Protokoli ARP, RARP, ICMP: načelo djelovanja, svrha

Ako računalo kontaktira drugi sličan uređaj na istoj mreži, potrebna je fizička ili MAC adresa. No, budući da je aplikacija osigurala IP adresu primatelja, potrebna je neka vrsta mehanizma za povezivanje s MAC adresom. To se radi pomoću protokola ARP (Address Resolution Protocol). IP adresa odredišnog čvora se emitira, a čvor primatelja izvješćuje o izvoru svoje MAC adrese.

To znači da u svakom slučaju, kada stroj A namjerava prenijeti pakete podataka na uređaj B, mora poslati ARP paket kako bi riješio MAC adresu B. Zbog toga se time povećava prometno opterećenje, stoga, da bi se smanjili troškovi komunikacije, računala koja koriste ARP protokole, čuvaju predmemoriju novo stečenih IP_to_MAC adresa, tj. ne bi trebali ponovno koristiti ovaj protokol.

Moderan izgled

Danas je napravljeno nekoliko poboljšanja ARP protokola i njegove namjene. Dakle, kada stroj A želi poslati pakete na uređaj B, moguće je da će B kratko poslati podatke za A. Iz tog razloga, kako bi se izbjegao ARP za stroj B, A mora vezati IP_to_MAC adresu kada traži MAC adresu B u posebnom paketu.

Budući da A šalje svoj početni zahtjev za MAC adresu B, svako računalo na mreži mora izdvojiti i pohraniti obvezujuću adresu IP_to_MAC u svojoj predmemoriji.Kada se novo računalo pojavi na mreži (na primjer, kada se operativni sustav ponovno pokrene), to može povezati svi drugi strojevi mogli su ga pohraniti u svojim spremnicima. To će eliminirati mnoge ARP pakete sa svim drugim strojevima kada žele komunicirati s dodanim uređajem.

Varijacije ARP protokola

Razmislite o scenariju u kojem računalo pokušava komunicirati s udaljenim računalom koristeći PING program, dok nije postojala prethodna razmjena IP datagrama između tih uređaja, a ARP paket mora biti poslan da identificira MAC adresu udaljenog računala.

Poruka zahtjeva Protokol za razlučivanje adrese (koji izgleda kao AAAA poziv na BBBB - IP adrese) emitira se na lokalnoj mreži koristeći Ethernet protokol tipa 0x806. Paket se odbacuje od strane svih strojeva, osim cilja, koji odgovara sa APR porukom odgovora (AAAA - hh: hh: hh: hh: hh gdje je hh: hh: hh: hh: hh adresa Ethernet izvora). Ovaj odgovor je unicast stroju s BBBB IP adresom Budući da je poruka zahtjeva APR protokola uključivala hardversku adresu (naime, Ethernet izvor) računala koje traži, ciljni uređaj ne treba drugu poruku da to shvati.

Povezivanje s drugim protokolima

Kada shvatite za što je ARP protokol, trebate razmotriti njegovu interakciju s drugim mrežnim elementima.

RARP - ovo je protokol preko kojeg fizički stroj u lokalnoj mreži može napraviti zahtjev za pronalaženje svoje IP adrese iz tablice protokola ili predmemoriranje poslužitelja pristupnika. To je potrebno jer trajno instalirani disk ne može biti prisutan na uređaju, gdje može trajno pohraniti svoju IP adresu. Mrežni administrator kreira tablicu u usmjerivaču mrežnog prolaza lokalne mreže, koji mapira adrese fizičkog računala (ili MAC kontrole pristupa) u odgovarajući ip. Kada se konfigurira novi stroj, njegov RARP klijentski program od RARP poslužitelja na usmjerivaču šalje svoju IP adresu. Pod pretpostavkom da je unos konfiguriran u tablici usmjerivača, ovaj RARP poslužitelj će vratiti “ip” na računalo, što ga može spremiti za buduću upotrebu. Dakle, to je također osobit protokol za određivanje adrese.

Detaljan mehanizam

I stroj koji je izdao zahtjev i poslužitelj koji na njega reagira koriste fizičke mrežne adrese u procesu svoje kratke veze. Računalo koje to traži obično ga ne poznaje. Stoga se zahtjev prenosi na sve strojeve na mreži. Podnositelj zahtjeva mora se sada jedinstveno identificirati na poslužitelju. Da biste to učinili, možete koristiti serijski broj procesora ili fizičku mrežnu adresu uređaja. Korištenje drugog kao jedinstvenog identifikatora ima dvije prednosti:

• Te su adrese uvijek dostupne i nisu nužno povezane s kodom za pokretanje.
• Budući da informacije o identifikaciji ovise o mreži, a ne o CPU-u, svi strojevi na toj mreži osigurat će jedinstvene identifikatore.

