Yerel ağlarda kullanılan en yaygın arayüz Ethernettir. Ethernet arayüzüne sahip olan ağ kartları ile yerel ağlara kolayca bağlanılmaktadır. Bu arayüzler birbirlerine paket göndermek için kendilerine üretim aşamasında verilmiş 48 bit lik fiziksel adresleri (mac adresi) kullanırlar. TCP/IP protokolü ise veri gönderip almak için 32 bit lik IP adreslerini kullanır. Yerel ağda haberleşmek için veri alış-verişi yapılacak cihazın fiziksel adresi bilinmelidir. Bu işlem için kullanılan protokole, yani IP si bilinen cihazın fiziksel adresinin öğrenilmesi protokolüne Adres Çözümleme Protokolü (Address Resolution Protocol)denir.





Fiziksel Adresler (Mac Adresleri)

Yerel ağlarda kullanılmak için üretilmiş cihazlara (Ethernet, Token Ring, Lan) üretim aşamasında benzersiz bir adres verilir. Bu adres 48 bitten oluşur ve cihazın salt okunur belleğine yazılmıştır. Bu adresler 16'lık tabanda olup toplam 12 haneden oluşur (Örnek, 00-15-60-4F-E1-D8), IEEE tarafından belirlenen kurallara göre ilk 6 hane üreticinin kimliğini belirtir ve aynı üreticinin bütün cihazlarında aynıdır. Son 6 hane ise cihazın benzersiz adresini belirler.

Arp İsteği Paketi

IP si bilinen fakat fiziksel adresi bilinmeyen bir cihaz varsa bütün ağa arp isteği (arp request) gönderilir. Bu pakette gönderenin IP adresi, gönderenin fiziksel adresi ve alıcının IP adresi vardır. Alıcının fiziksel adresi bilinmediğinden tüm ağa yayın yapan (broadcast) bir paket yollanır ve isteğin bütün ağa ulaşması sağlanır. Belirtilen IP nin dışındaki hiçbir IP den cevap gelmez ve gelen cevap cihazın kendi fiziksel adresini içerir. Ayrıca isteği yollayan ve isteği yanıtlayan 2 cihazda diğerinin fiziksel adresini ve IP adresini daha sonra kullanmak üzere belleğine kaydeder.

Aynı Ağda Arp Fiziksel Adreslerinin Çözümlenmesi



A bilgisayarı B bilgisayarı ile iletişime geçmek istiyor. A bilgisayarının IP si 192.168.1.2 ve B bilgisayarının IP si 192.168.1.3 olsun.

  1. A bilgisayarı 192.168.1.3 IP adresine sahip olan cihazın fiziksel adresine kendi arp tablosundan bakar.
  2. Eğer arp tablosunda o girdiyi bulamazsa bütün ağa broadcast bir arp istek paketi yollar. Bu pakette kendi IP adresi, fiziksel adresi ve alıcının IP adresi vardır. Alıcı fiziksel adresi paketin bütün ağa gidebilmesi için FF:FF:FF:FF:FF:FF dir.
    Bu yerel ağdaki bütün bilgisayarlar arp paketini alır. Kendi IP adresi ile karşılaştırır. Eğer eşleşme olmazsa cevap dönmez ve arp paketini atar.
  3. B bilgisayarı arp paketindeki IP ile kendi IP adresinin eşleştiğini görür ve A bilgisayarı için IP adresi-fiziksel adres eşleştirmesini kendi arp tablosuna ekler.
  4. B bilgisayarı kendi fiziksel adresini içeren bir arp yanıt paketini A bilgisayarına yollar.
  5. A bilgisayarı gelen arp yanıt paketindeki fiziksel adresi, öğrenmek istediği IP adresiyle eşleştirip arp tablosuna ekler.



Farklı Ağlarda Arp Fiziksel Adreslerinin Çözümlenmesi

Genel olarak yukarıda anlatılanlar gibi olup birkaç temel fark vardır.



Örneğin yukarıdaki gibi bir ağda A bilgisayarı ile D bilgisayarı arasındaki haberleşmede paket önce Y1 e, sonra Y2 ye gönderilir. Çözümleme de;

  • A düğümü Y1 in adresini çözümler.
  • Y1, Y2 nin adresini çözümler.
  • Y2 de D nin adresini çözümler.



