Protokoly ARP, RARP, ICMP: princip činnosti, účel

Pokud se počítač v jiné síti nachází ve stejné síti, vyžaduje se fyzická nebo MAC adresa. Jelikož však aplikace poskytla adresu IP příjemce, potřebuje nějaký mechanismus, jak ji navázat na MAC adresu. To se provádí pomocí Protocol Resolution Protocol (ARP). IP adresa cílového uzlu se vysílá a přijímající uzel hlásí zdroj své MAC adresy.

To znamená, že v případě, že stroj A zamýšlí přenést datové pakety do zařízení B, musí poslat ARP paket k vyřešení MAC adresy B. Následkem toho se zvyšuje zatížení provozu příliš, a proto se snižují náklady na komunikaci, počítače, které používají protokoly ARP, udržují mezipaměť nedávno navázaných vazeb adresy IP_to_MAC, tj. neměli tento protokol znovu použít.

Moderní vzhled

Dnes je několik protokolů a protokolů ARP vylepšeno. Takže když stroj A chce odeslat pakety do zařízení B, je možné, že B krátce zašle data pro A. Z tohoto důvodu, aby se zabránilo ARP pro stroj B, musí A navázat adresu IP_to_MAC při požadavku na MAC adresu B ve speciálním paketu.

Vzhledem k tomu, že A odešle počáteční požadavek na MAC adresu B, musí každý počítač v síti vybírat a ukládat vazbu adresy IP_to_MAC do mezipaměti. Když se nový počítač objeví v síti (například při restartování operačního systému), může tuto vazbu vysílat všechny ostatní stroje by mohly ukládat do svých vyrovnávacích pamětí. To eliminuje mnoho ARP paketů se všemi ostatními počítači, když chtějí komunikovat s přidaným zařízením.

Varianty protokolu ARP

Zvažte scénář, ve kterém se počítač pokouší komunikovat se vzdáleným počítačem pomocí programu PING, zatímco mezi těmito zařízeními nebyla žádná předchozí výměna datagramu IP a paket ARP musí být odeslán k identifikaci MAC adresy vzdáleného počítače.

Požadovaná zpráva Address Resolution Protocol (která vypadá jako volání AAAA na adresy BBBB - IP) je vysílána v místní síti pomocí ethernetového protokolu typu 0x806. Paket je vyřazen všemi počítači, s výjimkou cíle, který reaguje na odpověď na zprávu APR (AAAA - hh: hh: hh kde hh: hh: hh: hh: hh: hh je adresa zdroje Ethernet). Tato odpověď je jednoznačná pro zařízení s adresou BBBB IP. Vzhledem k tomu, že zpráva o požadavku na protokol APR obsahovala hardwarovou adresu (totiž zdroj Ethernet) požadujícího počítače, cílové zařízení nepotřebuje další zprávu, aby to zjistila.

Propojení s jinými protokoly

Jakmile pochopíte, proč je protokol ARP, zvažte jeho interakci s ostatními prvky sítě.

RARP - to je protokol přes který fyzický počítač v místní síti může požádat o zjištění jeho IP adresy z tabulky protokolů nebo ukládání do mezipaměti serveru brány. To je nutné, protože na zařízení nelze instalovat pevně nainstalovaný disk, kde může trvale ukládat adresu IP. Správce sítě vytvoří tabulku v routeru lokální síťové brány, která mapuje adresy fyzického počítače (nebo MAC access control) na odpovídající ip. Když je nakonfigurován nový počítač, jeho klientský program RARP požaduje od serveru RARP na routeru odeslat svou adresu IP. Za předpokladu, že záznam byl nakonfigurován v tabulce směrovače, tento server RARP vrátí počítač "ip", který jej může uložit pro budoucí použití. Tak je to také zvláštní protokol pro určení adresy.

