[ARP] ARP(Address Resoultion Protocol) 개념과 동작 방식

: IP 주소는 알지만 MAC 주소는 모르는 상황일 때 사용

• 단말간 통신에서 양쪽 단말은 IP를 이용하여 목적지를 지정하지만 실제 데이터 이동을 위해 MAC 주소를 이용함. ARP는 IP주소와 MAC 주소를 일대일 대응하여 L2에서 목적지를 제대로 찾아갈 수 있도록 도와줌
• arp 테이블로 정리하고 Destination IP에 맞는 destination의 MAC 주소로 전달함. 

ARP 동작방식

1. 동일 네트워크인 경우 PC1 -> PC2  

PC1# ping 10.1.1.12/24

PC1이 PC2로 ARP Reply를 보내게 되는데 PC1과 PC2는 10.1.1.0/24로 같은 대역이다. 그래서 Broadcast를 뿌리면 된다. (Broadcast[같은 대역은 다 감] 는 다른 대역으로는 안 나간다.)

L2는 Mac Learning으로 Switch 포트에 어떤 MAC 주소가 있는지 안다.

L2 Switch는 ARP Table이 존재하지 않는다(IP는 Layer 3이기 때문)

 

ARP Table은 MAC 주소와 IP 주소 간의 Mapping

MAC Address Table은 MAC 주소와 스위치 포트 간의 Mapping

(MAC Learning : MAC Address Table을 구성하는 과정을 의미.  패킷이 들어올 때는 Src Mac을 달고 들어오니 해당 포트에 해당 맥이 있음을 알게 됨. 그 동작으로 table 생성)

MAC 주소는 1 hop만 유지된다.

 

2. 다른 네트워크 인 경우 PC1 -> PC3

PC1# ping 20.1.1.11/24

- 같은 대역이 아닌경우 무조건 GateWay로 가야함 (GW 의 IP는 아는데 MAC을 몰라서 통신을 못함) -> G/W로 ICMP Request 패킷이 먼저가 아닌 ARP Request 패킷을 보냄

- L2 스위치가 ARP Request 패킷을 수신 ▷ 2계층 장비이므로 프레임 헤더를 까봄.

- 목적지 MAC이 브로드캐스트인 것을 확인하고 모든 포트로 이 패킷을 Flooding함 ▷  라우터 1로 ARP Request 패킷이 흘러가고 라우터가 수신함.

- Router 1은 ARP Request안 IP가 본인인 것을 알고 ARP Reply로 자신의 MAC을 PC1에게 알려줌. PC1은 라우터의 MAC 주소를 ARP 캐시 테이블에 저장하고, 데이터를 전송할 때 해당 라우터의 MAC 주소를 이용하여 통신

 

- PC1은 ARP Reply를 응답받고 게이트웨이 주소를 알아낸 자신의 ARP Table에 저장 후 그 정보를 참조해 ICMP Request 패킷을 송신함.

- Router 1은 ICMP Request Packet을 수신받음.

- ICMP 는 3,4계층에 속하는 프로토콜이므로 라우터는 이 패킷의 IP 헤더를 참고함.

- 라우터 1은 대역이 다른 이 IP가 라우팅 가능한 대역인지 자신의 라우팅 테이블을 살펴봄 (R1에 static이 설정되어 있어서 R1은 라우팅 테이블을 보고 R2로 가야하는 것을 알고 있음.)

 

- 라우터 1은 대역이 다른 이 IP가 라우팅 가능한 대역인지 자신의 라우팅 테이블을 살펴봄.

- R1에 static이 설정되어 있어서 R1은 라우팅 테이블을 보고 R2로 가야하는 것을 알고 있음.

- R1은 R2로 ARP Request Packet을 보냄

 

- R2는 ARP Request안 IP가 본인인 것을 알고 ARP Reply로 자신의 MAC을 R1에게 알려줌.

- R1은 ARP Reply를 응답받고 R2의 MAC을 ARP Table에 저장 후 그 정보를 참조해 ICMP Request 패킷을 송신함.

- Router 2는 ICMP Request Packet을 수신받음.

- ICMP packet의 IP는 변하지 않지만 MAC주소는 보내고 받는 상대의 MAC으로 바뀜