9.1 Adres Çözümleme Yönlendiriciler kendilerine gelen IP paketlerini varış adreslerine bakarak bir sonraki düğüme gönderirler ancak bu aktarım sırasında paketlerin farklı özelliklere sahip altağlar üzerinden geçmesi söz konusu olabilir. Ethernet ortamında yaratılmış bir paket daha sonra bir FDDI ağından, daha sonra bir ATM ağından geçebilir. Üstteki IP yapısına destek veren alttaki ağlara fiziksel ağlar (ya da altağlar) diyebiliriz. Fiziksel ağların da kendilerine has bir adresleme ve çerçeve mekanizması vardır. Örneğin Ethernet ağlarına bağlı her bilgisayarın bir Ethernet adresi vardır. Bu adres üretim sırasında değişmeyecek şekilde Ethernet kartının üzerine kaydedilir. Bu adrese fiziksel adres, donanım adresi ya da mac (medium access control) adresi denir. Bu durumda bir IP paketi her geçtiği fiziksel ağ üzerinde o ağın çerçevesinin içine konur ve varış IP adresine ulaşabilecek şekilde fiziksel ağ içinde yönlendirilir. Adres çözümleme IP adresine bakarak ilgili fiziksel adresin bulunmasıdır. Kaynak ve varış düğümleri aynı fiziksel ağ üzerinde ise varış düğümünün adresi tam olarak çözümlenebilir
.
İki düğüm farklı fiziksel ağlar üzerindeyse (A ve C düğümleri gibi) fiziksel adres çözümlenemez ve yaratılan çerçeve diğer ağlarla bağlantı sağlayan yönlendiricilere gönderilir ve adres çözümlemenin ilgili yönlendirici tarafından yapılması beklenir. A ile D arasındaki haberleşmede, D farklı bir ağda olduğu için paket önce Y1 (Yönlendirici 1), sonra Y2’ye gönderilir. Adres çözümlemesi aşağıdaki gibidir: -A düğümü, Y1’in adresini çözümler, İTÜ Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, BLG433-Bilgisayar Haberleşmesi ders notları, Dr. Sema Oktuğ -Y1, Y2’nin adresini çözümler ve -Y2 de D’nin adresini çözümler.

10.2 Adres Çözümleme Teknikleri Kullanılan protokol ve donanım adresleme yöntemine bağlı olarak adres çözümleme teknikleri farklılık gösterebilir. Farklı ağ tiplerine bağlanmış bir yönlendirici ya da düğüm her bir ağ üzerinde o ortama uygun bir adres çözümleme tekniği kullanabilir.
Adres çözümleme tekniklerini üç başlık altında toplayabiliriz:

1) tablodan bakma,
2) hesaplama ve
3) mesajlaşma.

10.2.1 Tablodan Bakma Düğümlerde protokol ve fiziksel adreslerin saklandığı tablolar bulunur. Gerektiğinde bu tablolara bakılarak fiziksel adresler bulunur. Bu uygulaması en kolay adres çözümleme yöntemlerinden biridir. Yerel ağdaki bilgisayar sayısı az ise tablo ardışıl olarak incelenerek gerekli adres bulunur. Büyük tablolarda, daha hızlı erişim için indeksleme yapılabilir. Şekil 10.2’de bir Ethernet ağında IP adresi-donanım adresi çözümlemesi yapmak için kullanılan tablo verilmiştir.

IP adresi Fiziksel Adres (Donanım Adresi)

160.75.26.24 00:02661:04
160.75.26.31 00:08:02:B968
160.75.26.34 00:0265D:69
160.75.26.40 00:02:3F06:E1
160.75.26.47 00FC:5C:FD:8F
160.75.26.50 00FC1B:86
160.75.26.55 00:0E:7F26:0D
160.75.26.57 00ED2B:75
160.75.26.60 00:04c80d

Bir Ethernet ağında Ethernet adreslerinin, IP adresleri ile eşleştirilmesi İTÜ Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, BLG433-Bilgisayar Haberleşmesi ders notları, Dr. Sema Oktuğ Aynı yerel alan ağı içindeki düğümlerin protokol adresi (IP) aynı ağ adresine sahiptir. Bellekten tasarruf etmek için tabloda ağ adresini gösteren önekler tutulmayabilir. Tablodan bakma yönteminde, olası adres değişiklikleri tüm düğümlerin tablolarının değiştirilmesine neden olur.

10.2.2 Hesaplama Çoğu ağlarda statik fiziksel adres kullanılmasına karşın, bazı ağ teknolojileri ayarlanabilir (reconfigurable) adres kullanır. Ayarlanabilir adres kullanımında port adresleri dinamik olarak yaratılır. Bu ortamlarda, adres çözümlemede kolaylık olması için protokol adresinden hesaplanabilecek (türetilebilecek) fiziksel adresler kullanılabilir. Örneğin C sınıfı bir IP ağında, ağ adresindeki son sekizli fiziksel adres olarak kullanılabilir.

Bu durumda fiziksel adresler basit bir şekilde bulunabilir (hesaplanabilir).
IP Adresi Fiziksel adres (Donanım adresi)
221.123.5.1 1
223.123.5.2 2
223.123.5.3 3
223.123.5.4 4 . . gibi Bu örnek için fiziksel adres aşağıdaki gibi hesaplanabilir.

