Nätverk: ARP - Address Resolution Protocol i datanätverk

Hej!

För er som undrar över hur kommunikation fungerar i ett nätverk mellan två enheter (t.ex två datorer) genom en switch och router kan ni läsa mitt svar här nedanför som jag gav till en utländsk student vid Halmstad högskola som jag hade i kursen IP-telefoni och trådlösa nätverk när jag var kursansvarig. Texten är på engelska. Om jag får in några kommentarer som vill ha en svensk översättning så fixar jag det.

Studenten frågade efter hur en PC känner till sin destinations IP-adress och hur datapaketen tar sig dit, utan att man specificerar subnätmasken i ICMP (ping) meddelandet. Allt har att göra med protokollet ARP - Address Resolution Protocol.

Till min hjälp har jag använt programmet Packet Tracer 5.2 för att felsöka kommunikationen. Jag har även bifogat en simpel topologi över nätverket.

--------------------------


(Klicka på bilden för att förstora)
--------------------------

Question: How does a PC know about the destination IP-address and how to get to it without sending the subnetmask in the ICMP (ping) message?

Answer:
Hi,
I tried a scenario in Packet Tracer just now and here it how it works.

1. I choose to ping from 192.168.1.10 to 192.168.1.11
2. ARP constructs a request for target IP-address 192.168.1.11, and sets the broadcast MAC-address to FF:FF:FF:FF:FF:FF
   
3. ARP encapsulates PDU into Ethernet frame
4. Frame goes to switch on the wire
5. Switch receives frame on port fa0/2
6. Switch processes frame up to OSi layer 2 "Data link"
7. It is a broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF), send out on all switch ports except the receiving port, so this is sending packets to router (192.168.1.1) and PC (192.168.1.11)
   
8. Packets are sent out fa0/1 and fa0/3
9. Router receives ARP request on port fa0/0
10. The ARP request's target IP address does not match the receiving port's IP address, (192.168.1.11 is not matching routers IP of 192.168.1.1)
    
11. The ARP process on the router checks the routing table whether the requested IP address is reachable, and the IP-address is reachable on source port fa0/0
    
    Router# show ip route
    C 192.168.1.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0
    C 192.168.2.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1
    
    
12. ARP table on router is updated with souce IP-address (192.168.1.10) and MAC-address
    
13. Router discards ARP-request
14. Now the destination PC receives the ARP request on its ethernet port from the switch as a broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF)
    
15. The ARP request's target IP address matches the receiving port's IP address. (192.168.1.11 is matching 192.168.1.11)
16. ARP-process on destination PC updates the ARP-table.
17. ARP-process on destination PC replies to source PC with source port MAC-address, and encapsulates PDU into ethernet frame.
    
18. Switch port fa0/3 receives request and looks in its ARP-table.
19. The frame source MAC-address was found in its ARP-table.
20. This is a uniucast frame (from PC 192.168.1.11 to PC 192.168.1.10) so switch looks in ARP-table for destination MAC-address
21. Switch is sending unicast reply out fa0/2 port
22. PC 192.168.1.10 receives ARP-reply on ethernet port and does now know about the PC 192.168.1.11 MAC-address on OSI layer 2
    
23. It saves the information (mapping) MAC-address to IP-address.
24. PC 0 can now send an ICMP (ping) message to PC 1 using only IP-addresses on OSI layer 3 "Network".
    

Now, if the ping is going to IP-address 192.168.2.10, then the ICMP-message will reach the router (which MAC-address is also in PC A's ARP-table). The router will check the routing table for destination IP-address network, if it's reachable. It is reachable through port router's fa0/1 to network 192.168.2.0/24

Then the ARP-process will start all over again on the other side, so the router will ask the switch, which in turn will broadcast the ARP out all switchports except receiving port (fa0/1). The request is going out fa0/2 to PC 2 with IP 192.168.2.10 and the IP is correct. An ARP-reply is then sent back to the router. ICMP (ping) can now continue.

