ARPとは

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ARPとは

ARPとは

ARP(Address Resolution Protocol)とは、IPアドレス(IPv4)からOSI参照モデルのデータリンク層で使用するMACアドレス情報を取得するたのプロトコルです。

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インターネット上で通信を行うためには、IPアドレスMACアドレスが必要です。

IPアドレスとmacアドレス

上記のイメージ例の通り、IPアドレスは最終地点の宛先を指定していますが、MACアドレスは次の宛先を指定しています。

IPアドレスは、コンピュータの位置を特定するためのインターネット上の住所、それに対してMACアドレスは、隣接するコンピュータ間の通信を可能とするために必要な情報です。そのため、インターネット上で通信を行うためには、IPアドレスとMACアドレスが必要なのです。

そして、ARPは送信先のIPアドレスは分かるが、MACアドレスが分からないという時に使用されるプロトコルです。

ポイント

ARPとは、IPアドレスからMACアドレスを取得するためのプロトコル

ARPはIPv4の時に使用されるプロトコルです。IPv6を使用したIPアドレスの場合は、ICMPv6の近隣探索プロトコル(NDP)によりARPの機能が提供されています。

ARPの流れ

ARP(Address Resolution Protocol)の仕組みは非常にシンプルです。「ARPリクエスト」と「ARPリプライ」と呼ばれる2種類のパケットを使用して、IPアドレスからMACアドレスを取得します。

ARPリクエスト

ARPリクエスト

上記例で「PC1」は「PC3」にデータを送信しようとしています。しかし「PC3」のIPアドレスは分かるが、MACアドレスが分かっていません。そこで「PC1」は「ARPリクエスト」を送信します。

ARPリクエストとは「このIPアドレスが割り振られているコンピュータのMACアドレスを教えて」という内容のパケットです。

ARPリクエストは、ブロードキャストであり同じセグメント内の全コンピュータに送信されます。

 

ARPリクエスト時のARPパケットは以下のように設定されます。送信先のMACアドレスを取得したいので、送信先MACアドレスは未設定とします。

送信元MACアドレス 送信元IPアドレス 送信先MACアドレス 送信先IPアドレス
PC1のMACアドレス PC1のIPアドレス 未設定(00-00-00-00-00-00) PC3のIPアドレス

ARPリプライ

ARPリプライ

ARPリプライとは、ARPリクエストに対する応答です。上記例では「PC3」が「PC1」に対してARPリプライのパケットを送信しています。

ARPリクエストを受信した各コンピュータは、格納された送信先IPアドレスが自身のIPアドレスと同一であるかを確認し一致している場合、自身のMACアドレスを格納したARPリプライを送信元に返信します。

 

ARPリプライ時のARPパケットは以下のように設定されます。

送信元MACアドレス 送信元IPアドレス 送信先MACアドレス 送信先IPアドレス
PC3のMACアドレス PC3のIPアドレス PC1のMACアドレス PC1のIPアドレス

ARPキャッシュ

一度「ARPリクエスト」と「ARPリプライ」のやり取りが行われた場合、一定時間の間、ARPテーブルにARPキャッシュとして保持されます。

ARPキャッシュとして保持する理由は、効率を上げることです。ARPキャッシュにIPアドレスとMACアドレスの対応表を保持することで、次回からはARPキャッシュを利用してMACアドレスを求めることができます。

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ARPパケット

ARPパケットの内容は次の通りです。

項目名 ビット 説明
ハードウェアタイプ (Hardware
Type)
16 bit ハードウェアの種類。イーサネットの場合は「0x0001」が設定される。
プロトコルタイプ (Protocol
Type)
16 bit プロトコルの種類。IPv4の場合「0x0800」以降の値が設定される
ハードウェア長 (Hardware
Length)
8 bit MACアドレスの長さを表す。イーサネットの場合は「6」が設定される
プロトコル長 (Protocol
Length)
8 bit IPアドレスの長さを表す。IPv4の場合は「4」が設定される
オペレーション(Operation) 16 bit ARPの動作の種類を表すためのコード(1:ARPリクエスト、2:ARPリプライ)
送信元MACアドレス (Sender MAC address) 48 bit 送信元のMACアドレス
送信元IPアドレス (Sender IP address) 32 bit 送信元のIPアドレス
送信先MACアドレス (Target
MAC address)
48 bit 送信先のMACアドレス。ARPリクエストの場合は 「00-00-00-00-00-00」 の値が入る。
送信先IPアドレス (Target
IP address)
32 bit 送信先のIPアドレス。この情報が自分のものであった場合、受信したノードはARPリプライを返す。

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