Fiziksel_adres = IP_adresi & 0xFF Hesaplama tekniğinde tablo tutmak gerekmediği için bellek harcanmaz.


Arp Tablosu

Arp işlemini tekrar tekrar yapmamak, öğrenilen fiziksel adres-IP adresi bilgilerini ileride kullanabilmek için bu bilgiler arp tablosunda tutulur. Arp tablosu otomatik olarak dolabileceği gibi el ile de doldurulabilir. Otomatik girdiler silinip tekrar yazılabilirler ama el ile girilenler bilgisayar yeniden başlatılana kadar arp tablosundan silinmez.

Her arp girdisi en fazla 10 dakikalık bir ömre sahiptir. Tabloya eklendikten sonra 2 dakika içinde tekrar kullanılmayan girdiler silinir. Eğer 2 dakika içinde tekrar kullanılırsa tabloda 2 dakika daha kalır ama en fazla 10 dakika sonra silinir.

Arp Tablosuna Otomatik Yeni Veri Eklenmesi

Yerel ağdaki herhangi bir bilgisayarla iletişime geçildiğinde bu bilgisayarın IP ve fiziksel adresleri arp tablosuna eklenir.


  1. Aşağıdaki ekranda arp –a ile bilgisayardaki arp tablosu görüntülenmiştir.

  2. Daha sonra yerel ağdaki 192.168.1.3 IP adresine sahip bilgisayar ile ping komutu yardımıyla iletişime geçilmiştir.

  3. İletişime geçilen 192.168.1.3 IP adresine sahip olan bilgisayarın IP ve fiziksel adresleri öğrenilmiş ve arp tablosuna eklenmiştir.



Arp Tablosuna El İle Yeni Veri Eklenmesi


  1. Önce arp –a komutu ile arp tablosu görüntülenmiştir.

  2. Daha sonra arp –s komutu ile arp tablosuna eklenmek istenilen cihazın IP adresi ve fiziksel adresi girilmiştir.

  3. Tekrar arp –a komutu çalıştırıldığında listede son eklenen adres de vardır ve yanında “statik” yazar.



Arp Paket Formatı

Gerekli durumlardaki mesajlaşmalarda kolaylık sağlaması için bir ARP mesaj yapısı oluşturulmuştur. Bu mesaj yapısı herhangi bir protokol için fiziksel/donanım adres çözümlemesi amaçlasa da genelde IP ağlarında fiziksel adrese ulaşmak için kullanılır. Bir arp paket biçimi aşağıdaki gibidir.





  • Donanım Adres Tipi
    Her bir veri hattı katman protokolüne bu alanda kullanması için verilen numaradır. Örneğin Ethernet 1
  • Protokol Adres Tipi
    Her bir protokole bu alanda kullanılması için verilen numaradır. Örneğin, IP 0x0800
  • Donanım Adres Uzunluğu
    Donanım adresinin byte cinsinden uzunluğunu gösterir. Ethernet adresi 6 byte uzunluğundadır.
  • Protokol Adres Uzunluğu
    IP adresinin byte cinsinden uzunluğudur. IPv4 adresi 4 byte uzunluğundadır.
  • Operasyon
    Gönderici belirli operasyonları sergiler: istek için 1, cevap için 2, RARP isteği için 3 ve RARP cevap için 4.
  • Gönderen Donanım Adresi
    Donanım adres göndericisi
  • Gönderen Protokol Adresi
    Protokol adres göndericisi
  • Hedef Donanım Adresi
    Alıcıya yönelik donanım adresidir. Bu alanda istekler önemsenmez.Bir istek mesaji gönderilirken Varış Donanım Adresi’nin tamamı F yapılır. (FF:FF:FF:FF:FF:FF)
  • Hedef Protokol Adresi
    Alıcıya yönelik protokol adresidir.




RARP (Reverse Address Resolution Protocol - Ters Adres Çözümleme Protokolü)

Arp işleminin tam tersi olarak bilinir. Yeni çalıştırılmış bilgisayarlar fiziksel adreslerini ağa duyurup IP adresi ister. RARP sunucuları bu isteğe cevap verir. Bu istek yerel ağın dışına çıkamayacağı için yerel ağda bir RARP sunucusu olması gereklidir. Bu sorunu çözmek için başka bir başlangıç protokolü (bootstrap) önerilmiştir: BOOTP.
BOOTP, UDP ile haberleştiğinden yerel ağın dışına çıkabilir. Fakat BOOTP de IP-fiziksel adres eşleştirmesinin elle yapılması gerekir.

Daha sonra önerilen DHCP ile BOOTP ve RARP ın sorunlarından kurtulmak amaçlanmıştır.