Mechanismus podrobně

Stroj vydávající požadavek i server, který na něj odpovídá, používají fyzické síťové adresy v procesu jejich krátkého připojení. Obvykle žádající počítač to neví. Požadavek se tedy přenáší na všechny stroje v síti. Požadovaný uživatel se nyní musí jedinečně identifikovat na serveru. Chcete-li to provést, můžete použít buď sériové číslo procesoru nebo fyzickou síťovou adresu zařízení. Použití druhé jako jedinečného identifikátoru má dvě výhody:

• Tyto adresy jsou vždy k dispozici a nejsou nutně spojeny s zaváděcím kódem.
• Vzhledem k tomu, že identifikační informace závisí na síti, nikoliv na CPU, všechny stroje v této síti poskytnou jedinečné identifikátory.

Stejně jako zpráva ARP je požadována zpráva RARP z jednoho počítače do druhého, zapouzdřeného v datové části síťového rámce. Rámeček Ethernet, který jej obsahuje, má obvyklou preambuli, adresy Ethernet a cílové adresy a pole typu paketu před rámečkem. Rámeček kóduje hodnotu 8035 pro identifikaci jeho obsahu jako zprávy RARP. Část dat rámce obsahuje zprávu s 28 oktety.

Odesílatel odešle požadavek RARP, který se identifikuje jako iniciátor požadavku a cílového počítače a odešle svou fyzickou síťovou adresu do pole cílové hardwarové adresy. Všechna zařízení v síti obdrží požadavek, ale pouze ti, kteří jsou oprávněni poskytovat službu RARP, zpracují požadavek a odešlou odpověď. Takové stroje jsou neformálně známé jako servery tohoto protokolu. Pro úspěšnou implementaci protokolů ARP / RARP musí síť obsahovat alespoň jeden takový server.

Odpovídají na požadavek vyplněním pole adresy cílového protokolu, změnou typu zprávy z požadavku na odpověď a odesláním odpovědi přímo na zařízení odesílající požadavek.

Synchronizace transakcí RARP

Vzhledem k tomu, že RARP přímo používá fyzickou síť, žádný jiný protokolový software by neměl odpovídat na žádost nebo ji znovu odeslat. RARP musí tyto úkoly provádět. Některé pracovní stanice, které se spoléhají na takový protokol pro stahování, dávají přednost novému pokusu o opakování, dokud nedostanou odpověď. Jiné implementace prohlásí selhání po několika pokusech zabránit tomu, aby síť zaplnila zbytečné vysílání.

Výhody vícevrstvých serverů RARP: vysoká spolehlivost.

Nevýhoda: Přetížení může nastat, když všechny servery reagují.

Abyste předešli nevýhodám, můžete použít primární a sekundární servery. Každý počítač, který požaduje požadavek RARP, je přiřazen primárnímu serveru. Obvykle odpovídá na všechny naléhavé požadavky, ale pokud selže, může vyšetřovatel vzít časový limit a žádost znovu odeslat. Pokud druhý server obdrží druhou kopii požadavku během krátké doby od prvního, odpovědí. Ale přesto může dojít k problému, kdy všechny sekundární servery reagují ve výchozím nastavení, čímž přetíží síť. Problémem je tedy zabránit současnému přenosu odpovědí z obou serverů. Každý sekundární server, který přijímá požadavek, vypočítá náhodné zpoždění a odešle odpověď.

RARP Nevýhody

Vzhledem k tomu, že funguje na nízké úrovni, vyžaduje přímé adresy v síti, což ztěžuje aplikacím vytvořit server. Nepoužívá v plné míře možnosti sítě, jako je ethernet, která se používá k odesílání minimálního paketu. Vzhledem k tomu, že odpověď ze serveru obsahuje pouze jednu malou informaci, je 32bitová internetová adresa RARP formálně popsána v dokumentu RFC903.

Protokol ICMP

Tento protokol šifruje mechanismus, který brány a hostitelé používají k výměně informací o správě nebo chybách. Internetový protokol poskytuje spolehlivou službu bez datových spojení, datagrama se přesouvá z brány do brány, dokud nedosáhne té, která ji může doručit přímo do konečného cíle.

Pokud brána nemůže směrovat nebo doručit datagramu nebo zjistí neobvyklé podmínky, jako je například přetížení sítě, což ovlivňuje její schopnost přesměrovat datagramu, musí ji zdroj upozornit, aby podnikl kroky k vyloučení nebo odstranění problému.

