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Capa de enrutamiento del protocolo TCP-IP

Protocolos ARP e ICMP

Protocolo ARP

El protocolo IP debe conocer la dirección fisica del computador destino para que la capa de enlace pueda proceder con la transmisión de paquetes IP. Para ello el protocolo IP hace uso del protocolo de resolución de direcciones "ARP Address Resolution Protocol". La función de este protocolo es dar a conocer al protocolo IP la dirección física asociada a la dirección IP destino. Una vez que el protocolo IP conoce la dirección física asociada a una dirección IP la capa de enlace puede proceder con el envío del frame. En la siguiente figura 1.7 podemos apreciar la cabecera del protocolo ARP:

16 bits     Hardware type
16 bits     Protocol type
                        8 bits     Octet length of hardware address (n)
                        8 bits     Octet length of protocol address (m)
                         16 bits     Operation code (solicitus o respuesta)
          noctets     fuente hardware address
          moctets     fuente protocol address
           noctets     destino hardware address
           moctets     destino protocol address

	  

Figura 1.7 Cabecera del protocolo ARP

La función de cada uno de los campos es la siguiente:

-. Hardware address space. Especifica el tipo de hardware. Ejemplo: Ethernet.

-. Protocol address space. Especifica el tipo de protocolo.

-. Hardware address length. Especifica la longitud(en bytes) de la dirección de hardware del paquete. Para los standares IEEE 802.3 e IEEE 802.5 son 6 Bytes.

-. Protocol address length. Especifica la longitud en bytes de las direcciones del protocolo. Para IP será de 4 bytes.

-. Operation code. Especifica si se trata de una solicitud (1) o una respuesta de una solicitud(2) ARP.

-. Fuente/Destino hardware address. Contiene las direcciones físicas del computador destino y fuente. En IEEE 802.3 son direcciones de 48 bits.

-. Fuente/Destino protocol address. Contiene las direcciones del protocolo IP del computador destino y fuente. En TCP/IP son direcciones IP de 32 bits.

Para el paquete de solicitud, la dirección de hardware del computador destino es el único campo indefinido del paquete.

Es importante resaltar que el formato de una dirección física utilizada por los protocolos 802 es el siguiente:

1Byte - 2Byte - 3Byte - 4Byte - 5Byte - 6Byte

Los bytes 1, 2 y 3 pertenecen al identificador OUI "Identificador único de la organizacion". Este identificador es asignado por la IEEE a los fabricantes de hardware o software que soliciten un OUI. Los bytes 4, 5 y 6 son asignados por el fabricante de hardware. La IEEE tiene la responsabilidad de asignar un único OUI. Esto implica que por cada OUI asignado el fabricante puede fabricar hasta 2^24 interfaces de red.

El formato de una dirección física 802 "MAC" fuente es distinta al formato de una dirección destino. El formato del primer byte de una direccion MAC fuente es el siguiente:

           +-+-+-+-+-+-+-+-+
           |0 1 2 3 4 5 6 7|
           +-+-+-+-+-+-+-+-+

-. Si Bit 1 es igual a 0 implica que la direccion MAC tiene sentido global.

-. Si Bit 1 es igual a 1 implica que la direccion MAC tiene sentido local.

En el diseño inicial de protocolo Ethernet no existía el concepto de sentido local. Todas las direcciones en ese momento tenían sentido global únicamente. Cuando el protocolo Ethernet fue standarizado por la IEEE y absorbido por el grupo 802 se tomó la decisión de incorporar el sentido local en una dirección MAC. El sentido local de una dirección MAC permite al administrador de la red asignar los bytes 4, 5 y 6. El sentido global de una dirección MAC es la dirección MAC asignada por el fabricante y no puede ser manipulada por el administrador de la red.

El bit 0 es utilizado por los protocolos Token Ring y FDDI únicamente y su función es inidicar la presencia del parámetro de enrutamiento RII en una trama Token Ring o FDDI. El valor de este bit es igual a cero para las tramas Ethernet.

El formato del primer byte de una dirección MAC destino es la siguiente:

           +-+-+-+-+-+-+-+-+
           |0 1 2 3 4 5 6 7|
           +-+-+-+-+-+-+-+-+

-. Si Bit 0 es igual a 0 implica que la dirección MAC destino es UNICAST.

-. Si Bit 0 es igual a 1 implica que la dirección MAC Destino es MULTICAST.

-. Si Bit 1 es igual a 0 implica que la dirección MAC tiene sentido global.

-. Si Bit 1 es igual a 1 implica que la dirección MAC tiene sentido local.

Es importante resaltar que la dirección MAC destino con valor FF-FF-FF-FF-FF-FF es una dirección física del tipo MULTICAST donde muchos protocolos interpretan está dirección como una dirección broadcast.

ARP Gratuito

Cada vez que un computador inicia la configuración de una interface de red que hace uso del protocolo ARP, el protocolo ARP envía un paquete ARP con el fin de determinar si su dirección IP o dirección física está siendo utilizada por otro computador y así ofrecer la oportunidad a los demás computadores de actualizar su ARP Cache.

En un paquete ARP gratuito la dirección fisica destino es igual a la dirección física Fuente, y la dirección IP destino es igual a la dirección IP fuente. Si algún computador de la red local detecta un paquete ARP gratuito cuya dirección IP es la misma que la configurada en su interface de red el mismo envía un paquete ARP indicando su dirección IP y dirección física al computador que transmitió el ARP gratuito. De esta manera el computador que envió el ARP gratuito genera un mensaje de advertencia indicando que dicha dirección IP está siendo utilizada por otro computador.

Protocolo de mensajes de control Internet "ICMP"

El Protocolo IP utiliza el protocolo de mensajes de control Internet "ICMP Internet Control Message Protocol" para informar de los errores que pueden ocurrir durante el enrutamiento de paquetes IP. El protoclo ICMP utiliza el soporte básico de IP como si se tratara de un protocolo de nivel superior. Sin embargo, ICMP es realmente una parte integral del protocol IP, y debe ser implementado por todo módulo IP.

Los mensajes ICMP son enviados en varias situaciones: por ejemplo, cuando un datagrama no puede alcanzar su destino, cuando un enrutador no dispone de capacidad de almacenamiento temporal para reenviar un paquete IP, y cuando el enrutador puede dirigir al computador para enviar el tráfico por una ruta más corta. El propósito de estos mensajes de control no es hacer a IP fiable, sino suministrar información sobre los problemas en el entorno de comunicación.

Los mensajes ICMP se envían usando la cabecera IP básica. El primer octeto de la parte de datos del datagrama es el campo de tipo ICMP; el valor de este campo determina el formato del resto de los datos. Los campos etiquetados como "no usado" están reservados para posteriores extensiones y deben ser cero al ser enviados, y los receptores no deberán usar estos campos (excepto para incluirlos en la suma de control).

 
	0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |     Tipo      |    Código     |        Suma de Control        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                            sin usar                           |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                     Cabecera Internet                         | 
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Figura 1.8 Cabecera ICMP

A continuación se presenta un resumen de los tipos de mensajes.

0 Eco Respuesta ("Echo Reply")

3 Destino Inaccesible ("Destination Unreachable")

4 Disminución del tráfico desde el origen ("Source Quench")

5 Redirección ("Redirect")

8 Eco ("Echo")

11 Tiempo Superado ("Time Exceeded")

12 Problema de Parámetros ("Parameter Problem")

13 Marca de Tiempo ("Timestamp")

14 Respuesta de Marca de Tiempo ("Timestamp Reply")

15 Solicitud de Información ("Information Request")

16 Respuesta de Información ("Information Reply")

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