PDF de programación - Tema 16 - ARP

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

Ethernet

ENLACE

RC - Bloque V- Tema 16

3

Mensaje ARP
Formato del paquete ARP y RARP para Ethernet:

•

Tamaño dirección HW

Tamaño dirección protocolo

Dir. destino
Ethernet

Dir. origen
Ethernet

Dir. destino
Ethernet
6 6 2 2 2 1 1 2 6 4 6

Dir. origen
Ethernet

Dir. origen

Tipo
trma

Tipo
HW

Tipo
proto

Op.

IP

Dir.

destino IP

4

Paquete ARP/RARP

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

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)

– 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.

•

indurain% ftp heras

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

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

heras (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 (heras) en una dirección
IP.

heras

210.53.23.32

resolver

(1)

ARP

FTP

TCP

IP

Driver Ethernet

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

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

RC - Bloque V- Tema 16

heras (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

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

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

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heras (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

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

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

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heras (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

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

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

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heras (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

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

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

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heras (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)

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

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

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heras (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)

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

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

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

Driver Ethernet

ARP

(7)

IP

TCP

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)

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

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

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

Driver Ethernet

ARP

(7)

IP

TCP

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)

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

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

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

Driver Ethernet

ARP

(7)

IP

TCP

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ARP: Ejemplo

• ARP Request (indurain broadcast)

0f:9a:32:e3

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

0806 0001 0800 6 4

210.53.
23.10

Paquete ARP/RARP

0f:9a:32:e3

:09:8d

:09:8d

??

1

• ARP Reply (heras indurain)

0f:9a:32:e3

:3a:8a

8e:9a:93:90

210.53.
:09:8d
23.10
Destino Origen Eth. origen IP origen Eth. destino IP dest.
Cabecera Ethernet

0806 0001 0800 6 4

2 8e:9a:93:90

210.53.
23.32

Paquete ARP/RARP

0f:9a:32:e3

:09:8d

:3a:8a

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

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

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

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

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

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

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

ARP Request

ARP Reply

ff:ff:ff:ff:ff:ff
Destino

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

¿Quién es 154.63.1.1?

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

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

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

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

UDP

ICMP

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

IP

154.63.43.10

173.197.15.4

Origen

Destino

1
TTL

UDP – Puerto 38292

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

IP

154.63.1.1

Origen

154.63.43.10 32
TTL

Destino

ICMP Tiempo excedido

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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

UDP

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

A