parte04

Arquitetura TCP/IP

Parte IV – Mapeamento de endereços IP em endereços físicos (ARP)

Tópicos

●

Problema de resolução de endereço

Mapeamento direto

●

Associação dinâmica

●

ARP (Address Resolution Protocol)

– Formato do pacote, algoritmo e cache

– Proxy ARP, ARP Probe, ARP Announcement e

Justificativa

●

É necessário usar endereços (físicos) de

hardware para comunicar em uma rede

●

Aplicações usam apenas endereços

Exemplo genérico

● Computadores A e B na mesma rede (física)

● Aplicação em A gera um pacote para aplicação

em B

● Software do protocolo em A deve usar o

endereço de hardware de B ao enviá-lo um pacote, logo:

– Software do protocolo precisa de um mecanismo

que mapeie um endereço IP para endereço de

hardware equivalente

– Também é conhecido como problema de

Resolução de endereço

●

É realizada em cada rede (física) ao longo

do caminho percorrido por um pacote na

Internet

●

Duas abordagens

– Mapeamento direto – Associação dinâmica

Mapeamento direto

●

Fácil de entender

Eficiente

●

Apenas funciona quando o endereço de

hardware é menor que o endereço IP

●

Consiste em atribuir um endereço IP que

Exemplo de mapeamento direto

● Hardware: ProNET (token ring) ou ARCnet

(token passing)

● Endereço de hardware: 8 bits

● Supondo que a rede 200.150.50.0/24 seja usada ● Se uma interface tem um endereço de hardware

N, o endereço IP 200.150.50.N pode ser associada à mesma

● Resolver um endereço IP significar extrair o

Associação dinâmica

● Necessária quando endereço de hardware é

maior que o endereço IP (ex.: Ethernet)

● Permite ao equipamento A encontrar o

endereço de hardware do equipamento B

– A sabe endereço IP de B

– A sabe que B está na mesma rede física

● Solução: difunde (broadcast) a consulta e obtém

a resposta

– Associação dinâmica é usada ao longo de apenas

Address Resolution Protocol

(ARP)

●

Padrão para resolução dinâmica de

endereços na Internet

●

Exige suporte a difusão (broadcast) em

hardware

●

Projetado para redes locais

– ARP é usado para mapear endereços dentro

de uma única rede física, não entre múltiplas redes

Funcionamento do ARP

A X B Y

A difunde uma requisição (consulta) em busca de B

A X B Y

Funcionamento ARP (cont.)

● Equipamento A difunde uma requisição com o

endereço IP de B

● Todos equipamentos na rede física recebem a

difusão

● Apenas o equipamento B responde com seu

endereço físico

● Equipamento A adiciona endereço físico de B à

sua tabela (ARP)

● Equipamento A entrega diretamente o pacote

Formato do pacote ARP

● HardwareType - Especifica o tipo do hardware.

– Os tipos conhecidos são definidos pela

RFC Assigned Numbers, que recebe uma atualização de tempos em tempos.

– O hardware ethernet recebeu o número 1.

● Protocol Type - Especifica o tipo do protocolo ao

qual o endereço lógico se refere.

– A RFC Assigned Numbers especifica que o

tipo deve ser o mesmo que os do MAC Ethernet. No caso do IP, 0800h.

Formato do pacote ARP

● HardwareLen - Determina o comprimento em

bytes do endereço de hardware (físico).

● ProtocolLen - Determina o comprimento em

bytes do endereço de protocolo (lógico).

● Operation - Tipo da operação. Para o ARP, só

existem duas: Pergunta e Resposta.

● SenderHardwareAddr - Endereço físico de

quem está enviando o pacote.

● SenderProtocolAddr - Endereço lógico de quem

Formato do pacote ARP

● TargetHardwareAddr - Endereço físico

desejado. Na operação de request, vai em branco. (Quem responder preenche este campo)

Formato do pacote ARP

Exemplo: IP (versão 4) em uma rede Ethernet

HARDWARE TYPE: 1 (Ethernet)

PROTOCOL TYPE: 0800₁₆ (IP – versão 4) HLEN: 6 (bytes – Ethernet)

PLEN: 4 (bytes – IPv4)

OPERATION: 1 (requisição ARP) ou 2 (resposta ARP)

Hardware

Observações sobre o formato do

pacote ARP

●

Campos de comprimento variável, os

quais dependem dos tipos dos endereços,

logo o ARP pode ser usado com:

– Endereço de hardware arbitrário

– Endereço de protocolo arbitrário (qualquer

ARP: exemplo

ARP request (Eth. broadcast)

enviar datagrama (3) (2) (3) ARP request (4) ARP reply (1) (4) (5)

