PDF de programación - ARP y RARP

Bloque V: El nivel de enlace

ARP

Índice

• Bloque V: El nivel de enlace

– Tema 15: ARP
• Introducción
• Mensaje ARP
• ARP: Ejemplo
• Ejemplo resumen

• Referencias

– Capítulo 5 de “Redes de Computadores: Un enfoque 

descendente basdado en Internet”. James F. Kurose, Keith 
W. Ross. Addison Wesley, 2ª edición. 2003.

– Capítulos 4 y 5 de “TCP/IP Illustrated, Volume 1: The 

Protocols”, W. Richard Stevens, Addison Wesley, 1994.

RC ­ Bloque V­ Tema 16

2

Introducción
• En Internet, cada host tiene una dirección lógica IP.
• En las redes físicas, cada host tiene una dirección “hardware” (p.e. Ethernet).
• Para transmitir un datagrama a un destino de la misma subred física, el 
datagrama debe encapsularse en un paquete que contenga la dirección 
hardware del destino.
¿Cómo se convierte/mapea una dirección lógica en una dirección hardware?
¿Cómo se convierte una dirección IP de 32 bits en una dirección Ethernet de 48 
bits?

•
•

• ARP (y RARP) proporcionan la correspondencia entre direcciones IP y 

direcciones hardware (nivel de enlace):
– ARP: Address Resolution Protocol (RFC 826)
– RARP: Reverse Address Resolution Protocol (RFC 903)

• ARP proporciona correspondencia dinámica (no concierne al usuario ni al 

administrador de la red) entre direcciones IP y direcciones hardware usadas por 
distintas tecnologías de red.
– Obtiene la dirección Ethernet asociada a una dirección IP.

• RARP permite obtener una dirección IP asociada a una dirección Ethernet, 

utilizando un servidor RARP (sustituido por DHCP).

ARP

IP

RED

RC ­ Bloque V­ Tema 16

3

Ethernet

ENLACE

Mensaje ARP

•

Formato del paquete ARP y RARP para Ethernet:

Tamaño dirección HW

Tamaño dirección protocolo

Dir. destino 

Dir. origen 
Ethernet

Tipo
trma

Tipo 
HW

Tipo 
proto

Op.

Dir. origen 
Ethernet

Ethernet

destino IP
6 6 2 2 2 1 1 2 6 4 6 4

Ethernet

IP

Dir. origen 

Dir. destino 

Dir. 

Cabecera Ethernet

Paquete ARP/RARP

Tipo trama: ARP (0x0806) y RARP (0x8035)
Tipo de HW: Ethernet (0x0001)
Tipo de protocolo: IP (0x0800)
Tamaño de direcciones:  Ethernet (6 bytes), IP (4 bytes)

•
•
•
•
• Op.: Especifica el tipo de operación a realizar

– ARP request (1) / ARP reply (2)
– RARP request (3) / RARP reply (4)

• Direcciones Ethernet e IP de origen y destino.

– La dirección Ethernet de origen está duplicada en el frame Ethernet, porque 

ya aparece en la cabecera Ethernet.

– La dirección Ethernet de destino también se duplicará en las respuestas (en 

las peticiones se usa la dirección de broadcast).

RC ­ Bloque V­ Tema 16

4

ARP: Ejemplo

• ARP permite a una fuente encontrar la dirección hardware de un 

destino que se encuentre en la misma subred física. 

• Opera en redes que tienen capacidad de difusión (broadcast)

• Recibe como entrada la dirección IP del destino y devuelve su 

dirección hardware.

•

nogal% ftp pino

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

5

ARP: Ejemplo
1.El cliente de ftp llama al resolver 

para convertir el nombre de la 
maquina (pino) en una dirección 
IP.

pino

210.53.23.32

resolver

(1)

ARP

FTP

TCP

IP

Driver Ethernet

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

6

ARP: Ejemplo
2. El cliente ftp pide a la capa TCP 

que establezca una conexión con 
la dirección IP 210.53.23.32 al 
puerto 21

(1)

resolver
resolver

ARP
ARP

(2)

FTP
FTP

TCP
TCP

IP
IP

Driver Ethernet
Driver Ethernet

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

7

ARP: Ejemplo
3. TCP solicita al nivel IP el envío de 

un datagrama a la dirección IP 
210.53.23.32

(1)

resolver

ARP

FTP

TCP

IP

(2)

(3)

Driver Ethernet

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

8

ARP: Ejemplo
4. Enrutamiento IP: decide si se 

envía a una máquina 
(directamente conectada) o a un 
router (para alcanzar al destino)  
210.53.23.32 directamente 
conectada

(1)

resolver

ARP

FTP

TCP

IP

(2)

(3)
(4)

Driver Ethernet

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

9

ARP: Ejemplo
5. Es necesario convertir la dirección 
IP (210.53.23.32) en una dirección 
Ethernet  ARP

(1)

resolver

(5)

ARP

FTP

TCP

IP

(2)

(3)
(4)

Driver Ethernet

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

10

ARP: Ejemplo
6. Envío del ARP Request a todas las 
máquinas de la red local (broadcast)

(1)

resolver

ARP

FTP

TCP

IP

(2)

(3)
(4)

Driver Ethernet

(5)
(6)

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

11

ARP: Ejemplo
7. La capa ARP de heras recibe el 

broadcast y reconoce su IP. Contesta 
con un "ARP reply" que contiene su 
dirección Ethernet.

