ARP

ARPとは？

ARPはAddress Resolution Protocolの略です。IPアドレスを対応するMACアドレスに変換するネットワークメカニズムです。そのため、IPアドレスとMACアドレスのマッピング情報を保存するには、ホストまたはレイヤー3ネットワークでARPテーブルを維持する必要があります。ARPテーブルは一般に、静的と動的に分類されます。

ARPは不可欠ですか？

はい。LAN上のホストまたはLayer 3ネットワークデバイス間の通信を可能にするには、送信側がIPパケットの送信先IPアドレスを把握している必要があります。ただし、これらのパケットを物理ネットワーク経由で伝送する前に、MACアドレスを使用してカプセル化する必要があります。そのため、ホストまたはLayer 3ネットワークデバイスは、IPアドレスとMACアドレスのマッピングを保存するためにARPテーブルを保持する必要があります。

ARPの種類

Dynamic ARP

動的ARPエントリは、ARPパケットの送受信時に自動的に生成または維持されます。静的ARPエントリでは、これらのテーブルがエージング、更新、または上書きされる場合があります。

動的ARPは、伝送遅延に敏感なサービスや複雑なネットワークにより適しています。

静的ARP

Static ARPを使用すると、ネットワーク管理者はIPアドレスとMACアドレスの固定された関連付けを手動で設定できます。Static ARPエントリはエージングされず、Dynamic ARPエントリによって上書きされることもないため、システムのセキュリティが維持されます。

通常、ネットワークデバイスはARPを使用して、ARPエントリを動的に学習および更新します。しかし、ネットワーク上でARP攻撃が発生すると、動的ARPエントリが誤って更新されたりエージアウトしたりする可能性があり、その結果、認証済みユーザー間の通信に異常が生じます。

静的ARPエントリはエージングされず、動的ARPエントリによって上書きされることもないため、安全な通信が確保されます。デバイスに静的ARPエントリが設定されている場合、そのデバイスは指定されたMACアドレスのみを使用してピアデバイスと通信できます。これにより、ネットワーク攻撃者がARPパケットを使用してIPアドレスとMACアドレスの対応関係を変更することを防ぎ、デバイス間の安全な通信を保証します。静的ARPエントリは通常、ゲートウェイデバイスに設定されます。

スタティックARPエントリは、ショートエントリとロングエントリに分類されます：

短い静的ARPエントリ：

ネットワーク管理者は、VLANおよび送信インターフェースを指定せずに、IPアドレスとMACアドレスの対応関係を手動で特定します。送信インターフェースがLayer 2 Ethernetインターフェースの場合、ショートスタティックARPエントリをパケット転送に直接使用することはできません。デバイスは、まずARPリクエストパケットを送信する必要があります。受信したARP応答パケットの送信元IPアドレスとMACアドレスがスタティックARPエントリと一致するとします。その場合、デバイスは、後続のパケット転送に使用するため、受信したARP応答パケットのVLANおよびインターフェース情報をスタティックARPエントリに追加します。

長期静的ARPエントリ：

ネットワーク管理者は、IPアドレスとMACアドレスのマッピングを手動で設定し、パケットの送信先となるVLANと出力インターフェースを指定します。パケット転送に直接使用できるため、ロングスタティックARPエントリが推奨されます。

Gratuitous ARP

Gratuitous ARPを使用すると、ネットワークデバイスは、自身のIPアドレスをターゲットIPアドレスとするARP要求パケットを送信できます。

Gratuitous ARPの主な機能：

1. IPアドレス競合の検出: デバイスが自身のGratuitous ARPリクエストに対するARP応答を受信した場合、別のネットワークデバイスが同じIPアドレスを使用していることを示します。その後、デバイスは競合が解消されるまでGratuitous ARPリクエストを定期的に送信します。

