Tin công nghệ
Gratuitous ARP hoạt động như thế nào?
1. Giới thiệu
Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách thức hoạt động của ARP miễn phí. Chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách xem xét cách thức hoạt động của các tin nhắn ARP thông thường . Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét định nghĩa của ARP miễn phí và một ví dụ thực tế. Cuối cùng, chúng ta sẽ nghiên cứu thêm về các tin nhắn ARP miễn phí bằng cách hiểu cách sử dụng của chúng.
2. Tin nhắn ARP thường xuyên
ARP là một giao thức mạng cho phép các thiết bị ánh xạ địa chỉ IP của các thiết bị khác trong cùng một mạng với địa chỉ MAC tương ứng của chúng .
Trong thực tế, mỗi thiết bị giữ một bảng ánh xạ (gọi là bảng ARP), bảng này chỉ ra địa chỉ MAC của thiết bị có địa chỉ IP nhất định.
Khi một thiết bị cần địa chỉ MAC của một thiết bị khác, điều đầu tiên nó làm là tham khảo bảng ARP. Nhưng nếu bảng của nó không có mục nhập bắt buộc, thiết bị sẽ phát một thông báo ARP yêu cầu mục nhập đó. Hình bên dưới minh họa tình huống này:
Để đơn giản, chúng tôi biểu diễn địa chỉ MAC chỉ bằng hai ký tự (từ A1 đến A5) thay vì địa chỉ 48 bit. Trong ví dụ này, thiết bị 1 phát một thông báo yêu cầu ARP. Thông báo này cho biết máy có IP 192.168.1.11 và MAC A1 đang hỏi ai sở hữu địa chỉ IP 192.168.1.12.
Do đó, tất cả các thiết bị khác thuộc mạng đều nhận được tin nhắn do thiết bị 1 gửi. Tuy nhiên, giao thức ARP chỉ định rằng chỉ thiết bị đích (có IP 192.168.1.12 trong trường hợp này) mới phản hồi.
Do đó, sau khi nhận được tin nhắn yêu cầu ARP như vậy, thiết bị 2 sẽ gửi tin nhắn trả lời ARP được gửi đến thiết bị 1. Tin nhắn trả lời ARP này bao gồm địa chỉ MAC của thiết bị 2 (trong trường hợp này là A2). Đến lượt mình, thiết bị 1 sẽ thêm MAC của thiết bị 2 vào bảng ARP của nó khi nhận được tin nhắn trả lời ARP.
Đây là những thông điệp ARP phổ biến nhất. Tuy nhiên, có những thông điệp hữu ích khác giúp tối ưu hóa giao thức ARP. Bây giờ chúng ta hãy xem xét một trong số chúng, cái gọi là ARP miễn phí.
3. Gratuitous ARP là gì?
Gratuitous ARP là một loại tin nhắn ARP đặc biệt. Cụ thể hơn, gratuitous ARP là tin nhắn trong đó thiết bị gửi bao gồm ánh xạ ARP của riêng nó và phát nó trên mạng mà không có bất kỳ thiết bị nào khác yêu cầu nó. Chúng ta hãy xem chi tiết cách thức hoạt động của nó trong ví dụ sau.
3.1. Ví dụ về ARP miễn phí
Đối với ví dụ này, chúng ta hãy xem xét cùng một kịch bản được minh họa trước đó. Nhưng trong trường hợp này, thiết bị 1 gửi ARP miễn phí:
Trước hết, một thông báo ARP miễn phí yêu cầu địa chỉ MAC của người gửi thay vì địa chỉ MAC của thiết bị khác. Do đó, trong ví dụ này, thiết bị 1 (IP 192.168.1.11 và MAC A1) yêu cầu địa chỉ MAC của thiết bị có địa chỉ IP là 192.168.1.11. Vì không có thiết bị nào khác có IP 192.168.1.11 trên mạng nên người gửi không mong đợi phản hồi.
