PDF de programación - Comunicación IP en una LAN Ethernet ARP

LABORATORIO DE PROGRAMACIÓN DE REDES
Área de Ingeniería Telemática

Comunicación IP en una LAN Ethernet

ARP

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Laboratorio de Programación de Redes

3º Ingeniería Técnica en Informática de Gestión

Objetivo

• Cómo consigue IP que el nivel de
enlace entregue el datagrama al
interfaz correcto en la LAN

• Caso Ethernet

ARP

1/21

Contenido

• Introducción
• ARP

– Motivación
– Funcionamiento
– Ejemplos

• Comunicación entre hosts en distintas

LANs

ARP

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Contenido

• Introducción
• ARP

– Motivación
– Funcionamiento
– Ejemplos

• Comunicación entre hosts en distintas

LANs

ARP

3/21

Introducción

• Nivel de red permite que paquetes lleguen de unas

redes a otras

• Dentro de cada red depende de la tecnología (nivel

Host a Red)

• Veamos cómo se realiza la comunicación en el caso

de una LAN Ethernet (…)

Red A

Red B

R1
R1

R5
R5

R3
R3

R2
R2

R6

ARP

R4
R4

Red C

Red D

4/21

Introducción

• Nivel de red permite que paquetes lleguen de unas

redes a otras

• Dentro de cada red depende de la tecnología (nivel

Host a Red)

• Veamos cómo se realiza la comunicación en el caso

de una LAN Ethernet (…)

Red D

R5R5

ARP

5/21

2

Direcciones IP y MAC

• Direcciones IP:

– Direcciones del nivel de red, de 32 bits
– Empleadas para que el datagrama llegue a la

red IP destino

– Lógicas

• Direcciones MAC (direcciones LAN o físicas

o Ethernet):
– Para que una trama llegue de un interfaz a
otro físicamente conectado en la misma red,
de 48 bits en la mayoría de LANs

– A fuego en la ROM de la tarjeta
– Físicas

R5R5

Aplicación
Transporte

Red
Enlace
Físico

Red D

ARP

6/21

Contenido

• Introducción
• ARP

– Motivación
– Funcionamiento
– Ejemplos

• Comunicación entre hosts en distintas

LANs

ARP

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Direcciones MAC y ARP

Cada tarjeta en la LAN tiene una dirección MAC única

PC1

Dirección de broadcast = FF-FF-FF-FF-FF-FF



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1A:2F:BB:76:09:AD
PC2

R5

LAN

00:65:F7:2B:08:53

0C:65:F7:2B:08:53

= tarjeta

0C:C4:11:6F:E3:98

PC3

ARP

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ARP: Address Resolution Protocol

• ¿Cómo enviar un paquete
IP de un nodo a otro de la
misma red?

PC1

207.196.7.78

1A:2F:BB:76:09:AD
PC2

• Ejemplo: Paquete

IP de
207.196.7.78 a 207.196.7.88
trama

ir en una

• Deberá

Ethernet (…)

(207.196.7.82)
dst_addr = IPPC3

LAN

(207.196.7.78)
src_addr = IPPC1

R5

00:65:F7:2B:08:53

0C:65:F7:2B:08:53

PC3

0C:C4:11:6F:E3:98
207.196.7.88

ARP

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ARP: Address Resolution Protocol

• ¿Cómo enviar un paquete
IP de un nodo a otro de la
misma red?

PC1

207.196.7.78

1A:2F:BB:76:09:AD
PC2

R5

LAN

• Ejemplo: Paquete

IP de
207.196.7.78 a 207.196.7.88
trama

ir en una

• Deberá

Ethernet (…)
– Ethertype: 0x0800 (IP)
– MAC origen la de la tarjeta que

envía

– MAC destino (…)

00:65:F7:2B:08:53

0C:65:F7:2B:08:53

207.196.7.88

PC3

0C:C4:11:6F:E3:98
207.196.7.88

207.196.7.78

src_hwaddr = MACPC1
(1A:2F:BB:76:09:AD)

?

