PDF de programación - Clase 9 Comunicación IP en una LAN Ethernet ARP

Clase 9
Comunicación IP en una LAN Ethernet
ARP
Tema 3.- Interconexión de redes IP

Dr. Daniel Morató
Redes de Ordenadores
Ingeniero Técnico de Telecomunicación Especialidad en
Sonido e Imagen, 3º curso

Temario
1.- Introducción
2.- Nivel de enlace en LANs
3.- Interconexión de redes IP
4.- Enrutamiento con IP
5.- Nivel de transporte en Internet
6.- Nivel de aplicación en Internet
7.- Ampliación de temas

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

1/25

Temario
1.- Introducción
2.- Nivel de enlace en LANs
3.- Interconexión de redes IP





4.- Enrutamiento con IP
5.- Nivel de transporte en Internet
6.- Nivel de aplicación en Internet
7.- Ampliación de temas

Internetworking e IP
Direccionamiento clásico
CIDR
Comunicación IP en LAN (ARP)
Fragmentación y reensamblado. ICMP

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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

Caso Ethernet

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

3/25

Contenido
Introducción
ARP

 Motivación
 Funcionamiento
 Ejemplos

Comunicación entre hosts en distintas

LANs

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

4/25

Contenido
Introducción
ARP

 Motivación
 Funcionamiento
 Ejemplos

Comunicación entre hosts en distintas

LANs

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

5/25

Introducción
 Nivel de red permite que paquetes lleguen de

 Dentro de cada red depende de la tecnología

unas redes a otras

(nivel Host a Red)

 Veamos cómo se realiza la comunicación en el

caso de una LAN Ethernet (…)

Red A

Red B

Red D

R1
R1

R5
R5

R3
R3

R2
R2

R6

R4
R4

Red C

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

6/25

Introducción
 Nivel de red permite que paquetes lleguen de

 Dentro de cada red depende de la tecnología

unas redes a otras

(nivel Host a Red)

 Veamos cómo se realiza la comunicación en el

caso de una LAN Ethernet (…)

Red D

R5R5

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

7/25

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

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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Contenido
Introducción
ARP

 Motivación
 Funcionamiento
 Ejemplos

Comunicación entre hosts en distintas

LANs

Comunicación IP en una LAN Ethernet - 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

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

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

10/25

ARP: Address Resolution Protocol
 ¿Cómo enviar un paquete IP
de un nodo a otro de la
misma red?
PC1

Ethernet (…)

 Ejemplo: Paquete

IP

de

207.196.7.78 a 207.196.7.82

 Deberá

ir en una

trama

R5

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

(207.196.7.82)
dst_addr = IPPC3

LAN

(207.196.7.78)
src_addr = IPPC1

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

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

PC3
70:65:F7:2B:08:53

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

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

11/25

ARP: Address Resolution Protocol
 ¿Cómo enviar un paquete IP
de un nodo a otro de la
misma red?
PC1

 Deberá

 Ejemplo: Paquete

IP

de

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

R5

LAN

207.196.7.78 a 207.196.7.82

ir en una

trama

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
70:65:F7:2B:08:53

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

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

?

207.196.7.78

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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0x0800

ARP: Address Resolution Protocol
 ¿Cómo enviar un paquete IP
de un nodo a otro de la
misma red?
PC1

ARP
1.

de

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

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

2.

R5

LAN

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

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

PC3
70:65:F7:2B:08:53

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
Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

0x0806

13/25

ARP: Address Resolution Protocol
 ¿Cómo enviar un paquete IP
de un nodo a otro de la
misma red?
PC1

ARP
3.

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

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
70:65:F7:2B:08:53

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
Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

0x0806

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ARP: Address Resolution Protocol
 ¿Cómo enviar un paquete IP
de un nodo a otro de la
misma red?
PC1

 Y enviarla (…)

Entrega directa

 Ahora puede colocar la MAC

destino (…)

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

207.196.7.82

70:65:F7:2B:08:53

PC3

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

207.196.7.78

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

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

?

0x0800

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

15/25

Formato de la PDU de ARP

Dest
Addr

Bytes:

6

Src
Addr

6

hard
type

e
p
y
T
r
e
h
t
E

prot
type

e op

e
z
i
s

d
r
a
h

z
i
s

t
o
r
p

sender
Ether addr

sender
IP addr

target

Ether addr

target
IP addr

S
C
F

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

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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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

6 1

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

ARP Reply

00:00:03:
ed:ef:ad

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

6 1

0
8
0
x
0

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

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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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:

necesita

no

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

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

18/25

¿Dónde encaja ARP en la pila TCP/IP?

Aplicación

Transporte

UDP

TCP

Red

Enlace

Físico

IP

ARP

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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Contenido
Introducción
ARP

 Motivación
 Funcionamiento
 Ejemplos

Comunicación entre hosts en distintas

LANs

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

20/25

ARP: Address Resolution Protocol
 ¿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 IP al router

(…)

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

207.196.7.25

0

R5
1

PC1

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

LAN

(207.196.7.78)
src_addr = IPPC1

(209.15.34.103)
dst_addr = IPPC4

209.15.34.69

00:65:F7:2C:4A:24

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

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

dst_hwaddr = MACR5,if0

PC3

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

0x0800

1A:2F:BB:0A:AB:72

209.15.34.103

PC4

src_hwaddr = MACPC1
(1A:2F:BB:76:09:AD)
Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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

 El router, como un host, repite el

distinta red?

la MAC del siguiente

proceso:
 Calcula

salto/destino (…)

 Envía la trama (…)

Entrega indirecta

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

207.196.7.25

0

R5
1

PC1

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

LAN

(207.196.7.78)
src_addr = IPPC1

(209.15.34.103)
dst_addr = IPPC4

209.15.34.69

00:65:F7:2C:4A:24

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

0C:C4:11:6F:E3:98
207.196.7.82
dst_hwaddr = MACPC4

PC3

(1A:2F:BB:0A:AB:72)

0x0800

1A:2F:BB:0A:AB:72

209.15.34.103

PC4

src_hwaddr = MACR5,if1
(00:65:F7:2C:4A:24)
Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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Resumen
 El protocolo ARP nos permite

“mapear”
dirección IP en la dirección MAC del interfaz
destino

 Solo tiene sentido dentro de la LAN donde está

conectado ese interfaz

 Pregunta a todos los interfaces de la LAN

(broadcast) cuál de ellos tiene la IP buscada

 Desde otra LAN lo que buscaremos es la
dirección MAC del router en el camino hacia la
LAN destino

Comunicación IP en una LAN Ethernet - ARP

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Temario
1.- Introducción
2.- Nivel de enlace en LANs
3.- Interconexión de redes IP