Ngay cả khi biết rằng sẽ không có phản hồi cho ARP miễn phí, việc truyền nó vẫn có thể rất thú vị đối với một thiết bị. Lý do đầu tiên là ARP miễn phí là một cách hiệu quả để một thiết bị thông báo cho toàn bộ mạng về địa chỉ IP và MAC của chính nó.
Tuy nhiên, ngoài địa chỉ của riêng họ, người gửi cũng có thể bao gồm bảng ARP của riêng họ trong một thông báo ARP miễn phí. Điều này làm cho ARP miễn phí thậm chí còn hữu ích hơn. Do đó, mỗi thiết bị nhận được thông báo này có thể sử dụng thông tin được cung cấp để cập nhật bảng ARP của mình.
4. Khi nào thì sử dụng Gratuitous ARP và sử dụng cho mục đích gì?
ARP miễn phí có thể áp dụng trong nhiều tình huống. Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét một số tình huống chính.
4.1. Khi Địa chỉ của Giao diện Thay đổi
Nhiều hệ điều hành triển khai ngăn xếp mạng để gửi ARP miễn phí mỗi khi địa chỉ của giao diện mạng thay đổi ở cấp hệ thống. Điều này đúng với cả địa chỉ IP và địa chỉ MAC.
Các trường hợp khác nhau về thay đổi địa chỉ IP có thể kích hoạt việc gửi ARP miễn phí. Một tình huống phổ biến là khi máy chủ DHCP cung cấp địa chỉ IP mới cho một giao diện cụ thể của thiết bị. Nó cũng có thể xảy ra khi quản trị viên mạng thay đổi thủ công địa chỉ IP hoặc thêm địa chỉ mới vào giao diện.
Địa chỉ MAC của giao diện mạng có thể được thay đổi ở cấp hệ thống. Ví dụ, quản trị viên mạng có thể thay thế giao diện mạng vật lý được ánh xạ trên hệ thống là eth0 bằng một giao diện khác. Do đó, địa chỉ IP được gán cho eth0 sau đó sẽ được liên kết với MAC của giao diện mạng vật lý mới.
Trong cả hai trường hợp, ARP miễn phí đều rất hữu ích. Ví dụ, một thiết bị có thể phát ARP miễn phí để cập nhật địa chỉ mới của mình trong bản đồ của các thiết bị khác. Ngoài ra, loại thông báo này cho phép các thiết bị khác báo cáo các xung đột có thể xảy ra với địa chỉ IP mới.
4.2. Khi liên kết của một giao diện thay đổi thành Upstate
Thông thường, hệ thống sẽ phát hành ARP miễn phí mỗi khi nó đưa liên kết giao diện đến một upstate. Trong trường hợp này, thông báo ARP miễn phí được sử dụng để cập nhật bảng ARP trên tất cả các thiết bị khác với khả năng ánh xạ mới giữa địa chỉ MAC và IP.
Trạng thái liên kết thay đổi từ xuống lên cũng có thể biểu thị sự thay đổi cổng trên switch. Do đó, trong tình huống như vậy, ARP miễn phí cho phép switch học lại cổng nào mà một địa chỉ MAC nhất định nằm ở đó.
4.3. Khi Quản trị viên mạng gửi nó
ARP miễn phí cũng có thể có giá trị trong các tình huống không được hệ điều hành tự động xử lý. Do đó, quản trị viên mạng có thể phát hành thủ công các thông báo ARP miễn phí theo nhu cầu của họ.
Có thể thực hiện điều này theo nhiều cách. Một trong những cách đơn giản nhất là thông qua các công cụ như arping , cung cấp chức năng này thông qua giao diện dòng lệnh.
5. Kết luận
Trong bài viết này, chúng tôi đã nghiên cứu khái niệm ARP miễn phí và hiểu mục đích sử dụng của nó. Chúng ta có thể kết luận rằng ARP miễn phí là thông báo rằng người gửi phát bảng ARP của riêng mình. Loại thông báo này hữu ích trong nhiều tình huống và có thể được coi là một cách hiệu quả để chia sẻ ràng buộc IP/MAC trên mạng.