0x0800

ARP

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ARP: Address Resolution Protocol

• ¿Cómo enviar un paquete
IP de un nodo a otro de la
misma red?

ARP
1.

PC1

207.196.7.78

1A:2F:BB:76:09:AD
PC2

2.

ARP Request: El emisor
envía una trama ARP a la
dirección MAC de broadcast
( F F : F F : F F : F F : F F : F F ) .
Contiene la IP destino
Todos los interfaces de la
LAN leen esa trama (…)

R5

LAN

00:65:F7:2B:08:53

0C:65:F7:2B:08:53

PC3

0C:C4:11:6F:E3:98
207.196.7.88

¿Cuál es la MAC del interfaz
con IP 207.196.7.88?

(FF:FF:FF:FF:FF:FF)

dst_hwaddr = MAC Broadcast

(1A:2F:BB:76:09:AD)

src_hwaddr = MACPC1

0x0806

ARP

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ARP: Address Resolution Protocol

• ¿Cómo enviar un paquete
IP de un nodo a otro de la
misma red?

ARP
3.

ARP Reply: El interfaz con
esa
IP responde con otra
trama ARP (…)

PC1

207.196.7.78

1A:2F:BB:76:09:AD
PC2

R5

LAN

00:65:F7:2B:08:53

0C:65:F7:2B:08:53

PC3

0C:C4:11:6F:E3:98
207.196.7.88

(1A:2F:BB:76:09:AD)
dst_hwaddr = MACPC1

Yo tengo la IP 207.196.7.88 y
mi MAC es 0C:C4:11:6F:E3:98

(0C:C4:11:6F:E3:98)

src_hwaddr = MACPC3

0x0806

ARP

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ARP: Address Resolution Protocol

• ¿Cómo enviar un paquete
IP de un nodo a otro de la
misma red?

• Ahora puede colocar la MAC

destino (…)

• Y enviarla (…)

PC1

207.196.7.78

1A:2F:BB:76:09:AD
PC2

R5

LAN

Entrega directa

00:65:F7:2B:08:53

0C:65:F7:2B:08:53

207.196.7.88

0C:C4:11:6F:E3:98
207.196.7.88

207.196.7.78

PC3

src_hwaddr = MACPC1
(1A:2F:BB:76:09:AD)

dst_hwaddr = MACPC3
(0C:C4:11:6F:E3:98)

?

0x0800

ARP

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A
L

Formato de la PDU de ARP

Dest
Addr

Src
Addr

e
p
y
T
r
e
h
t
E

hard
type

prot
type

e
z
i
s

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r
a
h

e
z
i
s

t
o
r
p

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

ARP

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B
A
L

a Formato de la PDU de ARP

(Ejemplos)

t
s
e
u
q
e
R

P
R
A

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

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

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

ARP

15/21

ARP: Address Resolution Protocol

• El host apunta en una cache la relación entre IP y MAC
• Para el próximo paquete no necesita hacer ARP
• El receptor del ARP Request aprende con esa trama la pareja

(MAC, IP) del emisor

• Las entradas en la cache de ARP caducan
• Plug-and-play: no necesita intervención del administrador
• Funciona directamente sobre el nivel de enlace (Ethertype

0x0806)

Caché ARP del PC 1 (207.196.7.78)

Dirección IP
207.196.7.82

Dirección MAC
0C:C4:11:6F:E3:98

Time
13:45

ARP

16/21

¿Dónde encaja ARP en la pila TCP/IP?

Aplicación

Transporte

UDP

TCP

IP

ARP

Red

Enlace

Físico

ARP

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Contenido

• Introducción
• ARP

– Motivación
– Funcionamiento
– Ejemplos

• Comunicación
distintas LANs

entre

hosts

en

ARP

18/21

ARP: Address Resolution Protocol



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L

207.196.7.25

0

R5
1

00:65:F7:2B:08:53



• ¿Y si el destino está en

distinta red? (…)

• Entregar el paquete a un router en

su red:
– Averiguar la MAC del interfaz del

router: ARP (…)

– Entrega el paquete