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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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


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Contenido

•  Introducción
•  ARP

–  Motivación
–  Funcionamiento
–  Ejemplos

•  Comunicación entre hosts en distintas

LANs


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redes a otras

Host a Red)

•  Nivel de red permite que paquetes lleguen de unas

•  Dentro de cada red depende de la tecnología (nivel

Introducción

•  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


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redes a otras

Host a Red)

•  Nivel de red permite que paquetes lleguen de unas

•  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!


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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!


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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


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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

ARP: Address Resolution Protocol
•  Ejemplo: Paquete IP de
•  ¿Cómo enviar un paquete
207.196.7.78 a 207.196.7.88
IP de un nodo a otro de la
•  Deberá ir en una trama
misma red?

Ethernet (…)


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PC1

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

(207.196.7.82)!
dst_addr = IPPC3

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!



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ARP: Address Resolution Protocol
•  Ejemplo: Paquete IP de
207.196.7.78 a 207.196.7.88
•  Deberá ir en una trama

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

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PC1

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

R5!

LAN!

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!

207.196.7.88!

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!

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

ARP
1. 


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PC1

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!

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 (…)

¿Cuál es la MAC del interfaz
con IP 207.196.7.88?

PC3

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

(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 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!


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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 (…)

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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!


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Formato de la PDU de ARP

Dest
Addr

Src
Addr


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h
t
E

hard
type

prot
type


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z
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h


e
z
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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)!


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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


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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!

 ¿Dónde encaja ARP en la pila TCP/IP?

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Aplicación



Transporte


Red


Enlace



Físico

UDP

TCP

IP

ARP!


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