Einführung in das Adressauflösungsprotokoll

Das Address Resolution Protocol wird auch als ARP bezeichnet. Es ordnet die logische Adresse der physischen Adresse zu. Mit anderen Worten können wir sagen, dass das Adressauflösungsprotokoll eine logische Adresse aus dem IP-Protokoll akzeptiert und diese Adresse dann der entsprechenden physikalischen Adresse zuordnet und dann an die Datenverbindungsschicht weiterleitet.

Adressauflösungsprotokoll-Paketformat

Die folgenden Tabellen zeigen das ARP-Paketformat:

Das ARP-Paketformat wird wie folgt angezeigt:

  • Hardwaretyp: Dies ist ein 16-Bit-Feld, das den Typ des Netzwerks definiert, in dem das Adressauflösungsprotokoll ausgeführt wird.
  • Protokolltyp: Dies ist ein 16-Bit-Feld, das den Protokolltyp definiert. Für z. B. das IPv4-Protokoll enthält dieses Feld 0800 Basen 16.
  • Hardwarelänge: Dies ist ein 8-Bit-Feld, das die Länge der physischen Adresse in Byte definiert.
  • Protokolllänge: Dies ist ein 8-Bit-Feld, das die Länge der logischen Adresse in Byte definiert.
  • Operationen: Es ist ein 16-Bit-Feld, das die Pakettypen definiert. Es gibt zwei Arten von ARP-Anfragen (1) und ARP-Antworten (2).
  • Absenderhardwareadresse: Dies ist ein Feld mit variabler Länge, das die physische Adresse des Absenders definiert.
  • Absenderprotokolladresse: Dies ist ein Feld mit variabler Länge, das die logische Adresse des Absenders definiert.
  • Zielhardwareadresse: Dies ist ein Feld mit variabler Länge, das die physikalische Adresse des Empfängers definiert.
  • Zielprotokolladresse: Dies ist ein Feld mit variabler Länge, das die logische Adresse des Empfängers definiert.

Adressauflösungsprotokoll-Operationen

In diesem Abschnitt werden der ARP-Prozess und vier verschiedene Fälle beschrieben, in denen Host oder Router das Adressauflösungsprotokoll verwenden müssen.

ARP-Prozess

Nachfolgend finden Sie eine Liste der am ARP-Prozess beteiligten Schritte:

Schritt 1: Der Absender kennt die IP-Adresse des Empfängers.

Schritt 2: Das Internetprotokoll fordert ARP auf, eine ARP-Anforderungsnachricht zu erstellen, die Informationen wie die physikalische Absenderadresse, die physikalische Empfängeradresse, die Absender-IP-Adresse und die Empfänger-IP-Adresse enthält.

Schritt 3: Die ARP-Anforderungsnachricht wird an die Datenverbindungsschicht gesendet, wo die Nachricht in den Frame eingekapselt wird, wobei die physikalische Adresse des Absenders als Quelladresse und die Rundsendeadresse als Zieladresse verwendet werden.

Schritt 4: Jeder Host empfängt den Frame, da der Frame eine Broadcast-Zieladresse enthält. Alle Hosts überprüfen die Adresse mit ihrer Adresse. Wenn die Übereinstimmung gefunden wird, wird das Paket an diesen Host verworfen, andernfalls wird es an das Adressauflösungsprotokoll übergeben.

Schritt 5: Nachdem Sie die Antwort des Paketzielhosts mit einer ARP-Antwortnachricht empfangen haben, die die physikalische Zieladresse enthält. Die Nachricht in diesem Schritt ist Unicast.

Schritt 6: Wenn der Absender eine Antwortnachricht vom Ziel erhält, kennt er die physikalische Adresse des Ziels.

Schritt 7: Das IP-Datagramm überträgt nun Daten für den Zielcomputer, die gekapselt und in Unicast-Form an das Ziel gesendet werden.

Vier verschiedene Fälle

Unten finden Sie eine Liste von vier Fällen, in denen Adressauflösungsprotokolldienste verwendet werden können.

Fall 1:

Aus dem obigen Bild können wir erkennen, dass der Absender ein Host ist und ein Paket an einen anderen Host senden möchte, der sich im selben Netzwerk befindet. In diesem Fall muss die Zuordnung der logischen Adresse zur physischen Adresse zu einer Ziel-IP-Adresse im Datagramm-Header erfolgen.

