PDF de programación - Comunicación IP en una LAN Ethernet ARP

Comunicación IP en una LAN Ethernet

ARP

Dr. Daniel Morató

Area de Ingeniería Telemática

Departamento de Automática y Computación

Universidad Pública de Navarra

[email protected]

http://www.tlm.unavarra.es/asignaturas/lpr

Objetivo

• Cómo se comunican mediante IP dos hosts

según su ubicación

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13 Oct

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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1

Contenido

• Repaso de conceptos básicos de IP
• Comunicación IP entre máquinas en la

misma LAN (Ethernet): ARP

IP entre máquinas en

• Comunicación
diferentes redes

• Proxy ARP

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Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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Contenido

• Repaso de conceptos básicos de IP
• Comunicación IP entre máquinas en la

misma LAN (Ethernet): ARP

IP entre máquinas en

• Comunicación
diferentes redes

• Proxy ARP

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2

Conceptos básicos de IP

IP transporta paquetes de una máquina a otra

•
• Cada interfaz en Internet tiene una dirección IP única
• En la cabecera IP se indica la dirección IP del interfaz

origen del paquete y destino del mismo

Cabecera

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3
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65.123.67.42

65.123.67.54

201.43.6.98

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Conceptos básicos de IP

• Podemos enviar paquetes IP desde un nodo a otros en la misma red...
• Pero también a nodos en diferentes redes
• Para lograr esto

trabajan como los elementos de

interconexión de las redes

los routers

• Un router tiene varios interfaces de red, uno en cada red
• Un host, para hacer llegar un paquete IP a una máquina en otra red se

lo entrega al router que haya en su red...

• El router lo enviará a otro y así sucesivamente hasta llegar a la red

destino donde es recogido por el destinatario...

65.123.67.42

65.123.67.54

Router IP

201.43.6.98

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Contenido

• Repaso de conceptos básicos de IP
• Comunicación IP entre máquinas en la

misma LAN (Ethernet): ARP

IP entre máquinas en

• Comunicación
diferentes redes

• Proxy ARP

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Comunicación IP en una LAN

•

¿Cómo se produce el intercambio de paquetes IP cuando origen y destino pertenecen a
la misma LAN?...

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Comunicación IP en una LAN Ethernet

•

•

•
•
•
•

¿Cómo se produce el intercambio de paquetes IP cuando origen y destino pertenecen a
la misma LAN?...
Supongamos que el host 65.123.67.42 tiene un paquete IP para enviar a la máquina
de IP 65.123.67.54. El host origen sabe que el destino está en su misma red.
Para enviar el paquete debemos hacerlo dentro de una trama Ethernet
El Ethertype será 0x0800 para indicar que los datos son del protocolo IP
La dirección MAC origen será la de la tarjeta del host que la envía
¿Cómo sabe el origen cuál es la dirección MAC de la tarjeta con IP 65.123.67.54?...

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65.123.67.54

65.123.67.201

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Comunicación IP en una LAN Ethernet

•

El host origen necesita averiguar la dirección MAC de la tarjeta Ethernet que tiene
configurada la dirección IP 65.123.67.54. ¿Qué podría hacer?...

?

:
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:
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0
:
0
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d
a
:
f
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d
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65.123.67.42

65.123.67.54

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Comunicación IP en una LAN Ethernet

•

El host origen necesita averiguar la dirección MAC de la tarjeta Ethernet que tiene
configurada la dirección IP 65.123.67.54. ¿Qué podría hacer?...
– Tener una tabla estática con las correspondencias (IP->MAC)

•

Problema: Si se añade un nuevo host hay que reconfigurar la tabla de todos

– Asignar la IP de forma que de ella se pueda extraer la MAC

•

Problema: Las direcciones MAC Ethernet son de 48bits, las IPs son de 32bits

– Diseñar un protocolo para averiguar la dirección MAC del interfaz preguntándosela al mismo

•

Problema: Requiere tráfico de broadcast

?