Kao i ARP poruka, RARP zahtjev se šalje s jednog računala na drugo, enkapsuliran u podatkovni dio mrežnog okvira. Ethernet okvir koji ga sadrži ima uobičajenu preambulu, Ethernet izvor i odredišnu adresu, te polja tipa paketa ispred okvira. Okvir kodira vrijednost od 8035 da bi identificirao njezin sadržaj kao RARP poruku. Dio podataka okvira sadrži 28-oktetnu poruku.

Pošiljatelj šalje RARP zahtjev koji se identificira kao inicijator zahtjeva i ciljni stroj i šalje svoju fizičku mrežnu adresu u ciljno polje adrese hardvera. Svi uređaji na mreži primaju zahtjev, ali samo oni koji su ovlašteni pružiti RARP obrađuju zahtjev i šalju odgovor. Takvi su strojevi neformalno poznati kao poslužitelji ovog protokola. Za uspješnu implementaciju ARP / RARP protokola, mreža mora sadržavati barem jedan takav poslužitelj.

Odgovaraju na zahtjev popunjavanjem polja za adresu ciljnog protokola, mijenjajući tip poruke od zahtjeva do odgovora i šaljući odgovor izravno stroju koji šalje zahtjev.

RARP sinkronizacija transakcije

Budući da RARP izravno koristi fizičku mrežu, nijedan drugi protokolski softver ne bi trebao odgovoriti na zahtjev ili ga ponovno poslati. RARP mora izvršavati te zadatke. Neke radne stanice koje se oslanjaju na takav protokol za preuzimanje vraćaju se na neodređeno vrijeme dok ne dobiju odgovor. Ostale implementacije proglašavaju neuspjeh nakon nekoliko pokušaja da se spriječi popunjavanje mreže nepotrebnim emitiranjem.

Prednosti Mulitple RARP poslužitelja: visoka pouzdanost.

Nedostatak: Preopterećenje se može dogoditi kada svi poslužitelji odgovore.

Dakle, kako bi se izbjegli nedostaci, možete koristiti primarne i sekundarne poslužitelje. Svakom računalu koje zahtijeva RARP zahtjev dodijeljen je primarni poslužitelj. Obično odgovara na sve zahtjeve, ali ako ne uspije, ispitivač može uzeti timeout i ponovno poslati zahtjev. Ako drugi poslužitelj primi drugu kopiju zahtjeva u kratkom vremenu od prvog, odgovara. Ipak, problem može nastati kada svi sekundarni poslužitelji reagiraju prema zadanim postavkama, čime se mreža preopterećuje. Stoga, problem je izbjegavanje istovremenog prijenosa odgovora s oba poslužitelja. Svaki sekundarni poslužitelj koji prima zahtjev izračunava slučajno kašnjenje i zatim šalje odgovor.

Nedostaci RARP-a

Budući da radi na niskoj razini, zahtijeva izravne mrežne adrese, što aplikacijama otežava stvaranje poslužitelja. Ne koristi u potpunosti mogućnosti mreže kao što je Ethernet, koja se koristi za slanje minimalnog paketa. Budući da odgovor poslužitelja sadrži samo jednu malu informaciju, 32-bitna internetska adresa RARP-a formalno je opisana u RFC903.

ICMP protokol

Ovaj protokol šifrira mehanizam koji pristupnici i hostovi koriste za razmjenu informacija o upravljanju ili pogreškama. Internet protokol pruža pouzdanu uslugu bez podatkovnog povezivanja, a datagram se kreće od pristupnika do pristupnika sve dok ne dosegne onaj koji ga može isporučiti izravno do konačnog odredišta.