Fall 2:

Wie wir im obigen Bild sehen können, ist der Absender ein Host und möchte ein Paket an einen anderen Host senden, der sich in einem anderen Netzwerk befindet. In diesem Fall sucht der Absender-Host in der Routing-Tabelle nach der IP-Adresse des nächsten Hosts für das Ziel. Die IP-Adresse des Hosts wird zur logischen Adresse, die einer physischen Adresse zugeordnet werden muss. Wenn der Absender-Host keine Routing-Tabelle hat, wird die IP-Adresse des Standard-Hosts angezeigt.

Fall 3:

Wie wir in der obigen Abbildung sehen können, ist der Absender ein Router, der ein Datagramm für einen anderen Host empfangen hat, der sich in einem anderen Netzwerk befindet. In diesem Fall sucht der Router in der Routing-Tabelle nach der IP-Adresse des nächsten Routers. Die IP-Adresse des Routers wird zur logischen Adresse, die einer physischen Adresse zugeordnet werden muss.

Fall 4:

Wie wir im obigen Bild sehen können, ist der Absender ein Router, der ein Datagramm für einen anderen Host empfangen hat, der sich im selben Netzwerk befindet. In diesem Fall wird die IP-Adresse des Datagramms zur logischen Adresse, die einer physischen Adresse zugeordnet werden muss.

Adressauflösungsprotokoll-Paket

Das Address Resolution Protocol Package besteht aus fünf Komponenten:

1.Cache-Tabelle

2. Queues

3.Ausgabemodul 4

4.Eingabemodul

5.Cache-Steuermodul.

Unten sehen Sie das Diagramm des Address Resolution Protocol-Pakets

Lassen Sie uns die Komponenten des ARP-Pakets im Detail besprechen.

1. Cache-Tabelle in ARP

Wenn der Host die entsprechende physikalische Adresse des IP-Datagramms empfängt, speichert die Cache-Tabelle diese physikalische Adresse in ihrer Tabelle. Das Speichern einer physischen Adresse in der Cache-Tabelle ist zeitlich begrenzt und nicht zeitlich unbegrenzt. Die Cache-Tabelle besteht aus einem Array von Einträgen. Jeder Eintrag enthält das folgende Feld.

  • Status : Zeigt den Status jedes Eintrags an. Der Status kann "Frei", "Gelöst" oder "Ausstehend" sein. Freistaat bedeutet, dass die Zeit zum Leben für die Einreise abgelaufen ist. Dieser Platz wird einem neuen Eintrag zugewiesen. Gelöster Zustand bedeutet, dass die Eingabe abgeschlossen ist. Ein Eintrag hat die physikalische Zieladresse. Pakete, die darauf warten, an dieses Ziel gesendet zu werden, können die Informationen im Eintrag verwenden. Ausstehender Status bedeutet, dass die Anforderung für den Eintrag angegeben wurde und auf die Antwort wartet.
  • Hardwaretyp: Definiert den Netzwerktyp, auf dem das ARP-Paket ausgeführt wird.
  • Protokolltyp: Definiert den Protokolltyp, auf dem das ARP-Paket ausgeführt wird.
  • Hardwarelänge: Definiert die Länge der physischen Adresse.
  • Protokolllänge: Definiert die Länge der logischen Adresse.
  • Hardware-Adresse : Zeigt die physikalische Zieladresse an.
  • Protokolladresse: Zeigt die logische Zieladresse an.
  • Schnittstellennummer: Dies ist eine Schnittstellennummer, über die der Router eine Verbindung mit einem anderen Netzwerk herstellt.
  • Warteschlangennummer: Adressauflösungsprotokoll Verwenden Sie die Warteschlangennummer, um die Pakete abzufragen, die auf die Adressauflösung warten.
  • Timeout: Zeigt die Lebensdauer jedes Eintrags in der Sekunde an.
  • Versuche: Zeigt an, wie oft die ARP-Anforderung für jeden Eintrag gesendet wurde.

2. Warteschlangen

Das Adressauflösungsprotokoll enthält eine Reihe von Warteschlangen für das Ziel, dh eine Warteschlange für jedes Ziel, in der das IP-Paket gespeichert ist, während das Adressauflösungsprotokoll die physische Adresse auflöst. Das Ausgabemodul sendet nicht aufgelöste Pakete an die entsprechenden Warteschlangen.

