Address Resolution Protocol (ARP)

Netzwerkprotokoll zur Ermittlung der physikalischen Adresse (MAC) zu einer bekannten Netzwerkadresse (IP).
Hinterlegt diese Zuordnung in den ARP-Tabellen (ARP-Cache) der beteiligten Rechner.

Verwendungen

MAC-Adressen werden vom Hersteller vergeben und sind theoretisch weltweit eindeutig.
IP-Adressen (32 Bit) werden von der IANA (Internet Assigned Numbers Authority) zugeteilt.
Da IPv4-Adressen nur 32 Bit lang sind, können die 48 Bit langen MAC-Adressen nicht direkt abgebildet werden.
Es besteht keine feste mathematische Beziehung zwischen MAC- und IP-Adressen.
Vor dem Senden eines IP-Pakets im selben Subnetz muss dieses in einen Ethernet-Frame verpackt werden.
Dazu muss der Sender die Ziel-MAC-Adresse kennen.
Ist diese unbekannt, ermittelt der Rechner sie mithilfe von ARP.

ARP-Anforderung (ARP Request):
- Wird als Broadcast (Ziel-MAC: ff-ff-ff-ff-ff-ff) an alle Computer des lokalen Netzwerkes gesendet.
- Enthält die MAC- und IP-Adresse des Senders sowie die IP-Adresse des gesuchten Ziels.
- Ziel-MAC-Adresse im ARP-Feld wird mit 00-00-00-00-00-00 gefüllt (Platzhalter für die Suche).
ARP-Antwort (ARP Reply):
- Nur der Computer mit der passenden Empfänger-IP-Adresse antwortet.
- Er sendet seine MAC- und IP-Adresse zurück (per Broadcast oder Unicast).
Eintragung:
- Der Anfragende trägt die Kombination in seine ARP-Tabelle (ARP-Cache) ein.
- Auch der Zielrechner sollte die Daten des Anfragenden speichern (Vorbereitung für Rückantwort).

Besteht aus IP-Adresse, MAC-Adresse, Eintragungszeitpunkt und Gültigkeitsdauer.
Die Verweildauer im Cache ist implementierungsabhängig (bei Linux oft ca. 5 Minuten).
Jede Nutzung eines Eintrags verlängert dessen Ablaufzeit.

ARP-Nachrichtenformat am Beispiel Ethernet-MAC-Adressen und IPv4-Adressen
octet offset	0	1
0	Hardwareadresstyp
2	Protokolladresstyp
4	Hardwareadressgröße	Protokolladressgröße
6	Operation
8	Quell-MAC-Adresse (erste 2 Bytes)
10	(nächste 2 Bytes)
12	(letzte 2 Bytes)
14	Quell-IP-Adresse (erste 2 Bytes)
16	(letzte 2 Bytes)
18	Ziel-MAC-Adresse (erste 2 Bytes)
20	(nächste 2 Bytes)
22	(letzte 2 Bytes)
24	Ziel-IP-Adresse (erste 2 Bytes)
26	(letzte 2 Bytes)

Hardwareadresstyp (2 Byte): Typ der MAC-Adresse im Paket (Ethernet: 1).
Protokolladresstyp (2 Byte): Protokolltyp der angeforderten Adresse (IPv4: 0x0800).
Hardwareadressgröße (1 Byte): Größe der MAC-Adresse (Ethernet: 6).
Protokolladressgröße (1 Byte): Größe des Protokolls (IPv4: 4).
Operation (2 Byte): Wert der Operation (1 = ARP-Anforderung, 2 = ARP-Antwort).
Quell-MAC-Adresse (6 Byte): MAC-Adresse des Senders bzw. antwortenden Hosts.
Quell-IP-Adresse (4 Byte): IP-Adresse des Senders bzw. antwortenden Hosts.
Ziel-MAC-Adresse (6 Byte): In Anforderung Broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF), in Antwort MAC des Anfragenden.
Ziel-IP-Adresse (4 Byte): IP-Adresse des gesuchten Hosts bzw. des Anfragenden.

ip neighbor show (oder ip neigh): Zeigt die aktuelle ARP-Tabelle an (Nachfolger von arp -n).
ip neighbor flush dev eth0: Löscht alle Einträge für ein bestimmtes Interface.
arping: Manuelles Versenden von Anforderungen (z.B. für IP-Konfliktprüfung).

Funktion	Veraltet (net-tools)	Aktuell (iproute2)
Tabelle anzeigen	arp -n	ip neigh
Eintrag löschen	arp -d IP	ip neigh del IP dev Interface
Eintrag hinzufügen	arp -s IP MAC	ip neigh add IP lladdr MAC dev Interface nud reachable

Der Client schickt eine ARP-Request an alle Clients im Netz.
Alle erhalten und überprüfen den Request.
Der angesprochene Client antwortet mit einem ARP-Reply inklusive seiner MAC-Adresse.

Anwendungsfall: Paket-Hol- und Lieferdienst.
Beteiligte Ebenen:
- „3“: Person A versendet Paket an Person B (Name bekannt).
- „2“: Transportdienst (Hausadresse/MAC benötigt).
Komfort: Versender muss nur Namen wissen, Paketdienst nutzt Adressbuch (Cache).
Transportvorgang:
- Paket wird bei A abgeholt.
- Fahrer erfragt Zieladresse für B („Wer ist B und wo wohnt er?“) -> ARP.
- Paket wird im Verteilzentrum umgeladen und an Hausadresse von B geliefert.