Đề tài: Tìm hiểu về giao thức RARP

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

Báo cáo môn học
Mạng Máy Tính
Đề tài: Tìm hiểu về giao thức RARP

Giảng viên hướng dẫn: TS Ngô Quỳnh Thu
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thế Huy
MSSV
: 20081154
Lớp
: TTM K53

Hà Nội 08/2013


A. Giới thiệu.
Thông thường, địa chỉ IP của một hệ thống được lưu trữ trong một
file cấu hình trên ổ lưu trữ. Khi hệ thống được khởi động, nó lấy địa chỉ
IP từ file cấu hình đó. Trong trường hợp các máy tham gia mạng như
các trạm làm việc không có đĩa lưu trữ thường không biết được địa chỉ
liên lạc của chúng khi khởi động mà chỉ biết địa chỉ vật lý. Để giao tiếp
sử dụng các giao thức bậc cao hơn như IP, chúng phải biết địa chỉ liên
lạc từ một vài nguồn bên ngoài. Vấn đề là không có một chuẩn nào để
làm việc này.
Giao thức RARP là một giao thức mạng xác định địa chỉ lớp mạng
tương ứng với một địa chỉ lớp liên kết dữ liệu. Trong mạng TCP/IP
RARP tìm ra địa chỉ IP tương ứng với địa chỉ MAC của hệ thống. Trên
mỗi hệ thống mạng, đều có một địa chỉ MAC duy nhất do nhà sản xuất
thiết bị tạo ra. Ứng dụng nguyên tắc trên, giao thức RARP lấy địa chỉ

MAC và gửi RARP Request quảng bá với các hệ thống mạng lân cận để
lấy địa chỉ IP thông qua RARP Server.

B. Nội Dung.
1. Lịch sử.
Reverse Address Resolution Protocol (RARP) - Giao thức phân
giải ngược địa chỉ là một giao thức mạng được sử dụng bởi một hệ
thống mạng từ địa chỉ vật lý của nó phân giải ra địa chỉ mạng.
RARP xuất hiện từ những năm 1984, là phương pháp đầu tiên
giúp giải quyết vấn đề bootstrap trong TCP/IP. RARP giúp phân giải địa
chỉ IP (32 bits) từ địa chỉ MAC (48 bits) đã biết. RARP là sự phát triển
tiếp dựa trên ARP và được mô tả chi tiết trong RFC 903. Vì những hạn
chế trong ứng dụng của RARP nên sau đó năm 1985, tổ chức IETF đã
thay thế RARP bằng Bootstrap Protocol và năm 1993, DHCP được bổ
sung như một sự bổ sung cho Bootstrap Protocol. DHCP cho phép cấu
hình mạng tự động, không cần sự can thiệp của người quản trị để kết nối
một máy tính vào mạng.


Với sự phát triển vũ bão, các công nghệ vẫn tiếp tục được nghiên
cứu hoàn thiện và đưa vào hoạt động hiệu quả. Giao thức RARP tuy
không còn được sử dụng nhưng nó là cơ sở cho sự ra đời phát triển của
các kỹ thuật vượt trội hơn.
2. Hoạt động của giao thức.
2.1. Mục đích.
Giao thức RARP ra đời giản quyết vấn đề bootstrap của các thiết bị hệ
thống mạng.
Giao thức RARP cho phép tìm địa chỉ IP của máy khi đã biết địa chỉ
MAC.
2.2. Phạm vi hoạt động.

RARP thường sử dụng trong mạng LAN phạm vi nhỏ (subnet) nơi mà
có những máy trạm không có ổ lưu trữ (diskless workstations) hay các
X terminals.
- Thông thường các địa chỉ IP của hệ thống thường được lưu trữ trong
một file cấu hình trong các vùng ổ đĩa . Khi hệ thống bắt đầu khởi động
thì nó xác định IP của nó từ tập tin cấu hình này. Trong trường hợp máy
trạm không có ổ lưu trũ , địa chỉ IP không thể lưu trữ trong hệ thống đó
được . Trong trường hợp này RARP có thể được sử dụng để có được địa
chỉ IP từ máy chủ RARP (RARP Server).
- RARP thuộc lớp liên kết dữ liệu, chỉ phục vụ các địa chỉ IP. RARP
quảng bá địa chỉ MAC trong mạng, từ địa chỉ MAC để có được địa chỉ
IP. Gói tin của RARP sử dụng dụng định dạng giống gói tin trong giao
thức ARP và không liên quan đến IP, do vậy gói tin RARP không thể
được định tuyến do đó nếu việc truyền các gói tin trong 1 subnet khi đó
không cần phải sử dụng các bộ định tuyến phức tạp.
2.3. Các bước phát triển.
a. Reverse Address Resolution Protocol: RARP – RFC903.
- RARP là giải pháp đầu tiên cho phép cấp địa chỉ IP động.
- RARP sử dụng giao tiếp mô hình Client/Server (Client/RARP Server).
- Nguyên tắc: trao đổi Request/Reply.
+ Client quảng bá thông điệp RARP Request chứa địa chỉ MAC của nó.


