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





l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I

E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



Objetivo

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

•  Caso Ethernet





l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I

E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



Contenido

•  Introducción
•  ARP

–  Motivación
–  Funcionamiento
–  Ejemplos

•  Comunicación entre hosts en distintas

LANs





l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I



E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



Contenido

•  Introducción
•  ARP

–  Motivación
–  Funcionamiento
–  Ejemplos

•  Comunicación entre hosts en distintas

LANs

Introducción

•  Nivel de red permite que paquetes lleguen de unas



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I



E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



redes a otras

Host a Red)

•  Dentro de cada red depende de la tecnología (nivel

•  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


R4

R4


Red C


Red D


Introducción

•  Nivel de red permite que paquetes lleguen de unas



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I

E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



redes a otras

Host a Red)

•  Dentro de cada red depende de la tecnología (nivel

•  Veamos cómo se realiza la comunicación en el caso

de una LAN Ethernet (…)

Red D


R5
R5






l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I

E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



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

R5
R5


Aplicación
Transporte

Red
Enlace
Físico

Red D






l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I



E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



Contenido

•  Introducción
•  ARP

–  Motivación
–  Funcionamiento
–  Ejemplos

•  Comunicación entre hosts en distintas

LANs

Direcciones MAC y ARP

Cada tarjeta en la LAN tiene una dirección MAC única

PC1

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



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I

E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



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: Address Resolution Protocol
•  ¿Cómo enviar un paquete
IP de un nodo a otro de la
misma red?

IP de
207.196.7.78 a 207.196.7.88
trama

•  Ejemplo: Paquete

•  Deberá

ir en una



l



i



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I


I



I



E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L



Ethernet (…)

(207.196.7.82)!
dst_addr = IPPC3

PC1

207.196.7.78!
1A:2F:BB:76:09:AD!
PC2

R5


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

PC3

LAN


(207.196.7.78)!
src_addr = IPPC1

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

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





S
E
D
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

I



I



E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

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

•  Deberá

ir en una

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

envía

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!





l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I



E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



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
(FF:FF:FF:FF:FF:FF).
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!





l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I



E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



ARP: Address Resolution Protocol
•  ¿Cómo enviar un paquete
IP de un nodo a otro de la
misma red?

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

ARP
3. 

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!



a
c
i
t

ARP: Address Resolution Protocol
•  Ahora puede colocar la MAC
•  Y enviarla (…)

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

destino (…)

á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n



l

i



S
E
D
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

I



I

E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I


e
d



a
e
r
Á

Entrega directa

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!

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!



l



i



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I


I



I

E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
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

d
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

Formato de la PDU de ARP



(Ejemplos)



S
E
D
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

I



I

E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

ff:ff:ff:
ff:ff:ff

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



6
0
8
0
x
0


t
s
e
u
q
e
R

P
R
A

ARP Reply

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

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

1

1



0
0
8
0
x
0



0
0
8
0
x
0

6 4 1 1A:2F:BB:!
76:09:AD!

207.196.
7.78

00:00:00:
00:00:00

207.196.
7.88

6 4 2

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

207.196.
7.88

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

207.196.
7.78



S
C
F


’

S
C
F



6
0
8
0
x
0

• 
• 
• 
• 
• 
• 

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: Address Resolution Protocol



S
E
D
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

I



I

E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

•  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!





l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I



E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



¿Dónde encaja ARP en la pila TCP/IP?

Aplicación

Transporte

UDP

TCP

IP

ARP


Red

Enlace

Físico





l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n


S
a
E
c
D
i
t
E
R
E
D
N
Ó
C
A
M
A
R
G
O
R
P

a
e
r
Á

e
d

I



I



E
D
O
R
O
T
A
R
O
B
A
L

I

i



Contenido

•  Introducción
•  ARP

–  Motivación
–  Funcionamiento
–  Ejemplos

•  Comunicación
distintas LANs

entre

hosts

en

ARP: Address Resolution Protocol
•  ¿Y si el destino está en

•  Entregar el paq