Che cos’è ARP (Address Re­so­lu­tion Protocol)?

Per poter inviare i pacchetti nelle reti TCP/IP, un mittente ha bisogno so­prat­tut­to di tre in­for­ma­zio­ni relative all’host a cui ci si indirizza: la maschera di sottorete, l’indirizzo IP e l’indirizzo MAC (chiamato anche indirizzo hardware o fisico). I di­spo­si­ti­vi di rete ricevono la vostra maschera di rete e l’indirizzo IP au­to­ma­ti­ca­men­te e in modo fles­si­bi­le, nel momento in cui si collegano a una rete. A questo scopo i di­spo­si­ti­vi di co­mu­ni­ca­zio­ne di tra­smis­sio­ne, come router o hub, ricorrono al pro­to­col­lo DHCP. Nelle reti locali si possono inserire entrambi i dati anche ma­nual­men­te. Invece l’indirizzo hardware viene assegnato dal pro­dut­to­re del ri­spet­ti­vo di­spo­si­ti­vo e collegato solo grazie all’Address Re­so­lu­tion Protocol (ARP) con un preciso indirizzo IP.

L’Address Re­so­lu­tion Protocol (in italiano “Pro­to­col­lo di ri­so­lu­zio­ne degli indirizzi”) è stato spe­ci­fi­ca­to nello standard RFC 826 per mettere in atto la ri­so­lu­zio­ne degli indirizzi IPv4 in indirizzi MAC. ARP risulta ir­ri­nun­cia­bi­le per la tra­smis­sio­ne di dati nelle reti ethernet per due motivi: il primo è che si possono inviare agli host di de­sti­na­zio­ne de­si­de­ra­ti i singoli frame di dati (chiamati anche ethernet frame) di un pacchetto IP solo grazie all’indirizzo hardware; il pro­to­col­lo Internet non può infatti risalire a questi indirizzi fisici au­to­no­ma­men­te. La seconda ragione è che al pro­to­col­lo IPv4 manca la pos­si­bi­li­tà di me­mo­riz­za­re gli indirizzi dei di­spo­si­ti­vi, per via della sua limitata lunghezza. Con un proprio mec­ca­ni­smo di caching ARP c’è la giusta soluzione anche per questo. Per il più nuovo IPv6 vengono prese le relative funzioni dal Neighbor Discovery Protocol (NDP).

Al momento della ri­so­lu­zio­ne dell’indirizzo tramite ARP è es­sen­zia­le di­stin­gue­re se l’indirizzo IP dell’host di de­sti­na­zio­ne si trovi nella stessa rete locale o in un’altra sottorete. Se quindi l’indirizzo MAC deve essere assegnato a un preciso IP, avviene prima di tutto un’ispezione della maschera di sottorete.

Se l’IP risiede nella rete locale, nel primo passaggio viene con­trol­la­to se la cache ARP presenti già il ri­spet­ti­vo record.

Se all’indirizzo IP è stato già assegnato il suo cor­ri­spon­den­te fisico, questo verrà uti­liz­za­to per l’in­di­riz­za­men­to. Se così non fosse, il mittente invia una richiesta ARP (ARP Request) con l’IP di de­sti­na­zio­ne a tutti gli host nella rete. A questo scopo utilizza l’indirizzo ARP Broadcast FF:FF:FF:FF:FF:FF come indirizzo di ricezione. Le singole stazioni con­fron­ta­no l’indirizzo IP inserito nella richiesta con il proprio e re­spin­go­no la richiesta se non c’è nessuna cor­ri­spon­den­za. Però se una stazione registra che si tratta del proprio indirizzo, reagisce con una risposta ARP (ARP Reply), tra­smet­ten­do anche l’indirizzo MAC. Entrambe le parti possono ora re­gi­stra­re l’indirizzo IP e MAC del loro in­ter­lo­cu­to­re nella cache, ponendo così le basi per lo scambio di dati.

Se l’host di de­sti­na­zio­ne si trova nella stessa sottorete, il mittente si rivolge allo standard gateway (so­li­ta­men­te il router), rag­giun­gi­bi­le a sua volta tramite la com­bi­na­zio­ne di indirizzo MAC e IP, per cui è perciò ne­ces­sa­rio anche in questo caso l’Address Re­so­lu­tion Protocol. Il gateway accetta il pacchetto dopo la ri­so­lu­zio­ne dell’indirizzo e si occupa infine dell’inoltro all’host di de­sti­na­zio­ne. Per questo motivo analizza prima di tutto l’header IP per ricevere le in­for­ma­zio­ni ne­ces­sa­rie. Infine sfrutta a sua volta le pos­si­bi­li­tà del pro­to­col­lo ARP e risolve così

• di­ret­ta­men­te l’indirizzo fisico del computer di de­sti­na­zio­ne, quando si trova in una sottorete adiacente,

• o l’indirizzo hardware di un altro gateway, quando il computer di de­sti­na­zio­ne si trova in una sottorete eliminata e il percorso del pacchetto non può essere de­ter­mi­na­to ri­cor­ren­do alle tabelle di routing.