+ RARP Server gửi trả thông điệp RARP Reply chứa địa chỉ IP cấp phát
tương ứng cho Client.
- RARP có nhiều hạn chế:
+ RARP chạy trực tiếp trên Ethernet, không có lớp IP. Do đó RARP chỉ
có thể hoạt động trên cùng mạng con.
+ RARP chỉ hỗ trợ cấp địa chỉ IP mà không có thông tin nào thêm:
Name Server, Default Gateway…

+ Không hỗ trợ định tuyến.
+ Cần can thiệp của người quản trị: tạo bảng ánh xạ địa chỉ MAC và IP.
b. Dynamic Reverse Address Resolution Protocol: DRARP –
RFC1931.
- DRARP được sử dụng trong các nền tảng Sun Microsystems.
- Về cơ bản DRARP giống RARP. Có 2 cải thiện:
+ Các máy chủ RARP trên một đoạn mạng phải giao tiếp với nhau giải
quyết quyền. Kiểm soát quyền cấp tên và địa chỉ được ràng buộc giữa
các định dạng máy chủ và địa chỉ, đưa ra quyết định về cách thức phân
bổ địa chỉ, và giữ hồ sơ về địa chỉ sử dụng.
+ DRARP Packet ngoài Request và Reply có thêm phần Cảnh báo –
Error. Bên trong Error có kiểm soát quyền – Restricted.
c. Bootstrap Protocol: BOOTP – RFC951.
- Khắc phục các hạn chế trên, BOOTP được hình thành. BOOTP là một
giao thức bootstrap IP/UDP cho phép một máy tính không có ổ lưu trữ
tìm được địa chỉ IP cho nó, địa chỉ của một máy chủ và tên của file để
nạp vào bộ nhớ và thực hiện.
- BOOTP vẫn hoạt động dựa trên trao đổi Client-Server nhưng sử dụng
một giao thức mềm ở lớp cao hơn. BOOTP sử dụng UDP như một
phương tiện truyền trên mạng IPv4. Server BOOTP được cấu hình gán
địa chỉ IP cho mỗi máy từ một dải địa chỉ.
- Ngoài cấp phát IP, BOOTP cung cấp thêm các thông tin qua địa chỉ IP.
Vender Specific Information: Name Server, Default Gateway, Subnet
Mask, DNS Server, Time Server, Print Server.
- BOOTP hỗ trợ định tuyến trên mạng con dựa trên IP/UDP. Vì vậy
BOOTP có thể hoạt động liên mạng.


- Nhờ BOOTP người quản trị có thể tạo các client/server trên các mạng
khác nhau trong một mạng lớn. điều này giúp việc quản trị, cấp địa chỉ

tập trung hơn, hiệu quả hơn.
d. Dynamic Client Configuration Protocol: DHCP – RFC2131.
- DHCP được tạo ra bằng cách mở rộng BOOTP nên ngoài những khắc
phục cho RARP, DHCP còn có những cải tiến so với BOOTP.
BOOTP

DHCP

Cả 2 có cấu trúc các thông điệp Request (Client) và Reply (Server) giống
nhau.
Sử dụng giao tiếp Client/Server qua các cổng UDP 67 (Server), 68(Client).
Phân phối địa chỉ IP trong quá trình khởi động.
Sử dụng cho các máy không có ổ

Sử dụng cho các máy tính có khả

lưu trữ với khả năng boot giới

năng di động, có ổ lưu trữ cục bộ và

hạn.

khả năng boot đầy đủ.

Nguyên tắc trao đổi Request-

Nguyên tắc bắt tay 4 bước.

Reply
Mỗi IP được cấp có hạn 30 ngày.

Mỗi IP được cấp có hạn 8 ngày.

Vendor Specific Information 64

Vendor Options > 64 bytes.

bytes.
Không cho phép sửa và tái cấu

Các tiến trình này trong suốt với

hình trừ khi BOOTP Server khởi

người dùng.

động lại.
e. Preboot Execution Environment: PXE.
PXE là một mở rộng của DHCP được đề ra bởi Intel từ năm 1999 cho
phép các máy tính boot trên mạng.
PXE sử dụng các giao thức IP, UDP, TFTP, và DHCP với PXE Specific
Extensions.
2.4. Mô tả chi tiết RARP.
a. Khuôn dạng.
Định dạng gói tin RARP.
Hardware Type = 1

Protocol

Type

=


0x0800
HA
= 48

Length

PA Length
=32

Source Hardware Address
Source Protocol Address (IP)
Target Hardware Address
Target Protocol Address (IP)
Các thông số:
+ Hardware type : phần cứng là loại nào.