I really recommend you to test Packet Tracer to look at TCP/IP and ARP messages going. You can also debug DHCP and some other protocols.

-----------------------------

Innan jag svarade studenten på hans fråga, trodde jag att jag kunde ARP, men efter en djupdykning i protokollet fick jag mer kunskap. Nu vet jag mycket bättre själv hur kommunikationen i ett datanätverk går till. Visst kunde jag detta utantill när jag studerande CCNA vid högskolan och gymnasiet men det är alltid bra att fräscha upp minnet lite.

Lycka till alla

Cisco: Avbryta ping och traceroute

Nu ska jag förklara hur man avbryter en ping eller traceroute på en Cisco router/switch
Om ni har använt kommandot #traceroute [ip-here] och det inte fungerar, får ni vänta tills den har sökt 30 gånger. Det orkar man inte vänta på. Eller är det så att ni har använt kommandot #ping [ip-here] repeat 100000 för att felsöka i nätverket (exv. EIGRP Load Balancing!) men inte kan avbryta pingen...

Här kommer lösningen: Tryck och håll inne CTRL+SHIFT+6 (två gåner för säkerhetsskull). Det är denna så kallade "Escape sequence" Cisco's IOS meddelar oss att vi kan använda men det är lite svårt när inte många vet hur den är.

Cisco: Egen Cisco router för labb hemma

Jag är student på högskolan i Halmstad och går programmet Nätverksdesign- och Datordrift 60 HP första året. I programmet ingår kursen Cisco som behandlar datorkommunikation från grunden till expertnivå.

I dagsläget läser jag CCNA 2 och har fått höra att det kommer bli mycket praktiskt framöver i kursen, plus att tentan är ett praktiskt prov. Nu är det så att jag inte har labbsalarna på skolan lättillgänglia eftersom jag bor hemma (fanns inga lägenheter kvar) så jag tänkte att jag kanske skulle skaffa egen labbutrustning som jag kan öva på hemma när jag är ledig från skolan.

Jag frågade lärarna om de kände till någon hemsida eller företag som sålde begangnade nätverksenheter, i detta fallet Cisco routrar av typen 16xx, 25xx, 26xx, som är ungefär likadana som de vi använder på skolan. De kände till att det fanns några som kunde erbjuda detta men kom inte ihåg vem eller vilka. De sade att jag fick kolla upp det när jag kom hem. En sökning på Google på ett relevant ämne gjorde att en Google AdWord annons visades som ledde till en sida som sålde just begangnade nätverksenheter och tillbehör. Precis vad jag hade letat efter.

Så om du är ute efter en Cisco router eller switch av något slag att ha som labbutrustning utöver utrustningen i skolan, eller om du frågar runt på forum och auktionssajter om att du vill köpa en router, kan jag rekommera hemsidan http://www.stril.com/ som ägs av företaget Stril Networks. Företaget är både svenskt och engelskt så kommunikationen med deras support eller vanliga frågor via epost eller telefon ska nog inte vara några problem.

Om du vill söka på labbutrustning kan du använda menyn till vänster och gå till kategorin Product Pages. Gå vidare via länken Lab / Education för att komma till avdelningen för olika sorters nätverkspaket (labb-kit för exempelvis studenter). För närvarande har de Cisco 2501 och Cisco 2503 och switchar som verkar ganska hyffsat. Det finns även Cisco 1005 men den verkar inte så användbar för just detta ändamålet; kanske för just dig, men inte för mig.

Jag mejlade dem och frågade om priset för Cisco 2501 paketet som innehåller tre av varje. Fick höra att priset låg på ungefär 3700kr. Jag behöver bara minst två av varje så fick ett pris på ungefär 2500kr. Helt okej pris för mig eftersom jag har tjänat ihop lite extra pengar under det senaste året.

Så om du vill köpa begangnad nätverksutrustning rekommenderar jag er till Stril Networks.

Att tänka på
Det finns program på Internet som kan simulera en Cisco router eller switch. De flesta tillåter även design av nätverket.