ARP là gì? Mục đích và cách thức hoạt động của ARP

ARP được hiểu là một phương thức phân giải địa chỉ động giữa địa chỉ lớp network với địa chỉ lớp datalink. Và để giúp các bạn hiểu rõ hơn về ARP là gì? Mục đích và cách thức hoạt động của ARP, chúng tôi xin đưa ra các thông tin trong bài viết dưới đây.

ARP là gì?

ARP (viết tắt của cụm từ Address Resolution Protocol) là giao thức mạng được dùng để tìm ra địa chỉ phần cứng (địa chỉ MAC) của thiết bị từ một địa chỉ IP nguồn. Nó được sử dụng khi một thiết bị giao tiếp với các thiết bị khác dựa trên nền tảng local network. Ví dụ như trên mạng Ethernet mà hệ thống yêu cầu địa chỉ vật lý trước khi thực hiện gửi packets. 

Thiết bị gửi sử dụng ARP để có thể dịch địa chỉ IP sang địa chỉ MAC. Thiết bị sẽ gửi một request ARP đã chứa địa chỉ IP của thiết bị nhận. Tất cả thiết bị trên đoạn local network sẽ nhìn thấy thông điệp này. Tuy nhiên, chỉ thiết bị có địa chỉ IP chứa trong request mới có thể phản hồi lại với thông điệp mà chứa địa chỉ MAC của nó. Thiết bị gửi khi đó sẽ có đầy đủ các thông tin để gửi packet tới thiết bị nhận.

Lịch sử và mục đích của ARP

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

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

Cơ chế hoạt động của ARP

Quá trình hoạt động của ARP được bắt đầu khi một thiết bị nguồn trong một mạng IP có nhu cầu thực hiện gửi một gói tin IP. Trước hết thiết bị đó phải xác định được xem địa chỉ IP đích của gói tin có phải đang nằm cùng trong mạng nội bộ của mình hay không. Nếu đúng vậy thì thiết bị sẽ thực hiện gửi trực tiếp gói tin đến thiết bị đích. Nếu địa chỉ IP đích đang  nằm trên mạng khác, thì thiết bị sẽ gửi gói tin đến một trong các router nằm cùng ở trên mạng nội bộ để router này làm nhiệm vụ forward gói tin.

Cả hai trường hợp, bạn đều thấy được là thiết bị phải gởi gói tin IP đến một thiết bị IP khác trên cùng mạng nội bộ. Chúng ta biết rằng việc gửi gói tin trong cùng mạng thông qua Switch là dựa vào địa chỉ MAC hay là địa chỉ phần cứng của thiết bị. Sau khi gói tin được đóng gói thì hệ thống mới bắt đầu được chuyển qua quá trình phân giải địa chỉ ARP và thực hiện chuyển đi.

ARP về cơ bản là một quá trình có 2 chiều request/response giữa các thiết bị trong cùng mạng nội bộ. Thiết bị nguồn request bằng cách gửi một bản tin local broadcast  lên trên toàn mạng. Thiết bị đích response bằng một bản tin unicast để trả lại cho thiết bị nguồn.

Các loại bản tin ARP

Có hai dạng bản tin trong ARP cơ bản nhất: một là được gửi từ nguồn đến đích, còn một là được gửi từ đích tới nguồn.

• Request: Khi hệ thống khởi tạo quá trình, gói tin được gửi từ máy nguồn tới thiết bị đích

• Reply: Khi quá trình đáp trả gói tin ARP request, được gửi từ thiết bị đích đến máy nguồn

Có 4 loại địa chỉ nằm trong một bản tin ARP  đó là:

• Sender Hardware Address: Đây là địa chỉ lớp hai của thiết bị gửi bản tin

• Sender Protocol Address: Đây là địa chỉ lớp ba (hay còn gọi là địa chỉ logic) của thiết bị gửi bản tin

• Target Hardware Address: Địa chỉ lớp hai (hay còn được gọi là địa chỉ phần cứng) của thiết bị đích của bản tin

• Target Protocol Address: Địa chỉ lớp ba (hay gọi là  địa chỉ logic) của thiết bị đích của bản tin

Các bước hoạt động của giao thức mạng ARP 

1. Source Device Checks Cache: Trong bước này, thiết bị sẽ  thực hiện kiểm tra cache (bộ đệm) của mình. Nếu đã có địa chỉ IP đích tương ứng với MAC nào đó rồi thì lập tức hệ thống chuyển sang bước 9.

2. Source Device Generates ARP Request Message:  Hệ thống bắt đầu khởi tạo gói tin ARP Request với các trường địa chỉ như trên.

3. Source Device Broadcasts ARP Request Message: Thiết bị nguồn truyền gói tin ARP Request trên toàn mạng

4. Local Devices Process ARP Request Message: Các thiết bị trong mạng đều sẽ nhận được gói tin ARP Request. Gói tin được xử lý bằng cách đưa thiết bị vào trường địa chỉ Target Protocol Address. Nếu trùng với địa chỉ của mình thì tiếp tục xử lý, nếu không thì hủy gói tin

5. Destination Device Generates ARP Reply Message: Nếu Thiết bị với IP trùng với IP trong trường Target Protocol Address sẽ thực hiện quá trình khởi tạo gói tin ARP Reply. Đồng thời thiết bị sẽ lấy địa chỉ datalink của mình để tiến hành đưa vào trường Sender Hardware Address

6. Destination Device Updates ARP Cache: Thiết bị đích cập nhật bảng ánh xạ địa chỉ IP và MAC của thiết bị nguồn vào bảng ARP cache của mình để giảm bớt thời gian xử lý cho những lần sau.

7.  Destination Device Sends ARP Reply Message: Thiết bị đích sẽ bắt đầu gửi gói tin Reply đã được khởi tạo đến thiết bị nguồn. 

8. Source Device Processes ARP Reply Message: Thiết bị nguồn nhận được gói tin reply và tiến hành xử lý bằng cách lưu trường Sender Hardware Address trong gói reply như những địa chỉ phần cứng của thiết bị đích

9. Source Device Updates ARP Cache: Thiết bị nguồn update vào ARP cache giá trị tương ứng giữa địa chỉ network và cả địa chỉ datalink của thiết bị đích. Do đó, những lần tiếp theo sẽ không còn cần tới request.

Vậy là các bạn đã hiểu được ARP là gì và những thông tin liên quan đến giao thức mạng IP này. Nếu có những thắc mắc cần được giải đáp các bạn có thể liên hệ với chúng tôi bằng cách để lại bình luận bên dưới bài viết này nhé.