PDF de programación - Comunicación IP en una LAN Ethernet ARP

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Comunicación IP en una LAN Ethernet

ARP

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

3º Ingeniería de Telecomunicación

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Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes
4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local
7. Servicios de Internet

1

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I

Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes

•
•
•

Arquitectura de protocolos para LANs
Ethernet
Protocolos de Internet
•
•
•

Introducción histórica e Internetworking
Direccionamiento
IP en LAN. ICMP

4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local
7. Servicios de Internet

2

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Objetivo

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

• Caso Ethernet

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Contenido

• Introducción
• ARP

– Motivación
– Funcionamiento
– Ejemplos

• Comunicación entre hosts en distintas

LANs

4

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Contenido

• Introducción
• ARP

– Motivación
– Funcionamiento
– Ejemplos

• Comunicación entre hosts en distintas

LANs

5

Introducción

• Nivel de red permite que paquetes lleguen de unas

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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

6

Introducción

• Nivel de red permite que paquetes lleguen de unas

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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 (…)

R5R5

Red D

7

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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

R5R5

Transporte

Red

Enlace

Físico
Medio

Red D

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Contenido

• Introducción
• ARP

– Motivación
– Funcionamiento
– Ejemplos

• Comunicación entre hosts en distintas

LANs

9

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

10

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I

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 207.196.7.82
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
207.196.7.82

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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 207.196.7.82
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

207.196.7.82

PC3

0C:C4:11:6F:E3:98
207.196.7.82

207.196.7.78

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

?

0x0800

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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
207.196.7.82

¿Cuál es la MAC del interfaz
con IP 207.196.7.82?

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

dst_hwaddr = MAC Broadcast

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

src_hwaddr = MACPC1

0x0806

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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
207.196.7.82

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

Yo tengo la IP 207.196.7.82 y
mi MAC es 0C:C4:11:6F:E3:98

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

src_hwaddr = MACPC3

0x0806

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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

• Ahora puede colocar la MAC

destino (…)

• Y enviarla (…)

Entrega directa

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

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

207.196.7.82

0C:C4:11:6F:E3:98
207.196.7.82

207.196.7.78

PC3

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

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

?

0x0800

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Formato de la PDU de ARP

Dest
Addr

Src
Addr

e
p
y
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h
t
E

hard
type

prot
type

e
z
i
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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

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I

a Formato de la PDU de ARP

(Ejemplos)

t
s
e
u
q
e
R

P
R
A

ff:ff:ff:
ff:ff:ff

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

ARP Reply

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

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

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

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

•
•
•
•

•
•

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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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

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