ARP và nguyên tắc làm việc trong mạng máy tính

ARP (Address Resolution Protocol) chuyển đổi địa chỉ Internet Protocol (IP) thành địa chỉ mạng vật lý tương ứng. Mạng IP, bao gồm cả những mạng chạy trên Ethernet và WiFi, đều yêu cầu ARP để hoạt động.

Lịch sử và mục đích của ARP

ARP được phát triển vào đầu những năm 1980 như một giao thức dịch địa chỉ chung cho các mạng IP. Bên cạnh Ethernet và WiFi, ARP đã được triển khai cho ATM, Token Ring và các loại mạng vật lý khác.

ARP cho phép một mạng quản lý các kết nối độc lập với thiết bị vật lý cụ thể được gắn vào từng mạng. Điều này cho phép giao thức Internet hoạt động hiệu quả hơn so với việc nó phải tự quản lý địa chỉ của các loại thiết bị phần cứng và mạng vật lý.

Cách hoạt động của ARP

ARP hoạt động ở Layer 2 trong mô hình OSI. Hỗ trợ giao thức được thực hiện trong driver thiết bị của hệ điều hành mạng. Internet RFC 826 tài liệu chi tiết kỹ thuật của giao thức, bao gồm định dạng gói của nó, cũng như hoạt động của các thông báo yêu cầu và phản hồi. Tham khảo tại:

https://tools.ietf.org/html/rfc826

ARP hoạt động trên các mạng Ethernet và WiFi hiện đại như sau:

- Các network adapter được tạo ra với một địa chỉ vật lý nhúng trong phần cứng, gọi là địa chỉ MAC (Media Access Control). Các nhà sản xuất đảm bảo rằng các địa chỉ 6 byte (48 bit) này là duy nhất, vì IP dựa vào các số nhận dạng duy nhất này để gửi thông tin.

- Trước khi bất kỳ thiết bị nào gửi dữ liệu đến một thiết bị đích khác, nó phải xác định địa chỉ MAC của mục tiêu đó với địa chỉ IP của nó. Các quá trình ánh xạ địa chỉ IP thành MAC này được lấy từ một ARP cache duy trì trên mỗi thiết bị.

- Nếu địa chỉ IP đã cho không xuất hiện trong bộ nhớ cache của thiết bị, thiết bị đó không thể chuyển hướng thông báo đến mục tiêu cho đến khi có được ánh xạ mới. Để thực hiện việc này, trước tiên thiết bị khởi tạo sẽ gửi một thông điệp yêu cầu ARP trên mạng con cục bộ. Host có địa chỉ IP đã cho sẽ gửi phản hồi ARP để phản hồi lại chương trình đưa ra yêu cầu, cho phép thiết bị khởi tạo cập nhật bộ nhớ cache của nó và tiến hành gửi thông báo trực tiếp đến mục tiêu.

Inverse ARP và Reverse ARP

Một giao thức mạng khác được gọi là RARP (Reverse ARP) được phát triển vào những năm 1980 để bổ sung cho ARP. RARP thực hiện chức năng ngược lại với ARP, chuyển đổi từ địa chỉ mạng vật lý sang địa chỉ IP được gán cho các thiết bị đó. RARP đã lỗi thời bởi DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) không còn được sử dụng.

Một giao thức riêng biệt được gọi là Inverse ARP cũng hỗ trợ chức năng ánh xạ địa chỉ ngược. Inverse ARP cũng không được sử dụng trên mạng Ethernet hoặc WiFi, mặc dù đôi khi nó có thể được tìm thấy trên các loại mạng khác.

Gratuitous ARP

Để nâng cao hiệu quả của ARP, một số mạng và thiết bị mạng sử dụng một phương thức liên lạc được gọi là Gratuitous ARP. Một thiết bị phát thông báo yêu cầu ARP tới mạng cục bộ để thông báo cho các thiết bị khác về sự tồn tại của nó.