:
3
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:
0
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d
a
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65.123.67.54

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Comunicación IP en una LAN Ethernet

El host origen necesita averiguar la dirección MAC de la tarjeta Ethernet que tiene
configurada la dirección IP 65.123.67.54. ¿Qué hace?... ARP
–

Construye una trama para transportar una PDU de ARP (Address Resolution Protocol) (NO es IP) que emplea
el Ethertype 0x0806
La MAC destino de esta trama es la dirección de broadcast Ethernet (FF:FF:FF:FF:FF:FF)
En los datos se indica esa pregunta: ¿Cuál es la dirección MAC del interfaz con dirección IP 65.123.67.54?
Se envía esa trama, que será leída por todos los interfaces...
Todos la descartan salvo la máquina que tiene esa dirección IP...
La máquina con esa IP envía de vuelta otra trama ARP diferente donde le indica su dirección MAC...

•

–
–
–
–
–

:
f
f
:
f
f
:
f
f

f
f
:
f
f
:
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f
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.
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f
d
:
f
f
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?

:
3
0
:
0
0
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0
0

d
a
:
f
e
:
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e

0
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Comunicación IP en una LAN Ethernet

• Ahora el host origen ya conoce la dirección MAC que estaba buscando
•
•
•
•

La coloca en el campo de “Dirección MAC destino” de la trama con el paquete IP
Envía la trama...
El destinatario (el único con esa dirección MAC) la lee y extrae el paquete IP...
El host origen se apunta en una tabla (caché ARP) que el interfaz con esa IP tiene esa
MAC. Así, la próxima vez que desee enviarle un paquete no necesitará preguntar por su
MAC

Caché ARP del PC A (65.123.67.42)

Dirección IP
65.123.67.54

Dirección MAC
00:00:01:3e:ff:df

Time
13:45

:
1
0
:
0
0
:
0
0

?

f
d
:
f
f
:
e
3

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d
a
:
f
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:
d
e

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65.123.67.42

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00:00:03:ed:ef:ad

00:00:01:3e:ff:df

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Formato de la PDU de ARP

Dest
Addr

Src
Addr

hard
type

e
p
y
T
r
e
h
t
E

prot
type

e
z
i
s

t
o
r
p

e
z
i
s


d
r
a
h

op

sender

Ether addr

sender
IP addr

target

Ether addr

target
IP addr

S
C
F

Bytes:

6

6

2

2

2 1 1

2

6

4

6

4

4

Cabecera Ethernet

Trailer
Ethernet

•
•
•
•
•
•

hardware = nivel de enlace, protocol = nivel de red
hard type = tipo de dirección de enlace (1 = Ethernet)
prot type = tipo de dirección de red (0x0800 = IP)
hard size = tamaño en bytes de la dirección de enlace (Ethernet -> 6)
prot size = tamaño en bytes de la dirección de red (IP -> 4)
op = Tipo de operación:




1 = ARP Request
2 = ARP Reply
3 = RARP Request, 4 = RARP Reply

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Formato de la PDU de ARP

(Ejemplos)

ARP Request

ff:ff:ff:
ff:ff:ff

00:00:03:
ed:ef:ad

ARP Reply

00:00:03:
ed:ef:ad

00:00:01:
3e:ff:df

6
0
8
0
x
0

6
0
8
0
x
0

1

1

0
0
8
0
x
0

6 4

1

00:00:03:
ed:ef:ad

65.123.
67.42

00:00:00:
00:00:00

65.123.
67.54

0
0
8
0
x
0

6 4

2 00:00:01:
3e:ff:df

65.123.
67.54

00:00:03:
ed:ef:ad

65.123.
67.42

S
C
F

’
S
C
F

•
•
•
•
•
•

hardware = nivel de enlace, protocol = nivel de red
hard type = tipo de dirección de enlace (1 = Ethernet)
prot type = tipo de dirección de red (0x0800 = IP)
hard size = tamaño en bytes de la dirección de enlace (Ethernet -> 6)
prot size = tamaño en bytes de la dirección de red (IP -> 4)
op = Tipo de operación:




1 = ARP Req