2. 新しいMACアドレスの通知： ネットワークアダプターが交換された場合など、デバイスのMACアドレスが変更されると、そのデバイスはGratuitous ARPリクエストを送信して、ネットワーク上の他のデバイスに新しいMACアドレスを通知します。これにより、ARPテーブルが正しい情報で更新されます。

3. VRRP グループへのマスター/バックアップスイッチの通知 VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）グループでは: マスター機器とバックアップ機器の間で切り替えが発生すると、新しいマスター機器はGratuitous ARPパケットを送信し、切り替えが発生したことをグループ内の他の機器に通知します。

Proxy ARP

Proxy ARPは、特定のネットワーク上のデバイスが、そのネットワーク上に存在しないネットワークアドレスからのARP要求に応答できるようにする技術です。

Proxy ARPの主な機能：

-ゲートウェイの導入: 通常はネットワークゲートウェイ上に導入され、ネットワークホストの構成を変更する必要はありません。

-トポロジー隠蔽： Proxy ARPは物理ネットワークトポロジーを隠蔽し、異なる物理ネットワーク上のデバイスが、同じネットワーク上にあるかのように通信できるようにします。

-選択的なARPテーブルの変更: これはホストの ARP テーブルのみを変更し、ゲートウェイの ARP テーブルとルーティングテーブルは変更しません。

ルーテッドProxy ARP

Routing Proxy ARPにより、同じ論理ネットワークセグメント上にありながら異なる物理ネットワーク上にあるデバイス同士が通信できます。

ホストは、デフォルトゲートウェイアドレスがないと、他のネットワークデバイスにデータを転送できません。ルーティングProxy ARPはこの問題に対処します。

たとえば、Host_1とHost_2は同じ論理ネットワークセグメント上にありますが、異なるVLAN（VLANIF 10およびVLANIF 20）を介して接続されています。Host_1はHost_2のMACアドレスを見つけるためにARPリクエストを送信しますが、異なる物理ネットワーク上にあるため、Host_2はそのリクエストを受信しません。Routing Proxy ARPを有効にすると、スイッチはHost_1のARPリクエストに対して自身のMACアドレスで応答します。その後、Host_1はデータをスイッチに送信し、スイッチはそれをプロキシとしてHost_2に転送します。

Intra-VLANプロキシARP

2人のユーザーが同じVLAN内に存在していても、ポート分離が設定されている場合、関連付けられたVLANインターフェースでVLAN内プロキシARPを有効にすると、Layer 3通信が可能になります。

たとえば、スイッチに接続され、VLAN 10に割り当てられているHost_1とHost_2について考えてみます。ポート分離により、これらはレイヤー2で通信できません。ただし、VLAN内プロキシARPを有効にすると、スイッチはレイヤー3での通信を仲介できます。スイッチは、宛先アドレスが自身のアドレスと一致しないARP要求パケットを受信すると、そのインターフェースに対応するARPエントリを検索します。Host_2のエントリが見つかった場合、スイッチは自身のMACアドレスをHost_1に応答し、パケットをHost_2に転送することで、実質的にプロキシとして機能します。

VLAN間プロキシARP

2台のホストが同じネットワークセグメント上にあるものの異なるVLANに属している場合、関連するVLANインターフェース（VLANIFインターフェースやサブインターフェースなど）でVLAN間プロキシARPを有効にすると、レイヤー3通信が可能になります。

たとえば、Host_1とHost_2は同じネットワークセグメント上に存在していても、それぞれVLAN 10とVLAN 20に属している場合があります。異なるVLANに属しているため、これらはレイヤー2で通信できません。スイッチでVLAN間プロキシARPを有効にすると、ホストはレイヤー3で通信できるようになります。スイッチは、宛先アドレスが自身のアドレスと一致しないARP要求を受信すると、Host_2のARPエントリ（動的に学習されたもの、または静的に設定されたもの）を検索します。一致するエントリが見つかると、スイッチは自身のMACアドレスをHost_1に送信し、パケットをHost_2に転送して、プロキシとして機能します。