3. Ausgangsmodul

  • Das Ausgabemodell wartet auf IP-Pakete. Sobald das IP-Paket empfangen wird, überprüft es die Cache-Tabelle, um die entsprechende IP-Adresse des im Paket vorhandenen Ziels zu finden. Die Ziel-IP-Adresse des Pakets muss mit der Protokolladresse des Eintrags übereinstimmen.
  • Wenn der übereinstimmende Eintrag gefunden wurde und der Status des Eintrags RESOLVED ist, wird das Paket mit der Zielhardwareadresse zur Übertragung an die Datenverbindungsschicht übergeben.
  • Wenn der gefundene übereinstimmende Eintrag und der Status des Eintrags PENDING sind, wartet das Paket, bis die Hardwareadresse des Ziels gefunden wurde.
  • Wenn der übereinstimmende Eintrag nicht gefunden wird, erstellt das Ausgabemodul eine Warteschlange und stellt das Paket in die Warteschlange. Es erstellt einen neuen Eintrag und gibt dem Zustand ein PENDING und setzt die Versuche auf 1. Es sendet das ARP-Anforderungspaket für die Zieladresse.

4. Eingabemodul

  • Das Eingangsmodul wartet auf das Adressauflösungsprotokollpaket. Sobald das Adressauflösungspaket ankommt, prüft es den Eintrag, der dem Adressauflösungspaket in der Geldtabelle entspricht. Die Protokolladresse des Ziels muss mit der Protokolladresse des Eintrags übereinstimmen.
  • Wenn der passende Eintrag gefunden wird und der Status des Eintrags RESOLVED ist, aktualisiert das Eingabemodul das Feld für Eintrag und Zeitüberschreitung. Der Eintrag wird aktualisiert, da sich die Hardware-Adresse möglicherweise ändert.
  • Wenn der passende Eintrag gefunden wird und der Status des Eintrags PENDING lautet, aktualisiert das Eingabemodul den Eintrag, indem es die Hardwareadresse des Ziels in das Hardwareadressenfeld des Eintrags kopiert und das Statusfeld auf RESOLVED aktualisiert. Außerdem wird das Timeout-Feld des Eintrags aktualisiert.
  • Wenn der passende Eintrag nicht gefunden wird, erstellt das Eingabemodul einen neuen Eintrag und fügt ihn der Tabelle hinzu. Es aktualisiert das Statusfeld auf BEHOBEN und das Zeitfeld des Eintrags.
  • Dann prüft das Eingabemodul, ob das empfangene ARP-Paket eine Antwort oder eine Anforderung ist. Wenn es sich um eine ARP-Anforderung handelt, erstellt das Eingabemodul sofort eine ARP-Antwort und sendet sie an den Absender. Das ARP-Antwortpaket wird erstellt, indem der Wert des Pakets von der Anforderung zur Antwort geändert wird.

5. Cache-Steuermodul

  • Das Cache-Steuermodul verwaltet die Cache-Tabelle. Es überprüft den Cache-Tabelleneintrag periodisch, dh fünf Sekunden.
  • Wenn das Statusfeld des Eintrags FREI ist, wird ein anderer Eintrag überprüft.
  • Wenn das Statusfeld des Eintrags PENDING ist, erhöht das Cache-Steuermodul den Wert des Versuchsfelds um 1. Anschließend überprüft es den Wert des Versuchsfelds. Wenn der Wert des Versuchsfelds größer als die maximal zulässige Grenze ist, aktualisiert es das Statusfeld auf FREE und zerstört die entsprechende Warteschlange.
  • Wenn das Zustandsfeld des Eintrags RESOLVED ist, verringert das Cache-Steuermodul den Wert des Zeit-Outfields um 1. Anschließend überprüft es den Wert des Zeit-Outfields. Wenn der Wert des Feldes time outfield kleiner oder gleich Null ist, wird das Feld state of entry auf FREE aktualisiert und die entsprechende Warteschlange zerstört.

Fazit

In diesem Artikel haben wir das Adressauflösungsprotokoll, das Paketformat in ARP und seine Funktionsweise mit Bildern und Erläuterungen in den Unterthemen zum besseren Verständnis gesehen.

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Software-Entwicklung