Ako pristupnik ne može usmjeriti ili isporučiti datagram, ili ako otkrije neuobičajeno stanje, kao što je preopterećenje mreže, što utječe na njegovu sposobnost preusmjeravanja datagrama, izvor mora uputiti da poduzme mjere da izbjegne ili otkloni problem.

veza

Protokol za kontrolu internetskog protokola omogućuje pristupnicima slanje poruka o pogrešci ili upravljanje porukama drugim pristupnicima ili hostovima. ICMP omogućuje komunikaciju između softvera internetskog protokola između računala. To je takozvani mehanizam poruka posebne namjene koji su programeri dodali u TCP / IP protokole. To omogućuje pristupnicima na Internetu prijavljivanje pogrešaka ili slanje informacija o nepredviđenim okolnostima.

Sam IP protokol ne sadrži ništa što bi pomoglo pri povezivanju s testiranjem pošiljatelja ili o saznanjima o neuspjesima. ICMP izvješća o pogreškama i ispravke prijavljuju samo u odnosu na izvorni izvor. Mora povezati pogreške s pojedinačnim aplikacijskim programima i poduzeti mjere za ispravljanje problema. Na taj način, pristupnik pruža mogućnost prijavljivanja pogreške. Međutim, on u potpunosti ne definira radnje koje je potrebno poduzeti kako bi se riješio problem.

ICMP je ograničen na izvorni izvor, ali ne i na ICMP poruke. Oni se šalju putem Interneta u dijelu podataka IP datagrama, koji se sam pomiče preko mreže. Zato su blisko povezani s ARP protokolom. ICMP poruke se preusmjeravaju na isti način kao i datagrami koji sadrže informacije za korisnike bez dodatne pouzdanosti ili prioriteta.

Postoji iznimka za postupke za rukovanje pogreškama kada se IP datagram koji nosi ICMP poruke ne generira za pogreške koje potječu iz datagrama koje sadrže poruke o pogrešci.

ICMP format poruke

Ima tri polja:

• 8-bitno cjelobrojno polje TYPE za identifikaciju poruke;
• 8-bitno polje CODE, koje pruža dodatne informacije o njegovoj vrsti;
• 16-bitno polje CHECKSUM (ICMP koristi isti algoritam kontrolnog zbroja koji pokriva samo poruku ovog protokola).

Osim toga, ICMP poruke o pogreškama u svim slučajevima uključuju zaglavlje i početnih 64 bita podataka datagrama koji uzrokuju problem.

Zahtjevi i odgovori

TCP / IP nudi alate koji pomažu upraviteljima mreže ili korisnicima da prepoznaju mrežne probleme. Jedan od najčešće korištenih alata za ispravljanje pogrešaka je stvaranje ICMP poziva za echo zahtjev i poruka odgovora na eho. Domaćin ili pristupnik šalju poruku na određeno odredište.

Svako računalo koje prima zahtjev za odjek, kreira odgovor i vraća ga izvornom pošiljatelju. Zahtjev uključuje neobavezno područje upućivanja podataka. Odgovor ima kopiju podataka poslanih u zahtjevu. Ping i odgovor povezan s njim mogu se koristiti za provjeru dostupnosti cilja i odgovora koji se može postići.

Budući da se i zahtjev i odgovor šalju u IP datagrama, uspješna potvrda potvrđuje da sustav radi ispravno. Da biste to učinili, moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti:

• Izvorni IP softver mora usmjeriti datagram;
• Srednji pristupnici s odredištem i izvorom moraju raditi i ispravno usmjeriti datagram;
• Odredišno računalo mora biti pokrenuto i mora pokretati i ICMP softver i IP;
• Rute u prolazima na putu natrag moraju biti točne.

Kako to funkcionira?

Rad protokola ARP i ICMP usko je povezan. Kad god greška spriječi usmjeravanje datagrama ili isporuku na pristupnik, šalje poruku primatelju nedostupnosti natrag izvornom kodu, a zatim briše datagram. Neispravljivi mrežni problemi obično podrazumijevaju neuspjeh u prijenosu podataka. Budući da poruka uključuje kratki prefiks datagrama koja uzrokuje problem, izvor točno zna koja je od adresa nedostupna. Smjer možda nije dostupan jer je hardver privremeno isključen, pošiljatelj je prijavio nepostojeću odredišnu adresu ili jer pristupnik nema rutu do ciljne mreže.

Iako pristupnici šalju poruke koje nisu na odredište na svoje odredište, ako ne mogu usmjeriti ili isporučiti datagrame, ne mogu se otkriti sve takve pogreške. Ako datagram sadrži parametar izvorne rute s nevažećim podacima, može pokrenuti poruku o pogrešci izvorne rute.