ARP

1 ARP

• ARP는 LAN의 다른 호스트와 통신하기 위해 필요한 MAC 주소를 찾는 기능을 한다
  • MAC 주소를 찾을 때 IP 주소를 사용한다
• OSI 모델의 3계층 Network layer에 속하는 프로토콜

1.1 ARP 캐시 테이블

• 발신자는 IP 주소와 MAC 주소를 매핑한 테이블인 ARP 캐시 테이블을 가지고 있다
• 따라서 IP에 대응되는 MAC 주소가 캐싱되어 있다면 이를 이용해 통신에 사용한다
• 캐싱되어 있지 않다면 ARP를 통해 MAC 주소를 찾고 이를 ARP 캐시 테이블에 저장한다
• ARP 테이블의 타임아웃 시간은 20분으로 규정되어 있다

ARP 캐쉬 확인 명령어

arp -a

2 ARP 패킷 구조

Hardware Type

• 하드웨어 주소의 유형을 나타낸다
• 이더넷은 1로 설정된다

Protocol Type

• 매핑 대상인 프로토콜 주소의 유형을 나타낸다
• IPv4의 경우 0x0800으로 설정된다

Hardware Address Length

• 하드웨어 주소의 길이를 byte로 나타낸다
• 이더넷의 경우 MAC 주소가 6바이트기 때문에 6으로 설정된다

Protocol Address Length

• 프로토콜 주소의 길이를 나타낸다
• IPv4의 경우 4로 설정된다

Operation Code

• 해당 ARP 패킷이 요청인지 응답인지 구분
• 1 : ARP Request
• 2 : ARP Reply

Source HardWare Address

• 발신자 MAC 주소

Source Protocol Address

• 발신자 IP 주소

Target HardWare Address

• 수신자 MAC 주소
• ARP Request의 경우 수신자의 MAC 주소를 모르기 때문에 0으로 설정된다
  • 이더넷 헤더에서 Destination의 주소를 브로드캐스팅으로 설정해서 수신자 까지 전달된다

Target Protocol Address

• 수신자 IP 주소

3 ARP 동작 과정

1. ARP 요청

   • 만일 이전에 전혀 통신한 경험이 없는 LAN(서브네트워크)의 라우터에 외부로부터 데이터 패킷이 전달되어 목적지 호스트를 찾을때
   • APP 요청 메세지에는 송신자 자신의 MAC 주소 및 IP 주소, 목적지 IP 주소를 채우고 목적지의 MAC 주소는 0으로 채워넣음
   • Data link layer 계층의 출발지를 라우터의 MAC주소로 설정하고 목적지는 브로드캐스팅으로 설정하여 LAN 전체 노드에 송출함

2. ARP 응답

   • ARP 요청 패킷에 포함된 목적지 IP 주소와 일치하는 Host가 응답을 한다.
   • 자신의 IP 주소 및 물리주소 를 채워놓은 ARP Reply packet(ARP 응답패킷)을 해당 라우터에게 송출한다 (유니캐스트)
   • 물리 주소 및 IP 주소 상호간의 관련 정보를 얻게됨

3. ARP 캐쉬

   • 각 노드(node)는 ARP의 효율적 수행을 위해 ARP 캐쉬를 최신으로 유지하는 일이 필수

   • 캐쉬의 각 항목은 새로이 생긴 후로 20분이 지나면 자동적으로 소멸 (RFC 1122)

   • 자주 사용되는 곳은 ARP cache를 통해 즉각적으로 조회가 가능

   • 만약 ARP cache에 조회되는 자료가 없는 경우에만 ARP request packet (ARP 요청 패킷)을 송출하게 되어 전체적으로 LAN 트래픽을 경감시킴