Protocolo ARP e RARP: Redes de Computadores e Aplicações

Objetivos

  • Compreender o funcionamento dos protocolos ARP e RARP.
  • Identificar as situações de uso de cada protocolo.
  • Entender a composição das mensagens ARP/RARP e a função de cada campo.

Introdução

As redes baseadas na pilha de protocolos TCP/IP são amplamente utilizadas em diversas aplicações de comunicação digital. Essas redes dependem de dois tipos de endereços para permitir a comunicação entre dispositivos:

  1. Endereço IP (Internet Protocol): É um endereço lógico utilizado para identificar dispositivos em redes locais e globais.
  2. Endereço MAC (Media Access Control): É um endereço físico, único para cada dispositivo de rede, utilizado no nível da camada de enlace.

Como esses dois endereços são diferentes e operam em camadas distintas do modelo OSI, é necessário um mecanismo que correlacione esses endereços. O protocolo ARP (Address Resolution Protocol) realiza essa função em redes IPv4, enquanto redes IPv6 utilizam o NDP (Neighbor Discovery Protocol) para a mesma finalidade.

O ARP mapeia endereços IP em endereços MAC. Em contrapartida, o RARP (Reverse Address Resolution Protocol) executa o processo inverso, associando um endereço IP a partir de um endereço MAC. Ambos desempenham papéis cruciais na comunicação em redes baseadas em TCP/IP.


Funcionamento do Protocolo ARP

Quando um dispositivo em uma rede precisa enviar um pacote para outro dispositivo, ele utiliza o endereço IP de destino para localizar o endereço físico (MAC) correspondente. O processo é realizado da seguinte maneira:

  1. Broadcast na Rede:
    O dispositivo emissor envia uma mensagem ARP de requisição, utilizando broadcast, para todos os dispositivos na rede local. Essa mensagem inclui o endereço IP de destino.
  2. Resposta do Dispositivo Alvo:
    O dispositivo cujo endereço IP corresponde ao requisitado responde com uma mensagem ARP de resposta, incluindo seu endereço MAC.
  3. Atualização da Tabela ARP:
    O dispositivo emissor armazena o endereço MAC na tabela ARP para futuras comunicações, reduzindo a necessidade de novas requisições.

Esse processo ocorre independentemente de a rede incluir roteadores, pois a resolução de endereços é fundamental para o envio de quadros na camada de enlace.


Funcionamento do Protocolo RARP

O RARP é utilizado em cenários onde um dispositivo, geralmente sem configuração manual de IP (como estações de trabalho sem disco), precisa descobrir seu próprio endereço IP. Ele funciona assim:

  1. Requisição RARP:
    O dispositivo envia uma mensagem de requisição, utilizando o endereço MAC próprio, para um servidor RARP na rede.
  2. Resposta RARP:
    O servidor RARP consulta sua tabela de endereços e retorna o endereço IP correspondente ao MAC requisitado.

Embora o RARP seja funcional, ele foi substituído em muitas redes modernas por protocolos como BOOTP e DHCP, que oferecem maior flexibilidade e recursos.


Estrutura das Mensagens ARP e RARP

Ambos os protocolos compartilham uma estrutura de mensagem similar, com campos específicos para realizar a correlação entre endereços lógicos e físicos:

Campo Descrição
Arquitetura Define o tipo de hardware utilizado (ex.: Ethernet, código 01).
Protocolo Define o protocolo lógico (ex.: IPv4, código 0800 em hexadecimal).
Tamanho Endereço Hw Tamanho do endereço físico (6 bytes para MAC).
Tamanho Endereço Lógico Tamanho do endereço lógico (4 bytes para IPv4).
Operação Define o tipo de mensagem (01 para requisição ARP, 02 para resposta ARP, 03 para requisição RARP e 04 para resposta RARP).
Endereço Físico Origem Endereço MAC do transmissor.
Endereço Lógico Origem Endereço IP do transmissor.
Endereço Físico Destino Endereço MAC do destinatário.
Endereço Lógico Destino Endereço IP do destinatário.

Esses campos são encapsulados nos quadros Ethernet ou em outros formatos de enlace para serem transmitidos na rede.


Tabela ARP

A tabela ARP é uma estrutura em cache utilizada para armazenar os endereços físicos e lógicos mapeados recentemente. Ela reduz a frequência de requisições ARP, otimizando a comunicação.

  • A tabela é constantemente atualizada com base no tráfego da rede.
  • Para visualizar a tabela ARP em sistemas operacionais, comandos como arp -a no Windows ou ip neigh no Linux podem ser utilizados.
  • Um exemplo prático é realizar um comando ping em outro dispositivo e, em seguida, verificar as entradas atualizadas na tabela ARP.

Conclusão

Os protocolos ARP e RARP desempenham papéis essenciais no funcionamento das redes TCP/IP. Enquanto o ARP é amplamente utilizado em redes IPv4 para associar endereços IP e MAC, o RARP fornece uma funcionalidade inversa para identificar endereços IP a partir de endereços MAC.

Compreender a estrutura e a operação desses protocolos é fundamental para profissionais e estudantes de redes, pois eles são a base para a comunicação entre dispositivos em redes locais. Além disso, atividades práticas, como a simulação no Packet Tracer, enriquecem o aprendizado, proporcionando uma visão clara de sua aplicação em ambientes reais.

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