(1)

resolver

ARP

FTP

TCP

IP

(2)

(3)
(4)

Driver Ethernet

(5)
(6)

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

Driver Ethernet
ARP

IP
TCP

(7)

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

12

ARP: Ejemplo
8. indurain recibe el "ARP reply" y ya puede 

enviar el datagrama IP que originó el 
"ARP request".

(1)

resolver

ARP

(8)

FTP

TCP

IP

(2)

(3)
(4)

Driver Ethernet

(5)
(6)

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

Driver Ethernet
ARP

IP
TCP

(7)

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

13

ARP: Ejemplo
9. Se envía el datagrama IP a heras

(1)

resolver

ARP

(8)

FTP

TCP

IP

(2)

(3)
(4)

Driver Ethernet

(5)
(6)

nogal (cliente FTP)
IP: 210.53.23.10
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d

castaño
IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

Driver Ethernet
ARP

IP
TCP

(7)

pino (servidor FTP)
IP: 210.53.23.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a

RC ­ Bloque V­ Tema 16

14

ARP: Ejemplo
• ARP Request (nogal  broadcast)

ff:ff:ff:
210.53.
ff:ff:ff
23.32
Destino Origen Eth. origen IP origen Eth. destino IP dest.

080
0 6 4 1 0f:9a:32:e3:

210.53.
23.10

0f:9a:32:e3:

080
6

000
1

09:8d

09:8d

??

Cabecera Ethernet

Paquete ARP/RARP

• ARP Reply (pino  nogal)

8e:9a:93:90

0f:9a:32:e3:

210.53.
23.10
Destino Origen Eth. origen IP origen Eth. destino IP dest.

080
0 6 4 2 8e:9a:93:90

210.53.
23.32

0f:9a:32:e3:

080
6

000
1

:3a:8a

09:8d

:3a:8a

09:8d

Cabecera Ethernet

Paquete ARP/RARP

RC ­ Bloque V­ Tema 16

15

ARP

• Cache ARP:

– El broadcast de los ARP Request es costoso ya que todos los receptores 

tienen que procesar este paquete  Cache ARP

– Mantiene la conversiones recientes entre direcciones de red y direcciones 

hardware.

– En un mensaje ARP Request, si la IP del emisor ya está en la cache  Se 

actualiza con la dirección HW del emisor.

– El tiempo normal de vida es de 20 minutos (desde que se creó la entrada).
– Comando: arp [­a –d –s]

• ARP gratuito:

– ARP request generada por una máquina para preguntar por la dirección 

HW que se corresponde con su propia dirección IP.

– Normalmente utilizado para configurar la interfaz de red en el proceso de 

arranque.

– Tiene dos efectos adicionales:

• Si otra máquina contesta al ARP quiere decir que hay otra máquina 

con la misma IP  ERROR!.

• Actualización de las cachés ARP de todas las máquinas que reciben el 

ARP request. Útil cuando se ha cambiado la interfaz de red en una 
máquina, para informar de la nueva dirección HW.

RC ­ Bloque V­ Tema 16

16

Ejemplo resumen

•

Indicar todas las tramas que genera el comando 
traceroute.
– La máquina origen y RA acaban de reiniciarse.

traceroute 173.197.15.4

154.63.1.1
83:28:d8:a0:12:53

154.63.43.10
03:32:53:f3:b1:89

RC ­ Bloque V­ Tema 16

RA

172.25.1.2
28:fa:9c:82:0a:6e

RB

173.197.15.10
72:be:65:03:8a:9f

172.25.1.1
71:0f:83:82:ba:8c

173.197.15.4
93:a3:c2:83:e5:81

17

Ejemplo resumen

154.63.43.10
03:32:53:f3:b1:89 154.63.1.1
83:28:d8:a0:12:53

RA

172.25.1.2
28:fa:9c:82:0a:6e

RB

173.197.15.4
93:a3:c2:83:e5:81

173.197.15.10
72:be:65:03:8a:9f

172.25.1.1
71:0f:83:82:ba:8c

ARP Request

ARP Reply

ff:ff:ff:ff:ff:ff

03:32:53:f3:b1:89 ARP

¿Quién es 154.63.1.1?

Destino

Origen

03:32:53:f3:b1:89 83:28:d8:a0:12:53 ARP 154.63.1.1 es 83:28:d8:a0:12:53

Destino

Origen

RC ­ Bloque V­ Tema 16

18

Ejemplo resumen

154.63.43.10
03:32:53:f3:b1:89 154.63.1.1
83:28:d8:a0:12:53

RA

172.25.1.2
28:fa:9c:82:0a:6e

RB

173.197.15.4
93:a3:c2:83:e5:81

173.197.15.10
72:be:65:03:8a:9f

172.25.1.1
71:0f:83:82:ba:8c

UDP

ICMP

...:12:53
...:b1:89
Destino Origen

IP

154.63.43.10

173.197.15.4 1

UDP – Puerto 38292

Origen

Destino

TTL

...:b1:89
...:12:53
Destino Origen

IP

154.63.1.1

Origen

154.63.43.10 32
TTL

Destino

ICMP Tiempo excedido

RC ­ Bloque V­ Tema 16

19

Ejemplo resumen

154.63.43.10
03:32:53:f3:b1:89 154.63.1.1
83:28:d8:a0:12:53

RA

172.25.1.2
28:fa:9c:82:0a:6e

RB

173.197.15.4
93:a3:c2:83:e5:81

173.197.15.10
72:be:65:03:8a:9f

UDP

17