Nell’ultimo scenario nominato il pro­ce­di­men­to si ripete così spesso fino a quando il pacchetto non è giunto a de­sti­na­zio­ne o il campo TTL (Time to live) ha accettato il valore 0 nell’header dell’IP.

Se ora volete ag­giun­ge­re au­to­no­ma­men­te la com­bi­na­zio­ne degli indirizzi di un host o eli­mi­nar­la dalle tabelle ARP, avete bisogno dei parametri -s e -d. Se ad esempio dietro l’indirizzo IP 157.55.85.212 si nasconde l’indirizzo fisico 00-aa-00-62-c6-09, create un record statico cor­ri­spon­den­te con il seguente comando:

Al­tret­tan­to ve­lo­ce­men­te viene eliminata questa in­for­ma­zio­ne dalla cache, se al posto del parametro “Delete” la applicate a uno degli indirizzi ar­chi­via­ti:

Al posto di un indirizzo Internet specifico potete anche uti­liz­za­re il se­gna­po­sto * per eliminare tutti i dati salvati nella cache.

A parte la funzione standard pre­sen­ta­ta finora, ci sono una serie di pos­si­bi­li­tà di utilizzo al­ter­na­ti­ve per i pacchetti di messaggi ARP. Così un host può ad esempio anche uti­liz­zar­li per informare gli altri par­te­ci­pan­ti della rete riguardo il proprio indirizzo MAC. A questo scopo invia una richiesta ARP all’indirizzo MAC Broadcast e inserisce il proprio IP sia come indirizzo di origine che di de­sti­na­zio­ne. Visto che ciò accade su proprio impulso, questa variante del pro­to­col­lo viene anche chiamata Gra­tui­tous ARP (in italiano “ARP non richiesto”).  Un messaggio simile auto avviato dell’indirizzo fisico può ad esempio avvenire per i seguenti motivi:

1. I messaggi GARP, per via del loro in­di­riz­za­men­to IP, non provocano in teoria alcuna risposta, al­tri­men­ti ciò par­le­reb­be a favore del fatto che il mittente dell’indirizzo IP uti­liz­za­to ri­sul­te­reb­be assegnato due volte. Se uno degli host con­tat­ta­ti tramite Broadcast reagisce comunque con un messaggio di risposta, ciò sug­ge­ri­sce all’am­mi­ni­stra­to­re di rete una con­fi­gu­ra­zio­ne errata.
2. Gra­tui­tous ARP consente a tutti gli host di re­gi­stra­re l’indirizzo hardware del mittente nella propria cache. Ciò è par­ti­co­lar­men­te van­tag­gio­so se questo indirizzo, ad esempio, è stato cambiato per via di una so­sti­tu­zio­ne della scheda di rete. Di solito i messaggi ARP mo­di­fi­ca­ti vengono sempre inviati durante il boot del computer.
3. I server che sono con­fi­gu­ra­ti per ga­ran­tir­ne la stabilità e risultano quindi dei server so­sti­tu­ti­vi con­di­vi­do­no spesso lo stesso indirizzo IP. Per fare in modo che il traffico dati in casi gravi venga rein­di­riz­za­to al server che entra in azione, questo deve rendere noto agli altri host il suo indirizzo MAC. In questo caso i messaggi GARP si di­mo­stra­no un’opzione ec­cel­len­te.
4. Il Mobile IP consente a un Mobile host di mantenere il proprio indirizzo IP anche nel caso di un cambio di rete. Per questo motivo un co­sid­det­to home agent prende l’IP del Mobile host, quando questo si cancella dalla rete domestica. Per attirare l’at­ten­zio­ne su di sé, invia un messaggio Gra­tui­tous ARP; allo stesso modo il Mobile host si riattiva quando si trova di nuovo nella rete domestica.

Un’altra variante è rap­pre­sen­ta­ta dal Reverse Address Re­so­lu­tion Protocol (RARP) che rovescia prin­ci­pal­men­te la funzione di ARP: non risolve quindi gli indirizzi IP in quelli MAC, bensì il contrario, cioè risolve gli indirizzi MAC in quelli IP. Fanno uso di questa pos­si­bi­li­tà di in­di­vi­dua­re il proprio indirizzo Internet alcuni di­spo­si­ti­vi, in cui non è prevista l’as­se­gna­zio­ne o la me­mo­riz­za­zio­ne per­ma­nen­te (ad esempio nelle work station senza i drive dei dischi rigidi).

Ugual­men­te diffusa è la modifica Proxy ARP che con­fe­ri­sce ai router l’abilità di ri­spon­de­re alle richieste ARP degli altri host. Così la co­mu­ni­ca­zio­ne tra due host è possibile da diverse sottoreti, senza che siano ne­ces­sa­rie delle modifiche alle con­fi­gu­ra­zio­ni di rete dei di­spo­si­ti­vi. Se una richiesta ARP raggiunge un router con Proxy ARP attivato, sarà questo a ri­spon­de­re al posto del vero e proprio computer di de­sti­na­zio­ne. Trasmette il suo indirizzo MAC, così che riceve anche i pacchetti del mittente. Infine il router inoltra i dati all’host di de­sti­na­zio­ne ri­cor­ren­do alle in­for­ma­zio­ni della cache ARP.