[Network] #10 ARP

2024-10-07 2 분 소요

[혼자 공부하는 네트워크↗️], 컴퓨터 네트워킹: 하향식 접근 (제8판)을 바탕으로 정리한 글입니다.

1. ARP (Address Resolution Protocol)

ARP이란, IP 주소를 통해 MAC 주소를 알아내는 프로토콜을 의미한다.

동일 네트워크 내에 있는 송수신 대상의 IP 주소를 통해 MAC 주소를 알아낼 수 있다.

가정
- 호스트 A는 호스트 B와 동일한 네트워크에 속해 있다.
- 호스트 A는 호스트 B의 IP 주소는 알고 있지만, MAC 주소는 모른다.
- 이 상황에서 호스트 A가 호스트 B의 MAC 주소를 알아내기 위한 과정을 살펴보자

호스트 A는 호스트 B의 MAC 주소를 모르기 때문에, 네트워크에 ARP 요청을 보낸다.
이 ARP 요청은 브로드캐스트 메시지로 전송되며, 네트워크에 있는 모든 호스트가 수신한다.
이 브로드캐스트 메시지는 ARP 요청이라는 ARP 패킷이다.
이 메시지에는 호스트 B의 IP 주소가 포함되어 있으며, “이 IP 주소를 가진 호스트는 자신의 MAC 주소를 알려달라”는 메시지가 담겨 있다.

호스트 B 외에 나머지 호스트는 자신의 IP 주소가 아니므로 응답하지 않고 무시한다.
호스트 B는 자신의 IP 주소와 일치하는 요청이기 때문에, 자신의 MAC 주소를 포함한 ARP 응답을 유니캐스트 메시지로 호스트 A에게 전송한다.
이 유니캐스트 메시지는 ARP 응답이라는 ARP 패킷이다.
이 메시지를 수신한 A는 B의 MAC 주소를 알게 된다.

ARP 패킷이란?

ARP 요청과 ARP 응답은 “ARP 패킷”을 주고받는 과정이다.
즉, ARP 요청 및 응답 과정에서 송수신되는 패킷을 의미하며, 이 패킷에는 다음과 같은 정보가 포함된다.
- 오퍼레이션 코드: ARP 요청의 경우 1, ARP 응답의 경우 2
- 송신지 하드웨어주소, 수신지 하드에어 주소: 송수진지의 MAC 주소 명시
- 송신지 프로토콜 주소, 수신지 프로토콜 주소: 송수진지의 IP 주소 명시

호스트 A는 호스트 B의 MAC 주소를 알아내고, 이를 자신의 ARP 테이블에 기록한다.
이후 호스트 A는 호스트 B와 다시 통신할 때 ARP 요청을 보내지 않고, ARP 테이블을 참조하여 바로 MAC 주소를 사용해 데이터를 전송할 수 있다.

ARP 테이블이란?

ARP 요청-응답을 통해 알게 된 IP 주소와 MAC 주소의 연관 관계를 기록해두는 테이블을 말한다.
- ARP 테이블에 등록된 호스트에 대해선 ARP 요청을 보낼 필요가 없어진다.
- ARP 테이블은 일정 시간이 지나면 삭제되며, 임의 삭제도 가능하다.

ARP 테이블 확인해보기

윈도우 CMD나 맥OS 터미널에서 arp -a를 입력해 ARP 테이블을 확인할 수 있다.

통신하고자 하는 호스트 A와 B가 다른 네트워크에 속해 있을 경우 어떻게 MAC 주소를 알아낼 수 있을까?

① 호스트 A가 라우터 A의 MAC 주소를 모를 경우, ARP 요청-ARP 응답 과정을 통해 라우터 A의 MAC 주소를 알아낸 뒤, 이를 향해 패킷을 전송한다.

② 라우터 A가 라우터 B의 MAC 주소를 모를 경우, ARP 요청-ARP 응답 과정을 통해 라우터 B의 MAC 주소를 알아낸 뒤, 이를 향해 패킷을 전송한다.

③ 라우터 B가 호스트 B의 MAC 주소를 모를 경우, ARP 요청-ARP 응답 과정을 통해 호스트 B의 MAC 주소를 알아낸 뒤, 이를 향해 패킷을 전송한다.

이처럼 다른 네트워크에 속해있을 경우 ARP는 네트워크별로 수행된다.