котором компьютер пытается установить соединение с некоторыми удаленными устройствами, между которыми ранее никакого обмена IP не осуществлялось. По этой причине должен использоваться протокол ARP – чтобы определить MAC адрес удаленного компьютера. Сообщение запроса ARP будет транслироваться по локальной сети с типом протокола Ethernet. ARP протоколы исходят от всех машин кроме целевой, направляющей на запрос ответное сообщение. Такой ответ должен содержать в себе IP-адрес B.B.B.B., или аппаратный адрес источника Ethernet. После этого связь между устройствами будет налажена.
Назначение протокола ARP
Как можно понять из представленного выше описания, протокол разрешения адресом применяется для наладки взаимодействия между различными устройствами в сети. Иначе говоря, это технология, без которой не представляется возможным нормальное подключение. Возможна ли работа протокола ARP без других параметров сети? Конечно невозможна. По этой причине необходимо рассмотреть другие важные протоколы. RARP- это протокол восстановления обратного адреса. Он представляет собой протокол, по которому физический компьютер в локальной сети может запросить свой IP-адрес из кэш-сервера шлюза или таблицы Address Resolution Protocol.
Администратор сети создает в маршрутизаторе локальной сети или шлюзе таблицу, которая отображает физический адрес машины относительно соответствующего протокола. Когда в сеть подключается новое устройство, если клиент RARP создает для отправки IP адреса на сервере запрос. Сервер RARP, предполагая, что запись в таблице маршрутизатора была создана, возвращает IP-адрес на машину, на которой он может храниться для последующего использования. Протокол разрешения адресов ARP таким образом неразрывно связан с RARP.
Детальное описание механизма
Машина, которая выдает запрос, и отвечающий на него сервер используют во время сеанса связи физические сетевые адреса. Таким образом, запрос может транслироваться на всех машинах в сети. Запрашивающая сторона должна будет идентифицировать себя по отношению к серверу. Для этой цели может использоваться физический адрес сетевой машины или серийный номер центрального процессора. Использование физического адреса в качестве уникального идентификатора при этом имеет два основных преимущества. Эти адреса доступны. Они не должны быть связаны в коде начальной загрузки. Так как идентифицирующая информация зависит не от поставщика CPU, а от сети, все компьютеры в данной сети будут иметь уникальные идентификаторы.
Быстродействие RARP
Поскольку RARP напрямую использует физическую сеть, другое программное обеспечение не будет ретранслировать запрос или отвечать на него. ПО RARP должно самостоятельно справлять с данными задачами. Некоторые рабочие станции, которые для загрузки полагаются на RARP, могут неопределенное время неоднократно повторять попытки до тех пор, пока не получат ответ. Другие реализации после нескольких попыток имеют отказ. Это позволяет избежать перегрузок сети ненужными трансляциями.
Протоколы IP/ICMP/ARP
ICMP-протокол используется для связи механизмов, шлюзов и хостов. Некоторые протоколы ICMP могут быть использованы для управления соединением и получения отчета об ошибках. Интернет-протокол обеспечивает сигнал, который идет от шлюза к шлюзу. Пока он не достигнет той точки, которая сможет доставить его в конечный пункт назначения. При условии, если шлюз не сможет доставлять и направлять данные, или обнаруживает перегрузку сети, он должен будет выдать сообщение о том, чтобы принять меры, которые позволят избежать или устранить данную проблему.
ICMP протокол дает шлюзам возможность осуществлять передачу ошибок или управлять сообщениями для других хостов и шлюзов. Это значит, что ICMP обеспечивает связь между протоколами интернет на обоих соединяемых ПК. Данный механизм разработчиками может быть добавлен в дополнение к протоколам TCP/IP. Он дает возможность использовать шлюзы в Интернет для того, чтобы представить информацию о возникновении чрезвычайных обстоятельств или сообщить об ошибках. Протокол IP сам по себе не содержит ничего, что может помочь проверить связь с отправителям или получить информацию о сбоях.
Протоколы TCP/IP
Протоколы TCP/IP представляют собой средства, которые способы помочь пользователям и сетевым администраторам идентифицировать определенные проблемы в сети. Один из часто применяемых инструментов отладки вызывает запрос ICMP и получает в ответ на него сообщение. Хост или шлюз посылает на указанный адрес эхо-сообщение с запросом ICMP на указанный адрес. Любой компьютер, который получает эхо запрос, формирует отклик и возвращает к исходному отправителю. Ответ при этом содержит копию информации, передаваемой в запросе, а также связанный с ней отклик. Данный протокол может использоваться для проверки того, доступен ли в данный момент адрес и возможна ли связь с ним. Протоколы ARP в свою очередь представляют собой аппаратные средства, которые используются в дополнение к TCP/IP и необходимы для установления корректной связи между устройствами в сети.