ARP - Address Resolution Protocol
Was ist ARP?
ARP (Address Resolution Protocol) ist ein Netzwerkprotokoll, das dafür zuständig ist herauszufinden, welche Geräte im lokalen Netzwerk erreichbar sind und wo sie sich befinden. Das Protokoll löst IP-Adressen in MAC-Adressen auf, damit die Kommunikation auf Layer 2 (Data Link Layer) stattfinden kann.
Funktionsweise von ARP
Das Problem ohne ARP
PC A (192.168.1.10)
┌─────────────────┐
│ "Ich möchte mit │
│ 192.168.1.20 │
│ kommunizieren" │
│ │
│ ❓ Aber welche │
│ MAC-Adresse hat │
│ dieses Gerät? │
└─────────────────┘
ARP Request (Broadcast)
Wenn ein PC mit einem anderen Gerät kommunizieren möchte, sendet er einen ARP Request als Broadcast an alle Geräte im lokalen Netzwerk:
Netzwerk: 192.168.1.0/24
PC A Switch PC B
┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐
│192.168. │ │ │ │192.168. │
│1.10 │ │ │ │1.20 │
│MAC: │ │ │ │MAC: │
│AA:BB:CC │────────────┤ ├───────────────│DD:EE:FF │
│ │ │ │ │ │
└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘
│ │
│ ARP Request (Broadcast) │
│ "Wer hat IP 192.168.1.20?" │
├───────────────────────────────────────────────┤
│ Destination MAC: FF:FF:FF:FF:FF:FF │
│ Source MAC: AA:BB:CC:DD:EE:FF │
│ Target IP: 192.168.1.20 │
│ Sender IP: 192.168.1.10 │
ARP Reply (Unicast)
Das Zielgerät antwortet mit einem ARP Reply direkt an den Absender:
PC A Switch PC B
┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐
│192.168. │ │ │ │192.168. │
│1.10 │ │ │ │1.20 │
│MAC: │ │ │ │MAC: │
│AA:BB:CC │◄──────────┤ ├───────────────│DD:EE:FF │
│ │ │ │ │ │
└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘
│ │
│ ARP Reply (Unicast) │
│ "Ich bin 192.168.1.20!" │
├───────────────────────────────────────────────┤
│ Destination MAC: AA:BB:CC:DD:EE:FF │
│ Source MAC: DD:EE:FF:GG:HH:II │
│ Target IP: 192.168.1.10 │
│ Sender IP: 192.168.1.20 │
ARP-Tabelle (ARP Cache)
Nach dem ARP-Austausch speichert jeder PC die gelernten Zuordnungen in seiner ARP-Tabelle:
PC A's ARP-Tabelle
┌─────────────────┬───────────────────┬─────────────────┐
│ IP-Adresse │ MAC-Adresse │ Typ │
├─────────────────┼───────────────────┼─────────────────┤
│ 192.168.1.1 │ 11:22:33:44:55:66 │ Dynamisch │
│ 192.168.1.20 │ DD:EE:FF:GG:HH:II │ Dynamisch │
│ 192.168.1.30 │ 99:AA:BB:CC:DD:EE │ Dynamisch │
└─────────────────┴───────────────────┴─────────────────┘
ARP-Prozess im Detail
Schritt 1: IP-Paket soll versendet werden
┌─────────────────────────────────────┐
│ Anwendung möchte Daten an │
│ 192.168.1.20 senden │
└─────────────────────────────────────┘
│
▼
Schritt 2: ARP-Tabelle prüfen
┌─────────────────────────────────────┐
│ Ist MAC-Adresse für 192.168.1.20 │
│ bereits bekannt? │
└─────────────────────────────────────┘
│ │
JA │ │ NEIN
▼ ▼
┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────┐
│ Paket direkt │ │ ARP Request senden │
│ versenden │ │ (Broadcast) │
└─────────────────────┘ └─────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────┐
│ ARP Reply empfangen │
│ MAC-Adresse lernen │
└─────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────┐
│ ARP-Tabelle │
│ aktualisieren │
└─────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────┐
│ Paket versenden │
└─────────────────────┘
Verschiedene ARP-Typen
1. Standard ARP (IPv4)
- Löst IPv4-Adressen in MAC-Adressen auf
- Funktioniert nur im lokalen Netzwerksegment
2. Proxy ARP
Netzwerk A Router Netzwerk B
192.168.1.0/24 (Proxy ARP) 192.168.2.0/24
PC A ───────────── Router ───────────── PC B
192.168.1.10 192.168.1.1 192.168.2.10
192.168.2.1
PC A fragt: "Wer hat 192.168.2.10?"
Router antwortet: "Ich!" (mit seiner MAC-Adresse)
3. Gratuitous ARP
PC sendet ARP Request für seine EIGENE IP-Adresse
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ Zweck: │
│ • IP-Duplikate erkennen │
│ • ARP-Tabellen anderer Geräte aktualisieren │
│ • Nach IP-Änderung das Netzwerk informieren │
└─────────────────────────────────────────────────┘
ARP-Sicherheitsprobleme
ARP Spoofing/Poisoning
Normaler Betrieb:
PC A ←──────── Switch ──────→ PC B
ARP: "B = MAC:DD:EE:FF"
Angriff durch Attacker:
PC A ←──────── Switch ──────→ PC B
↑ ↑
│ ARP Reply │
│ "B = MAC: │
└─ 99:88:77" │
(Falsch!) │
│
[Attacker]
MAC: 99:88:77
ARP-Befehle (Windows/Linux)
ARP-Tabelle anzeigen
# Windows
arp -a
# Linux
arp -a
ip neighbor show
ARP-Eintrag hinzufügen
# Windows
arp -s 192.168.1.20 dd-ee-ff-gg-hh-ii
# Linux
arp -s 192.168.1.20 dd:ee:ff:gg:hh:ii
ARP-Cache leeren
# Windows
arp -d *
# Linux
ip neighbor flush all
Zusammenfassung
| Aspekt | Beschreibung |
|---|---|
| Zweck | IP-Adressen in MAC-Adressen auflösen |
| Bereich | Nur lokales Netzwerksegment |
| Methode | Broadcast Request, Unicast Reply |
| Cache | Temporäre Speicherung der Zuordnungen |
| Sicherheit | Anfällig für Spoofing-Angriffe |
| Protokoll-Layer | Layer ⅔ Übergang |
ARP ist ein essentielles Protokoll für die Ethernet-Kommunikation und ermöglicht es Geräten, sich im lokalen Netzwerk zu finden und miteinander zu kommunizieren.