Retenção de associações

●

Por questões de desempenho o ARP

precisa evitar o envio de uma requisição

para cada pacote a ser enviado

●

Solução:

– Manter uma tabela de associações

– O endereço é resolvido uma vez e usado

Cache ARP

●

Tabela ARP é implementada como uma

memória cache

– Entradas são adicionadas dinamicamente – Entradas “envelhecem” e são removidas

● Minimiza entradas desatualizadas

– Entradas mudam e são atualizadas

Otimizações do ARP

●

Algumas operações simples podem

melhorar

significativamente

o

aproveitamento da rede com relação a

pacotes ARP:

– Como o pedido de ARP inclui os endereços

lógico e físico do requisitante, a máquina que responde pode imediatamente guardar esta informação em seu ARP Cache, pois provavelmente precisará dela em breve.

Otimizações do ARP

– Como o pedido é enviado em broadcast,

todas as que recebem o pacote podem aproveitar o tempo que dispenderam para analisar a informação guardando-a no seu Cache. Assim, se em algum momento for necessário falar com aquele host, a informação já estará presente. Isso é bastante viável pois as tabelas de ARP não são muito grandes, em geral.

Otimizações do ARP

– Assim que uma máquina é inicializada na

rede, esta pode gerar um ARP broadcast anunciando seu endereço para as outras, adiantando o processo de detecção, e consequentemente, a comunicação. Isso só é vantajoso se a comunicação for iniciada pelo host remoto, pois em caso contrário, de qualquer forma, será necessário um ARP para pedir o endereço remoto.

Algoritmo para processamento de

requisições ARP

1.Extrai o par de informações da origem (IP_A,Hw_A) e atualiza a entrada na tabela ARP se esta

existir

2.Se o destino é o próprio equipamento então:

2.1. Adiciona o par (IP_A,Hw_A) à tabela ARP se esta entrada não estiver presente

2.2. Preenche o destino com endereço de hardware 2.3. Troca as entradas de origem e destino

2.4. Muda o campo OPERATION para resposta (2) 2.5. Envia a resposta ARP de volta a origem

Características do algoritmo

●

Se A envia uma requisição ARP para B, B

adiciona informação sobre A (item 2.1.)

– B provavelmente enviará um pacote para A

●

Se A envia uma requisição ARP para B,

outros equipamentos também recebem

informação sobre A e podem atualizá-la,

mas não a adicionam (item 1.)

– Evita que o cache fique “entupido” sem

Encapsulamento ARP

●

A mensagem ARP é transportada dentro

da parte reservada ao pacote de rede em

um quadro, ou seja, sua área de dados

Proxy ARP ou promiscuous ARP

●

Usado para que múltiplas redes físicas

compartilhem um único prefixo de rede

●

Funcionamento:

– Um proxy (geralmente, um roteador)

responde aos pedidos ARP em nome de outro equipamento

– Utiliza uma tabela especial para encaminhar

os pacotes para a rede correta

●

Exemplos de uso: VPN, switches nível-3 e

Proxy ARP – exemplo

pacotes para host C e D

– Seu prefixo de rede

indica que esses

equipamentos estão na mesma rede física,

logo a é uma entrega direta

– No entanto, há um

roteador separando A de C e D

● Solução: implementar

ARP Probe

●

Requisição ARP com configuração

especial:

– SENDER IP: 0.0.0.0

– SENDER HA: endereço HA do host de origem – TARGET IP: endereço IP do host de origem – TARGET HA: 00:00:00:00:00:00

– Significado da requisição: “Este é o endereço

IP que eu desejo utilizar”

●

Útil para verificar se o endereço IP já está

Gratuitous ARP ou ARP

Announcement

● Requisição ARP com configuração especial:

– SENDER IP: endereço IP do host de origem – SENDER HA: endereço HA do host de origem – TARGET IP: endereço IP do host de origem – TARGET HA: 00:00:00:00:00:00

– Significado da requisição: “Este é o endereço IP que

eu estou utilizando agora”

● Útil para verificar se o endereço IP já está em

uso, com intuito de indicar um conflito

● Permite atualizar mais rapidamente tabelas

– Por exemplo, se a interface de um host é substituída,

ARP spoofing ou ARP poisoning

● Consiste em enviar mensagens ARP falsas,

assumindo ser outro host

● Embora usado para ataques do tipo

man-in-the-middle e denial-of-service, tem usos legítimos:

– Redirecionamento de hosts para fins de registro

ou autenticação/autorização

– Serviços de redundância em rede

● Exemplo: um servidor X falha e outro servidor Y

assume se anunciando com o mesmo IP, porém com outro HA