Operation

Code

(Opcode)
Request hoặc Reply


+ Protocol type : giao thức mạng sử dụng là loại nào , ở đây là IPv4 nên
có giá trị là 0x0800.

+ Hardware address length : độ dài địa chỉ phần cứng. Ethernet có giá trị
là 6 bytes.
+ Protocol address length : độ dài của địa chỉ IPv4 có giá trị là 4 bytes.
+ Opcode : trạng thái hoạt động của gói tin RARP 8 bits.
Loại gói tin

Giá trị

ARP Request

1


ARP Reply

2

RARP Request

3

RARP Reply

4

Không xác định

Khác

+ Source hardware address (Sender hardware address ) : địa chỉ phần

cứng của máy gửi gói tin. Với Ethernet địa chỉ này chiếm 6 bytes.
+ Source protocol address ( Sender protocol address) : địa chỉ của loại
giao thức tại nơi gửi . Với IP địa chỉ này chiếm 4 bytes .
+ Target hardware address (Destination hardware address) : địa chỉ phần
cứng của nơi cần gửi gói tin . Với Ethernet địa chỉ này chiếm 6 bytes .
+ Target protocol address (Destination protocol address) : Địa chỉ của
loại giao thức tại nơi gửi gói tin đến . Với IP địa chỉ này chiếm 4 bytes.
Dạng đóng gói.

Frame type: 0x8035 – RARP, 0x8036 - ARP.
Destination address: địa chỉ MAC quảng bá FF:FF:FF:FF:FF:FF.
Source address: địa chỉ MAC client.

b. Hoạt động.
Mô hình hoạt động.


Khi một hệ thống không đĩa khởi động, nó phát đi một gói tin
RARP Request với địa chỉ MAC của nó . Gói tin này được quảng bá tới
tất cả các clients trong mạng.
Khi RARP Server nhận được gói tin này nó kiểm tra địa chỉ MAC
trong tệp cấu hình và xác định địa chỉ IP tương ứng. Nếu không có ánh
xạ địa chỉ tương ứng, gói tin sẽ bị hủy. Ngược lại RARP Server sẽ gửi
địa chỉ IP trong gói tin trả lời RARP Reply đến client đích đã gửi gói tin
RARP Request. Nếu có nhiều RARP Server trên mạng cục bộ thì thiết
bị sẽ sử dụng thông điệp trả lời đầu tiên.
Trong trường hợp client không nhận được gói RARP Reply nào ở
trong một khoảng thời gian hợp lý thì client không thể hoàn thành quá
trình tự khởi động của nó để kết nối với mạng. Tuy nhiên thông thường
các client sẽ cố gắng gửi lại một gói RARP Request để thực hiện lại quá

trình sau một khoảng thời gian nào đó, gọi là timeout. Ngược lại client
sau khi nhận được gói tin này sẽ lấy địa chỉ IP được cấp. Client sử dụng
IP này để truyền tin với các client khác trong cùng mạng con.


- Client.
+ 1. Tạo thông điệp yêu cầu RARP.
+ 2. Quảng bá thông điệp yêu cầu RARP Request: truyền đa hướng.
+ 6. Nhận thông điệp trả lời và IP được gán.
- Thiết bị trong mạng cục bộ - Client khác.
+ 3. Nhận thông điệp: nếu không phải RARP Server sẽ bỏ qua thông
điệp.
- RARP Server: lưu trữ file cấu hình chứa tất cả các ánh xạ giữa địa chỉ
MAC và địa chỉ IP của một client.
+ 4. Sau khi nhận được yêu cầu thì tạo thông điệp trả lời RARP Reply.
+ 5. Gửi lại thông điệp RARP Reply: truyền đơn hướng.
RARP Request:


RARP Reply:

3. Mô phỏng.
a. Công cụ.
IP Sniffer 1.99.3.0 Portable tạo RARP Server và RARP Client.
Wireshark để bắt gói tin.
b. Mô phỏng.
Chọn Chế độ cho phép RARP Server hoạt động.


Thêm bớt cặp MAC-IP vào Table

Tạo RARP Server và RARP Client.


Bắt gói tin.



C. Kết luận.
Giao thức RARP là giao thức đơn giản nhất thiết kế cho phép một
thiết bị nhận được địa chỉ IP trong mạng TCP/IP. RARP dựa trên ARP
và làm việc cơ bản tương tự ARP nhưng ngược lại: nó gửi 1 yêu cầu
chứa địa chỉ MAC của nó và một thiết bị cài đặt như RARP Server gán
cho địa chỉ IP.
Giao thức RARP có rất nhiều hạn chế, đặc biệt là phạm vi hoạt động
của nó. Dưới sự phát triển của Internet, những hạn chế của giao thức
này đã được mở rộng, phát triển. Tuy nhiên giao thức RARP đã không
còn được sử dụng, thay vào đó là các giao thức tiến bộ hơn như
BOOTP, DHCP, PXE.


Mục lục
Mục lục.......................................................................................................................................16