ARP – Address Resolution Protocol

Was ist eine IP-Adresse?

IP steht für Internetprotokoll und ist eine individuelle Adresse, die ein Gerät im Internet eindeutig identifiziert. Somit bildet das Internetprotokoll die Grundlage dafür, dass Geräte global miteinander kommunizieren können.

Was bedeutet das konkret?

Man stelle sich einen großen Raum mit vielen Menschen vor. Jeder Mensch steht hierbei sinnbildlich für einen Computer und besitzt ein Namensschild mit Vor- sowie Nachnamen, welches die Person eindeutig identifiziert. Möchte ich nun einer anderen Person eine Information in Form eines Datenpakets zukommen lassen, kann ich diese eindeutig am Namen – also der IP-Adresse – identifizieren. Dadurch garantiere ich, dass keine andere Person im Raum die Information erhält. Somit bietet das Internetprotokoll die Grundlage für einen gezielten Informationsaustausch unter allen Anwendern.

Was ist eine MAC-Adresse?

Die MAC-Adresse ist die physikalische Adresse eines Geräts innerhalb eines Netzwerks. Mit Hilfe dieser Adresse lassen sich eintreffende Datenpakete innerhalb eines Netzwerks dem richtigen Gerät zuordnen.

Was bedeutet das konkret?

In einem familiären Haushalt befinden sich mehrere Geräte, beispielsweise Laptops, im selben Netzwerk. Während der Vater an dem Laptop via Homeoffice arbeitet, erkundigt sich der Sohn auf unterschiedlichen Domains über Freizeitmöglichkeiten in seinem Umfeld. Um beiden eine gute User Experience (UX) zu bieten, ist es wichtig, dass die beiden Laptops nur genau die Datenpakete erhalten, welche sie auch angefordert haben. Der Vater möchte auf seinem Bildschirm im Browser nur die Informationen zu seiner Arbeit sehen, während der Junge nur Informationen über Sportvereine lesen möchte. Damit die eingehenden Datenpakete vom Internet dem richtigen Gerät zugeordnet werden, benötigt es innerhalb eines Netzwerks physikalische Adressen der Geräte – eben das sind die MAC-Adressen.

Was bedeutet ARP – Address Resolution Protocoll?

ARP steht für Address Resolution Protocol. Hierbei handelt es sich um ein Netzwerkprotokoll, das auf Schicht 2 des OSI-Modells referiert. Dieses Protokoll wird benötigt, um innerhalb eines Local Area Network (LAN) Datenpakete zwischen einzelnen Hosts zu verschicken. Dem IPv4 Protokoll fehlt aufgrund seiner beschränkten Länge die Möglichkeit, die Geräteadresse zu speichern. Deshalb wird das ARP und dessen Cache Mechanismus hierfür genutzt.

Was bedeutet das konkret?

Das ARP-Protokoll ermöglicht den Datenaustausch einzelner Laptops in einem Netzwerk, beispielsweise innerhalb eines Büros oder Haushalts.

Wie funktioniert ARP – Address Resolution Protocoll?

Ein Beispielszenario: Es wird ein Netzwerk mit 2 Geräten betrachtet. Beide Elternteile befinden sich mit ihren Laptops zu Hause im selben Netzwerk. Die Geräte besitzen hierbei folgenden Attribute:

Beispielszenario mit zwei Geräten

• Die beiden Geräte, hier Hosts, sind per Ethernet in einem „Local Area Network“ kurz LAN miteinander verbunden.

• Angenommen Host A (der Vater) möchte ein Bild aus dem letzten Sommerurlaub an Host B (die Mutter) zusenden. Die Quell- beziehungsweise Source-IP-Adresse des Vaters ist 192.168.42.1, die Zieladresse der Mutter lautet 192.168.42.2.

• Da Ethernet verwendet wird, muss das IP-Paket in ein Ethernet-Frame gepackt werden. Die Sicherungsschicht von Host A benötigt dafür die MAC-Adresse von Host B. Die MAC-Adresse von Host B ist jedoch Host A zum jetzigen Zeitpunkt nicht bekannt.

• Wenn Host A das ARP-Protokoll benutzt, sendet er zunächst ein ARP-Request an alle Teilnehmer des Netzwerks, sprich an alle Geräte innerhalb der Familie. Dieser ARP-Request beinhaltet sowohl die IP- als auch die MAC-Adresse des Vaters sowie die Ziel-/ IP-Adresse der Mutter.

• Jedes Gerät innerhalb des Netzwerks erhält die Anfrage und speichert sich die Daten des Vaters ab, womit ein Eintrag in die eigene ARP-Tabelle erstellt wird. Durch diese Anfrage an alle Laptops innerhalb des Netzwerks können sich die Geräte im Haushalt „kennenlernen“. Dadurch fällt es den Geräten später leichter, mit anderen Geräten des Haushalts zu kommunizieren.

• In diesem Fall fühlt sich lediglich das Gerät der Mutter angesprochen, da dieses die jeweilige Zieladresse, also IP-Adresse, besitzt. Der Laptop von Host B (der Mutter) kennt nun sowohl die IP- als auch die MAC-Adresse von Host A (des Vaters) und sendet diesem als Antwort die eigene MAC-Adresse zurück.

• Hierdurch kann nun das Gerät des Vaters den Laptop der Mutter eindeutig identifizieren und ihr das Bild aus dem letzten Sommerurlaub übermitteln.