Link

Protokol pro řízení internetového protokolu umožňuje bráněm odesílat chybové zprávy nebo spravovat zprávy jiným bránám nebo hostitelům. ICMP poskytuje komunikaci mezi softwarem internetového protokolu mezi počítači. Jedná se o tzv. Mechanismus speciálních účelových zpráv, který vývojáři přidávají protokoly protokolu TCP / IP. To umožňuje bránám na Internetu hlásit chyby nebo odesílat informace o nepředvídaných okolnostech.

Samotný protokol IP neobsahuje nic, co by pomohlo připojit se k testování odesílatele nebo se dozvědět o poruchách. Chybové hlášení a opravy jsou hlášeny ICMP pouze ve vztahu k původnímu zdroji. Musí spojovat chyby s jednotlivými aplikačními programy a podniknout kroky k nápravě problémů. Poskytuje tak příležitosti bráně hlásit chybu. Neurčuje však úplnou akci, která je třeba provést k nápravě problému.

ICMP je omezen kvůli původnímu zdroji, nikoliv však s mezipaměťovými zprávami ICMP. Jsou odesílány přes internet v datové části datagramu IP, který se sám pohybuje po celé síti. Proto jsou úzce propojeny s protokolem ARP. Zprávy ICMP jsou směrovány stejným způsobem jako datagramy obsahující informace pro uživatele bez dodatečné spolehlivosti nebo priority.

Výjimka je v případě procedury zpracování chyb, jestliže datový rámec protokolu IP obsahující ICMP zprávy není generován pro chyby pocházející z datagramů obsahujících chybové zprávy.

Formát zprávy ICMP

Má tři pole:

• 8-bitové celé pole TYPE identifikující zprávu;
• 8-bitové pole CODE, které poskytuje další informace o svém typu;
• 16bitové pole CHECKSUM (ICMP používá stejný algoritmus kontrolního součtu, který pokrývá pouze zprávu tohoto protokolu).

Navíc ICMP chybové zprávy ve všech případech zahrnují záhlaví a počáteční 64 bit datagramu data způsobující problém.

Žádosti a odpovědi

TCP / IP poskytuje nástroje, které pomáhají správcům sítě nebo uživatelům identifikovat problémy se sítí. Jeden z nejčastěji používaných nástrojů pro ladění provádí volání ICMP echo požadavků a echo odpovědi. Hostitel nebo brána pošle zprávu konkrétnímu cíli.

Každý počítač, který obdrží požadavek na ozvěnu, vytvoří odpověď a vrátí ji původnímu odesílateli. Žádost obsahuje volitelnou oblast pro předávání údajů. Odpověď má kopii dat zaslaných v žádosti. Ping a odpověď s ním spojená mohou být použity k ověření dostupnosti dosažitelného cíle a odezvy.

Vzhledem k tomu, že žádost i odpověď jsou odeslány v datagramech IP, úspěšné potvrzení potvrdí, že systém pracuje správně. K tomu je třeba splnit následující podmínky:

• Zdrojový software IP musí směrovat datagram;
• Mezipřechodové brány s cílem a zdrojem musí pracovat a správně směrovat datagram;
• Cílový počítač musí být spuštěn a musí používat jak ICMP software, tak IP;
• Trasy v bránách na cestě zpět musí být správné.

Jak to funguje?

Práce protokolů ARP a ICMP úzce souvisejí. Kdykoli chyba zabraňuje tomu, aby byl datagram směrován nebo doručen do brány, odešle zprávu o nedostupnosti příjemce zpět na zdrojový kód a potom odstraní datagramu. Nesprávné problémy se sítí obvykle znamenají selhání přenosu dat. Vzhledem k tomu, že zpráva obsahuje krátkou předponu datagramu, která způsobuje problém, zdroj přesně ví, která z adres je nedostupná. Směr nemusí být k dispozici, protože hardware je dočasně dolů, odesílatel hlásil neexistující cílové adresy nebo protože brána nemá cestu k cílové síti.

Ačkoli brány posílají zprávy o cíli do cíle, jestliže nemohou směrovat ani doručit datagramy, nemohou být detekovány všechny takové chyby. Pokud datagram obsahuje zdrojový parametr trasy s neplatnými daty, může spustit chybovou zprávu o zdrojové trase.