Link-layer Addressing

De Departamento de Informatica
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Los nodos, es decir, host y routers, tienen direcciones tanto en capa de enlace como en la capa de red, de esta manera es posible vincular la comunicación entre estas capas. El Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP), proporciona un mecanismo para traducir direcciones IP, en direcciones de la capa de enlace, MAC (Media Access Control).

Contenido

Direcciones MAC

Dirección MAC en hardware

Las direcciones MAC (Media Access Control) son una secuencia de 12 dígitos hexadecimales (48 bits en total) que permiten identificar a un adaptador de red en específico, dentro de una red de área local. Por esta razón, generalmente son llamadas direcciones físicas o de hardware.

Los primeros 24 bits son la establecidos por el IEEE, dentro un rango que se le entrega al fabricante del hardware, pudiendo identificarlo observando éstos valores. Los 24 bits restantes, contienen el número serial de la interfaz que es asignado por el mismo fabricante a su producto. Por lo tanto, analizando la dirección MAC de un adaptador es posible saber tanto quién lo construyó, como a que dispositivo pertenece.

Aunque es posible editar los valores que se establecen en una MAC mediante software (editando la ROM del adaptador), se considera que las direcciones son estáticas y únicas para cada dispositivo, transformándolas en un ID a nivel mundial.

Diferencias entre IP y MAC

IP MAC
Direcciones de 32 bits. Direcciones de 48 bits.
Trabaja a nivel de capa de Red, por lo que se envía dentro de datagramas IP. Trabaja a nivel de capa de Enlace, donde se envían frames conteniendo la MAC address.
Jerárquicas y no portátiles, es decir, los valores dependen de la subred. No jerárquico pero portátil, ya que sus valores son estáticos.

Address Resolution Protocol

Representación simple del proceso de ARP

El protocolo ARP le permite a un nodo, Host o Router, saber la dirección MAC perteneciente a otro nodo que se encuentra dentro de la misma red física, sabiendo sólamente la IP. Para realizar este proceso, cada nodo consta de una tabla ARP. Dentro de esta tabla, cada entrada tiene tres elementos: la IP del host destino, la MAC de éste y el valor de TTL respectivo.

El TTL, o Time To Live, es el tiempo por el cual se guarda la relación entre la IP y la MAC; siendo éste típicamente de 20 minutos. La razón por la cual existe éste mecanismo, es la posibilidad de que un host pueda cambiarse de subred, generando que la misma MAC se relaciones con más de una IP.[1]

En términos generales, tenemos un mapeo que lleva las direcciones IP de un dispositivo a la MAC address del adaptador de red que tiene, para enviar frames que se guarda durante 20 minutos.

Existen dos casos donde ARP entra en funcionamiento: si se necesita enviar a nivel local o a nivel remoto.

Envío de mensajes a un host local

Para el primero, un host A revisa inicialmente la tabla ARP para identificar si IP destino de un host B ya se encuentra indexada. Si es así, simplemente se envuelve el datagrama IP en un frame que contiene la dirección MAC de B y lo envía.

Por otra parte, si la MAC de B no está en la tabla, A realizará un broadcast utilizando la dirección FF:FF:FF:FF:FF:FF, enviando un frame con la IP destino a todos los host de la red. Por la MAC sabrán que se trata de un frame de broadcast y lo desempaquetarán para ver si está destinado a ellos. En el caso de ser correcto, B enviará un paquete de respuesta a los datos de envío que venían en el frame. Finalmente, A incluye los datos de B en su tabla de ARP. [2]

Envío de mensajes a un host remoto

Si se tiene que enviar datos fuera de la red, pasando por un router, el proceso es relativamente similar pero su scope podría complicar el entendimiento del proceso. Por lo tanto, para poder comprenderlo de mejor manera veamos por medio de una tabla como reaccionan tanto el equipo (host) A al enviar un mensaje a B, como el router R que está en medio del camino.

Host A Router R
A identifica que la IP destino está fuera de la subred, ya que ésta y su IP tienen distinta máscara.
A usa ARP a nivel local para obtener MAC del router R.
A crea una frame con la MAC address del router R como destino, pero en el datagrama inserto se encuentra la IP de B.
R desempaqueta el frame y revisa su tabla de routing para saber a donde enviar el datagrama.
R utiliza ARP para tener la MAC de B.
R crea un frame con el datagrama IP de A y lo envía a B.

Referencias

  • J. F. Kurose, K.W. Ross. Computer Networking A Top Down Approach, 5th Edition. Chapter 5 The Link Layer and Local Area Networks: Link-Layer Addressing
  • Tilde Frugal - Technology: ARP [3] Revisada 5 de Julio.
  • Search Networking - Time to Live [4] Revisada 5 de Julio.

Enlaces externos

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