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

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

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

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Objetivo

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

• Caso Ethernet

Contenido

• Introducción
• ARP

– Motivación
– Funcionamiento
– Ejemplos

• Comunicación entre hosts en distintas

LANs

Contenido

• Introducción
• ARP

– Motivación
– Funcionamiento
– Ejemplos

• Comunicación entre hosts en distintas

LANs

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Á

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

R4
R4

Red C

Red D

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

Direcciones IP y MAC

a
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t

• 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

Direcciones MAC y ARP

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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

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ARP: Address Resolution Protocol

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• ¿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

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• ¿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

a
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t

• ¿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

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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?

• 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

207.196.7.82

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

Formato de la PDU de ARP

a
c

i
t

Dest
Addr

Src
Addr

e
p
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T
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e
h
t
E

hard
type

prot
type

e
z
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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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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

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• 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 (207.196.7.7