申論題

4. 位址解析協定（Address Resolution Protocol, ARP）

定義： 位址解析協定（ARP）是一種用於將IP地址解析成物理網絡地址（如MAC地址）的通信協定。ARP協定在IPv4網絡中廣泛使用，使得網絡設備能夠根據IP地址找到對應的物理地址，以實現網絡層到鏈路層的通信。

詳細說明：

• 工作原理：

  • 當一個設備（如計算機或路由器）需要與同一局域網中的另一個設備通信時，它需要知道對方的物理地址（MAC地址）。
  • 如果源設備只有目標設備的IP地址，源設備會在本地網絡中廣播一個ARP請求，請求中包含目標設備的IP地址。
  • 網絡中所有設備都會接收到這個ARP請求，但只有擁有該IP地址的設備會回應ARP請求，回應中包含自己的MAC地址。
  • 源設備接收到回應後，將IP地址與對應的MAC地址存儲在ARP緩存中，以便後續通信使用。

• ARP緩存：

  • 為了減少網絡中的ARP請求數量，設備會將最近解析過的IP地址和對應的MAC地址存儲在ARP緩存中。緩存中的條目通常有一個有限的存活時間，過期後會被刪除。

• ARP消息格式：

  • ARP請求：包含發送者的MAC地址、IP地址，以及目標設備的IP地址。
  • ARP回應：包含目標設備的MAC地址和IP地址。

用途和重要性：

• 局域網通信：ARP是局域網中設備之間通信的基礎，沒有ARP，設備將無法基於IP地址進行通信。
• 動態解析：ARP允許動態解析IP地址到MAC地址，無需手動配置，大大提高了網絡的靈活性和管理效率。
• 網絡管理：ARP數據可以用來監控和管理網絡，檢查設備的連接狀態和網絡配置。

安全性問題：

• ARP欺騙（ARP Spoofing）：
  • 攻擊者可以發送偽造的ARP消息，將自己的MAC地址綁定到其他設備的IP地址上，從而攔截、修改或阻斷網絡流量。
  • 防護措施包括使用ARP綁定和靜態ARP表，網絡交換機啟用動態ARP檢查（Dynamic ARP Inspection, DAI）等。

實際應用：

• 家庭網絡：家用路由器和電腦使用ARP來解析和通信，例如，電腦發送ARP請求找到路由器的MAC地址，以發送網絡流量。
• 企業網絡：企業網絡中的交換機、路由器和工作站使用ARP進行設備之間的IP到MAC地址解析，以維持網絡通信的正常運作。