ARP（アドレス解決プロトコル）とは？仕組みとネットワークにおける役割を徹底解説

ARP（Address Resolution Protocol、アドレス解決プロトコル）は、IPアドレスをそれに対応する物理的なネットワークアドレス（MACアドレス）へ変換するためのプロトコルです。イーサネットやWi-FiをはじめとするIPネットワークが正常に機能するためには、ARPが不可欠な存在となっています。

ARPの歴史と目的

ARPは1980年代前半に、IPネットワーク向けの汎用的なアドレス変換プロトコルとして開発されました。イーサネットやWi-Fiだけでなく、ATM（非同期転送モード）やトークンリングなど、さまざまな種類の物理ネットワークにも実装されています。

ARPの最大の利点は、ネットワークが各接続に接続された特定の物理デバイスに依存せずに、接続を管理できる点にあります。これにより、多様なハードウェアや物理ネットワークを個別に扱う場合と比べて、インターネットプロトコルをはるかに効率的に動作させることが可能になります。

ARPの仕組み

ARPはOSI参照モデルのレイヤー2（データリンク層）で動作します。プロトコルのサポートは、ネットワークOSのデバイスドライバ内に実装されており、パケット形式や要求・応答メッセージの動作といった技術的な詳細は、インターネット標準のRFC 826に文書化されています。

現代のイーサネットおよびWi-Fiネットワークにおいて、ARPは次のように機能します。

• MACアドレスの組み込み： ネットワークアダプタには、製造段階で「MACアドレス（Media Access Control address）」と呼ばれる物理アドレスがハードウェアに組み込まれています。メーカーはこの6バイト（48ビット）のアドレスが世界で一意になるよう保証しており、IPはメッセージ配信の際にこの一意な識別子に依存しています。
• ARPキャッシュによるマッピング管理： デバイスが別のデバイスへデータを送信する前に、相手のIPアドレスからMACアドレスを特定する必要があります。このIPアドレスとMACアドレスの対応関係（マッピング）は、各デバイスが保持する「ARPキャッシュ」と呼ばれる記録から取得されます。
• ARP要求とARP応答： 対象のIPアドレスがキャッシュに存在しない場合、そのデバイスは新しいマッピングを取得するまでメッセージを届けられません。そこで送信元デバイスは、まずローカルサブネット上へARP要求（ARPリクエスト）のブロードキャストを送信します。該当するIPアドレスを持つホストがARP応答（ARPリプライ）を返すことで、送信元はキャッシュを更新し、以降は対象デバイスへ直接メッセージを配信できるようになります。

Inverse ARPとReverse ARP（RARP）

1980年代には、ARPを補完する目的で「RARP（Reverse ARP）」と呼ばれる別のネットワークプロトコルも開発されました。RARPはARPとは逆に、物理ネットワークアドレスからそのデバイスに割り当てられたIPアドレスへの変換を行うものでした。しかし、その後登場したDHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）によって役割が代替され、現在では使用されていません。

また、「Inverse ARP」という独立したプロトコルも、逆方向のアドレスマッピング機能を提供しています。Inverse ARPはイーサネットやWi-Fiネットワークでは使用されませんが、その他の種類のネットワーク環境では見かけることがあります。

Gratuitous ARP（グラチュイタスARP）とは

ARPの効率をさらに高めるために、一部のネットワークやネットワーク機器では「Gratuitous ARP」と呼ばれる通信手法が採用されています。これは、デバイスが自身の存在をネットワーク上の他のデバイスへ通知するために、ローカルネットワークへARP要求メッセージをブロードキャストするものです。自分自身のIPアドレスについて問い合わせるという特異な形式を取ることで、周囲のデバイスのARPキャッシュを事前に更新させ、通信の確立をスムーズにする効果があります。