Redes - Endereçamento Camada de Enlace

Endereçamento na Camada de Enlace

Denis Bao Motta

Milton Rorato Júnior

Santa Maria, 29 de Junho de 2017

1. O Endereço MAC

O endereço MAC (Media Access Control) é o identificador utilizado para endereçamento na Camada de Enlace e é atribuído a cada adaptador de cada hospedeiro ou roteador. Para maior parte das LANs, ele possui 6 bytes de comprimento sendo cada um deles expressos por pares de números hexadecimais. Diferentemente do endereço IP, o MAC é utilizado para a identificação de nós pertencentes a uma mesma sub-rede.

Esse endereço é fixo e único para cada adaptador e é definido pelo fabricante do dispositivo. Esta garantia de exclusividade é possível através do gerenciamento fornecido pela IEEE, a qual realiza a venda de uma determinada faixa de endereços. A entidade determina os primeiros 24 bits, que identificam o fabricante, permitindo que os demais 24 bits sejam manipulados pelo empresa para criação de diferentes e exclusivas combinações.

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Figura 1: Exemplo de endereço MAC

Em uma analogia, pode-se comparar o endereço MAC ao número de CPF de uma pessoa, ou seja, ambos possuem uma estrutura linear e imutável, não importando onde o indivíduo esteja ou vá. Da mesma forma, podemos comparar o endereço IP ao endereço residencial, que é hierárquico e muda conforme onde a pessoa venha a residir.        

      2. O Protocolo de Resolução de Endereços - ARP

        

Como existem endereços da Camada de Rede e endereços da Camada de Enlace, torna-se necessário um meio de fazer a tradução de um para o outro. Na internet, esse papel é desempenhado pelo protocolo ARP - Address Resolution Protocol.

Durante a transmissão, o nó remetente deve informar ao seu adaptador não somente um datagrama IP, mas também o endereço MAC do adaptador ao qual deseja se comunicar. Para que o nó fonte obtenha o endereço da Camada de Enlace do adaptador de destino, ele faz uso do protocolo ARP que possibilita o descobrimento do endereço MAC de destino a partir do endereço IP.

Analisando sua funcionalidade, pode-se dizer que o ARP é análogo ao DNS, que converte nomes de hospedeiros em endereços IP. Contudo, uma importante diferença entre os dois é que o DNS realiza sua conversão para hospedeiros localizados em qualquer lugar da internet, enquanto o ARP converte endereços IP apenas para nós da mesma sub-rede.

     3. O Método de Endereçamento

        

Cada nó, hospedeiro ou roteador, possui em sua memória uma Tabela ARP contendo o mapeamento de endereços IP para endereços MAC e um valor para o tempo de vida de cada registro (TTL). Esta tabela não guarda necessariamente um registro para cada nó da sub-rede, pois alguns deles podem já ter tido seus registros expirados e removidos como outros podem nunca terem sido registrados.

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Figura 2: Exemplo de uma Tabela ARP

Para enviar um quadro, o nó remetente precisa conhecer o endereço MAC de destino do nó com o qual deseja se comunicar. Caso o endereço esteja mapeado na tabela ARP, o endereço de destino pode ser descoberto a partir de uma simples consulta. Se o registro não existir na tabela, o protocolo ARP é utilizado para realizar a conversão.

Para realizar o descobrimento de um endereço MAC de destino, um pacote de consulta é enviado para a rede pelo remetente contendo, entre outros dados, o endereço IP do destinatário. O pacote então é encapsulado em um quadro da Camada de Enlace contendo o endereço MAC do remetente e um endereço MAC de Broadcast e então é transmitido pelo adaptador para toda a sub-rede (ARP Request). Cada nó irá repassar o quadro para sua Camada de Rede, onde será comparado o endereço IP contido no datagrama com o seu próprio, sendo descartado caso os endereços não forem correspondentes.

Ao atingir o nó correto, o destinatário responde à transmissão com o envio de um novo datagrama contendo seu endereço IP encapsulado em um quadro da camada de Enlace contendo o seu próprio endereço MAC e o endereço MAC de destino, como é representado na Figura 3 (ARP Reply).

Ao receber o pacote de resposta, o remetente pode então atualizar sua tabela ARP e prosseguir para a transmissão do datagrama IP encapsulado com um novo quadro da Camada de Enlace contendo o endereço MAC correspondente ao nó de destino.[pic 3][pic 4]