O que é ARP? O protocolo de resolução de endereço (ARP) é um protocolo de comunicação usado para descobrir o endereço da camada de link de dados (endereço da camada 2, como o endereço de controle de acesso à mídia (MAC)) associado a um endereço da camada da Internet (endereço da camada 3, como endereço IPv4). O ARP foi definido em 1982 pela RFC 826. ARP é um protocolo de solicitação-resposta ou solicitação-resposta em que um dispositivo envia uma solicitação a outro dispositivo solicitando algumas informações, ao qual o outro dispositivo responderá com as informações necessárias. É um padrão de troca de mensagens. Os pacotes ARP são encapsulados pela camada de enlace e são distribuídos apenas em uma rede particular. Como resultado, o ARP é considerado um protocolo da camada de enlace.
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Estrutura do pacote O Protocolo de Resolução de Endereço usa um formato de mensagem simples contendo uma solicitação ou resposta de resolução de endereço. O tamanho da mensagem ARP depende da camada de link e dos tamanhos de endereço da camada de rede. O cabeçalho da mensagem especifica os tipos de rede em uso em cada camada, bem como o tamanho dos endereços de cada uma. O cabeçalho da mensagem é preenchido com o código de operação para solicitação e resposta. A carga útil do pacote consiste em quatro endereços, o hardware e o endereço de protocolo dos hosts remetente e receptor. A estrutura principal dos pacotes ARP é mostrada na tabela a seguir, que ilustra o caso de redes IPv4 rodando em Ethernet. Neste cenário, o pacote tem campos de 48 bits para o endereço de hardware do remetente (SHA) e endereço de hardware de destino (THA) e campos de 32 bits para o remetente correspondente e endereços de protocolo de destino (SPA e TPA). O tamanho do pacote ARP, neste caso, é de 28 bytes.
Tipo de hardware (HTYPE) Este campo especifica o tipo de protocolo de link de rede. Exemplo: Ethernet é 1. Tipo de protocolo (PTYPE) Este campo especifica o protocolo de internetwork para o qual a solicitação ARP se destina. Para IPv4, tem o valor 0x0800. Os valores de PTYPE permitidos compartilham um espaço de numeração com aqueles para EtherType. Comprimento do hardware (HLEN) Comprimento (em octetos) de um endereço de hardware. O comprimento do endereço Ethernet é 6. Comprimento do protocolo (PLEN) Comprimento (em octetos) dos endereços de internetwork. O protocolo de internetwork é especificado em PTYPE. Exemplo: o comprimento do endereço IPv4 é 4. Operação Especifica a operação que o remetente está executando: 1 para solicitação, 2 para resposta. Endereço de hardware do remetente (SHA) Endereço de mídia do remetente. Em uma solicitação ARP, este campo é usado para indicar o endereço do host que está enviando a solicitação. Em uma resposta ARP, este campo é usado para indicar o endereço do host que a solicitação estava procurando. Endereço de protocolo do remetente (SPA) Endereço de internetwork do remetente. Endereço de hardware de destino (THA) Endereço de mídia do receptor pretendido. Em uma solicitação ARP, este campo é ignorado. Em uma resposta ARP, este campo é usado para indicar o endereço do host que originou a solicitação ARP. Endereço de protocolo de destino (TPA) Endereço de internetwork do receptor pretendido. Os valores dos parâmetros do protocolo ARP foram padronizados e são mantidos pela Internet Assigned Numbers Authority (IANA). O EtherType para ARP é 0x0806. Isso aparece no cabeçalho do quadro Ethernet quando a carga útil é um pacote ARP e não deve ser confundido com PTYPE, que aparece dentro desse pacote ARP encapsulado. Como funciona o ARP? Quando um novo computador se conecta a uma LAN, é atribuído a ele um endereço IP exclusivo para ser usado para identificação e comunicação. Quando um pacote de entrada destinado a uma máquina host em uma determinada LAN chega a um gateway, o gateway pede ao programa ARP para encontrar um endereço MAC que corresponda ao endereço IP. Uma tabela chamada cache ARP mantém um registro de cada endereço IP e seu endereço MAC correspondente. Todos os sistemas operacionais em uma rede Ethernet IPv4 mantêm um cache ARP. Cada vez que um host solicita um endereço MAC para enviar um pacote a outro host na LAN, ele verifica seu cache ARP para ver se a tradução de endereço IP para MAC já existe. Em caso afirmativo, uma nova solicitação ARP é desnecessária. Se a tradução ainda não existir, a solicitação de endereços de rede será enviada e o ARP será executado. O ARP transmite um pacote de solicitação para todas as máquinas na LAN e pergunta se alguma das máquinas está usando aquele endereço IP específico. Quando uma máquina reconhece o endereço IP como seu, ela envia uma resposta para que o ARP possa atualizar o cache para referência futura e prosseguir com a comunicação. Máquinas host que não conhecem seu próprio endereço IP podem usar o protocolo Reverse ARP (RARP) para descoberta. O tamanho do cache ARP é limitado e é limpo periodicamente de todas as entradas para liberar espaço. Os endereços tendem a permanecer no cache por apenas alguns minutos. As atualizações frequentes permitem que outros dispositivos na rede vejam quando um host físico altera seus endereços IP solicitados. No processo de limpeza, as entradas não utilizadas são excluídas junto com quaisquer tentativas malsucedidas de comunicação com computadores que não estão ligados no momento.
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