네트워크 계층 모델 - 3계층, ARP 프로토콜

ARP 프로토콜이란?

ARP 프로토콜은 같은 대역의 디바이스와 통신 시 디바이스의 MAC 주소를 알지 못할 때 IP 주소를 통해 MAC 주소를 받아오기 위한 프로토콜이다.

ARP 프로토콜의 통신 과정

1. 요청 보내기

ARP 프로토콜은 OSI 7계층 중 3계층 프로토콜이므로 2계층 프로토콜인 Ethernet 프로토콜에 의해 캡슐화된다.

이때 2계층 Ethernet 프로토콜에는 도착지 MAC 주소와 출발지 MAC 주소를 작성해야 하는데, 도착지 MAC 주소를 알지 못하므로 브로드캐스트(1:1:1:1:1:1)로 보낸다.

3계층 ARP 프로토콜은 동작코드를 요청인 1번으로 작성하고 도착지 MAC 주소는 0:0:0:0:0:0 으로 비워둔다.

1. 스위치에 의한 분기

출발지 디바이스가 요청을 보내면 네트워크 대역 내부의 2계층 디바이스인 스위치가 프로토콜을 받는다. 스위치는 2계층 프로토콜까지만 디캡슐레이션한다.

출발지 디바이스가 브로드캐스트로 보냈음을 확인했으므로 스위치는 네트워크 대역 내부의 모든 다른 디바에스에게 출발지 요청을 보내준다.

1. 브로드캐스트 수신

스위치로부터 요청을 전달 받은 모든 디바이스는 2계층 프로토콜부터 디캡슐레이션한다. 브로드캐스트로 왔으므로 안심하고 3계층 프로토콜까지 디캡슐레이션한다.

3계층 ARP 프로토콜에 작성된 도착지 IP 주소와 자기 자신의 IP 주소를 비교한다. 이때 같지 않다면 요청 패킷을 삭제한다.

만약 같다면 출발지 요청이 자기 자신에게 왔다는 것을 확인했으므로 응답을 보낸다.

1. 응답 보내기

2계층 Ethernet 프로토콜의 출발지 MAC 주소에는 자기 자신의 MAC 주소를 작성하고 도착지 MAC 주소에는 최초에 요청을 보낸 출발지 MAC 주소를 작성한다.

3계층 ARP 프로토콜의 동작코드는 응답인 2번으로 작성하고 출발지 정보와 도착지 정보도 Ethernet 프로토콜에서와 같이 자기 자신과 최초 출발지로 작성하여 인캡슐레이션한다.

1. ARP 테이블 작성

위와 같이 프로토콜을 보내면 최초 요청을 보냈던 출발지 디바이스는 응답을 받아 알고 싶어했던 MAC 주소를 드디어 얻어낼 수 있게 된다.

여기서 끝이 아니라 이렇게 얻어낸 MAC 주소를 ARP 테이블에 IP 주소와 함께 매핑하여 캐싱한다. 정보를 잠시 저장해두고 이후 네트워킹에 필요할 때 참조하여 사용한다.

Reference

[따라學IT] 05. 통신하기 전 반드시 필요한 ARP 프로토콜