Das Address Resolution Protocol (ARP) ist ein Netzwerkprotokoll, das in IP-basierten Netzwerken weit verbreitet ist. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Kommunikation zwischen Geräten in einem lokalen Netzwerk (LAN) und ermöglicht die Zuordnung von IP-Adressen zu physischen MAC-Adressen.
ARP wird in der Internetschicht des TCP/IP-Protokollstapels verwendet und ist unabhängig von der zugrunde liegenden Netzwerktechnologie. Es ist ein einfach gestaltetes Protokoll, das die MAC-Adressauflösung erleichtert, indem es eine Zuordnungstabelle (ARP-Tabelle oder ARP-Cache) auf jedem beteiligten Gerät pflegt.
Der Zweck von ARP besteht darin, die MAC-Adresse eines Zielsystems zu ermitteln, wenn nur die IP-Adresse bekannt ist. Auf der physischen Ebene eines Netzwerks werden Datenpakete anhand der MAC-Adresse weitergeleitet. Daher ist es wichtig, die MAC-Adresse eines Geräts zu kennen, um effiziente Kommunikation zu ermöglichen.
Wenn ein Gerät Daten an eine bestimmte IP-Adresse senden möchte, überprüft es zuerst seinen ARP-Cache. Dieser Cache enthält Einträge, die IP-Adressen mit den zugehörigen MAC-Adressen verknüpfen. Wenn ein Eintrag für die Ziel-IP-Adresse im Cache vorhanden ist, kann das sendende Gerät die entsprechende MAC-Adresse direkt verwenden und die Kommunikation fortsetzen, ohne ARP verwenden zu müssen.
Wenn jedoch kein Eintrag im ARP-Cache vorhanden ist, muss das sendende Gerät eine ARP-Anfrage senden, um die MAC-Adresse des Ziels zu ermitteln. Die ARP-Anfrage ist eine Broadcast-Nachricht, die an alle Geräte im lokalen Netzwerk gesendet wird. Sie enthält die IP-Adresse des Ziels und die MAC-Adresse des sendenden Geräts.
Alle Geräte im Netzwerk empfangen die ARP-Anfrage, aber nur das Gerät mit der angeforderten IP-Adresse antwortet mit einer ARP-Antwort. Die ARP-Antwort enthält die MAC-Adresse des antwortenden Geräts. Die Antwort wird normalerweise direkt an den ursprünglichen Sender gesendet, da die MAC-Adresse des sendenden Geräts in der ARP-Anfrage enthalten war.
Sobald das sendende Gerät die ARP-Antwort empfangen hat, aktualisiert es seinen ARP-Cache mit der MAC-Adresse des Ziels. Dadurch kann es in Zukunft direkt mit diesem Gerät kommunizieren, ohne ARP-Anfragen stellen zu müssen.
Es ist wichtig zu beachten, dass ARP ein vertrauensbasiertes Protokoll ist, bei dem keine Überprüfung der Identität oder der Zuverlässigkeit der empfangenen ARP-Antworten erfolgt. Dies macht das Protokoll anfällig für ARP-Spoofing-Angriffe, bei denen ein Angreifer gefälschte ARP-Antworten sendet, um den Datenverkehr umzuleiten oder abzuhören.
Um solche Angriffe zu verhindern, werden Sicherheitsmechanismen wie ARP-Cache-Überwachung, ARP-Paketsignierung und ARP-Paketsignaturüberprüfung eingesetzt.
Vorteile von ARP:
Einfache Adressauflösung: ARP ermöglicht eine einfache und effiziente Zuordnung von IP-Adressen zu physischen MAC-Adressen. Dadurch können Geräte im Netzwerk problemlos miteinander kommunizieren, ohne dass der Benutzer manuell die MAC-Adressen konfigurieren muss.
Plattformunabhängigkeit: ARP ist unabhängig von der zugrunde liegenden Netzwerktechnologie und kann in verschiedenen Arten von Netzwerken eingesetzt werden, solange sie das IP-Protokoll unterstützen. Es funktioniert sowohl in kabelgebundenen als auch drahtlosen Netzwerken.
Effiziente Kommunikation: Durch die Verwendung von ARP kann die Kommunikation zwischen Geräten im lokalen Netzwerk beschleunigt werden. Sobald eine MAC-Adresse für eine bestimmte IP-Adresse ermittelt wurde, können Datenpakete direkt an diese MAC-Adresse gesendet werden, ohne dass Broadcasts oder zusätzliche Protokolle erforderlich sind.
Automatische Aktualisierung des ARP-Caches: ARP-Caches werden automatisch aktualisiert, wenn Geräte im Netzwerk ihre IP-Adressen oder MAC-Adressen ändern. Dies gewährleistet eine korrekte Adressauflösung, selbst wenn sich die Netzwerktopologie ändert.
Nachteile von ARP:
Sicherheitsrisiken: Da ARP keine Überprüfung der Identität oder Zuverlässigkeit der empfangenen ARP-Antworten durchführt, ist es anfällig für Angriffe wie ARP-Spoofing. Angreifer können gefälschte ARP-Antworten senden und den Datenverkehr umleiten oder abhören. Es erfordert zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen, um solche Angriffe zu verhindern.
Skalierbarkeit: ARP ist für den Einsatz in kleinen bis mittelgroßen Netzwerken konzipiert. In größeren Netzwerken kann die Effizienz von ARP aufgrund des erhöhten Broadcast-Traffics und der Anzahl der ARP-Anfragen beeinträchtigt werden.
Fehlende Unterstützung für Netzwerksegmentierung: ARP arbeitet auf der Ebene des lokalen Netzwerks und kann nicht über Netzwerksegmente hinweg kommunizieren. Wenn sich Geräte in verschiedenen Subnetzen befinden, wird zusätzliche Routing-Funktionalität benötigt, um die Kommunikation über verschiedene Netzwerksegmente hinweg zu ermöglichen.
Fehlende Unterstützung für IPv6 Multicast: ARP wurde für IPv4 entwickelt und unterstützt keine Multicast-Adressauflösung für IPv6. Für die Adressauflösung in IPv6-Netzwerken wird das Neighbor Discovery Protocol (NDP) verwendet.
Insgesamt ist ARP ein grundlegendes und unverzichtbares Protokoll für die Kommunikation in lokalen Netzwerken. Es ermöglicht die dynamische Zuordnung von IP-Adressen zu MAC-Adressen und gewährleistet so eine effiziente und nahtlose Kommunikation zwischen den Geräten in einem Netzwerk.
