Computernetzwerke

sich IPv6 allerdings noch nicht so, wie ursprünglich vorgesehen, durchgesetzt, obwohl alle aktuellen Betriebssysteme über einen Dual IP Stack verfügen und beide Versionen damit gleichermaßen unterstützt werden. In lokalen Netzen ist der Einsatz von IPv6 im Prinzip schon seit Längerem möglich, während IPv6-taugliche Router erst jetzt verstärkt auf den deutschen Markt kommen und bisher auch nur relativ wenige Provider ihre DSL-Zugänge mit IPv6 betreiben. Die Telekom hat erst im Jahr 2011 damit begonnen, die Internetzugänge auf IPv6 auszubauen.
    6.5 Address Resolution Protocol - ARP
    Das Address Resolution Protocol (ARP) arbeitet wie das IP auf der Internetschicht, was auch für die noch folgenden Protokolle wie ICMP, IGMP und RIP gilt. Obwohl diese auf der gleichen Schicht wie das Internet Protocol (IP) lokalisiert sind, bauen sie auf IP auf; sie werden von IP nur so behandelt, als ob sie Protokolle einer höheren Schicht wären.
    Für den Zuordnungsvorgang einer Hardware-Adresse (MAC: 48 Bit) zu einer IP-Adresse (32 Bit) wird das Address Resolution Protocol verwendet. Es gibt auch den umgekehrten Fall, dass also eine IP-Adresse einer bekannten MAC-Adresse zuzuordnen ist, was mithilfe des Reverse Address Resolution Protocol durchgeführt wird. RARP wird beispielsweise bei Arbeitsstationen (Thin Clients) eingesetzt, die keine eigenen Laufwerke besitzen und sich beim Boot eine IP-Adresse von einem im Netzwerk befindlichen RARP-Server anfordern müssen. Prinzipiell kann ARP für viele verschiedene Adressenumsetzungen zum Einsatz kommen, wobei im Folgenden die Umsetzung von IP- in Ethernet-Adressen etwas näher betrachtet wird.
0
8
16 31
Hardware-Typ
Protokoll-Typ
HW-Länge
Protokoll-Länge
Operation
S ender-Hardware-Adresse, Bytes 0-3
S ender-Hardware-Adresse, Bytes 4-5
Sender-Protokoll-Adresse, Bytes 0-1
Sender-Protokoll-Adresse, Bytes 2-3
Empfànger-Hardware-Adresse, Bytes 0-1
Empfanger-Hardware-Adresse, Bytes 2-5
Empfänger-Protokoll-Adresse, Bytes 0-3
    Abbildung 6.8: Der ARP-Protokoll-Header
    Der ARP-Header folgt dem Ethernet-Header, der die Empfänger- und Sender-HardwareAdressen (48 Bit) überträgt. Der Protokolltyp wird zur Unterscheidung des verwendeten höheren Kommunikationsprotokolls verwendet, das bei Ethernet den Wert 0x0800 aufweist.
    Es sind zahlreiche Hardware-Typen definiert, die die jeweilige Datenstruktur, das Übertragungsmedium und die Übertragungsgeschwindigkeit kennzeichnen, wie etwa Typ 1: 10 MBit/s-Ethernet, Typ 7: ARCNET, Typ 11: LocalTalk, Typ 15: Frame Relay oder auch Typ 21: ATM.
    Die Bits HW-Länge (Hardware) sowie Protokoll-Länge definieren die Länge der jeweiligen Hardware-Adressen, wobei HW-Länge bei Ethernet stets den Wert 06 aufweist und Protokoll-Länge bei IP den Wert 04.
    Die Operation-Bytes bestimmen den Typ des ARP-Pakets. Typ 1 bedeutet ARP Request (Anfrage) und Typ 2 ARP Reply (Antwort). Für die umgekehrte Funktion (RARP) werden Typ 3 RARP Request und Typ 4 RARP Reply eingesetzt.
    Der eigentliche ARP-Header liefert zunächst die Hardware-Adresse des Senders, die mit der Ethernet-Adresse identisch ist, und es folgt daraufhin die Protokolladresse (IP-Adresse) des Senders.
    Die letzten Bytes sind demnach die Hardware-Adresse des Empfängers und seine IP-Adresse. Bei einem ARP-Request ist die Empfänger-Hardware-Adresse jedoch noch nicht bekannt, sodass dieses Feld mit einer zufälligen Zahl beschrieben wird (Garbage Number). Erst bei der Antwort (ARP Reply) wird hier die korrekte Hardware-Adresse eingesetzt.
    Der Prozess für die Adressauflösung läuft zusammengefasst wie folgt ab:
    1. ARP überprüft zunächst den ARP-Cache. Dies ist ein lokaler Zwischenspeicher, der IP-Adressen enthält, die bereits in MAC-Adressen aufgelöst worden sind.
    2. Es wird eine Rundsendung (Broadcast) nach dem Schema »Wie lautet die MACAdresse des PC mit der IP-Adresse x.y.z ?« im Netz verschickt.
    3. Die Rundsendung wird von allen eingeschalteten Geräten empfangen, und diese vergleichen die gesuchte Adresse mit der eigenen.
    4. Bei Übereinstimmung der IP-Adresse antwortet das entsprechende Gerät mit der jeweiligen MAC-Adresse.
    5. Die MAC-Adresse des gesuchten Gerätes wird im ARP-Cache des anfragenden PC eingetragen, woraufhin die Netzwerkkommunikation beginnen kann.
    Der Sinn und Zweck des ARP-Cache liegt darin, die Anzahl der Rundsendungen zu reduzieren, da diese einen nicht unerheblichen »Netzwerkverkehr« verursachen können.
    Informationen über den lokalen