DESENVOLVIMENTO DE AGENTES DISTRIBUÍDOS PARA DETECTAR ALTERAÇÕES DE IPs EM REDES ETHERNET

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1 FACULDADE DE INFORMÁTICA DE PRESIDENTE PRUDENTE CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO DESENVOLVIMENTO DE AGENTES DISTRIBUÍDOS PARA DETECTAR ALTERAÇÕES DE IPs EM REDES ETHERNET FERNANDO MITSUO HOSOKAWA Presidente Prudente SP 2004

2 FACULDADE DE INFORMÁTICA DE PRESIDENTE PRUDENTE CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO DESENVOLVIMENTO DE AGENTES DISTRIBUÍDOS PARA DETECTAR ALTERAÇÕES DE IPs EM REDES ETHERNET FERNANDO MITSUO HOSOKAWA Trabalho monográfico apresentado no curso de graduação, Bacharelado em Ciência da Computação, como requisito parcial para sua conclusão. Área de concentração: Teleinformática. Orientador: MSc Kleber Manrique Trevizani Presidente Prudente SP 2004

3 DEDICATÓRIA Este trabalho dedico aos meus pais, os quais abdicaram de seus sonhos, proporcionando a mim, a experiência inigualável de uma universidade, indo muito além de uma formação profissional. A minha família que esteve sempre presente, direta ou indiretamente na sua realização. E a minha irmã pelo seu exemplo de força, apoio e confiança.

4 AGRADECIMENTOS A todo corpo docente e funcionários da faculdade, os quais não somente cumpriram com seu dever de ensinar e auxiliar, mas também vieram compor um círculo de amizade e confiança. A minha família que sempre esteve presente. Agradecer ao professor orientador, Kleber, pela paciência, amizade e simplicidade, tornando possível a realização deste trabalho. A minha irmã, Miriam, pela força, carinho e pelos puxões de orelha. Aos meus pais, Paulo e Maria Helena, que nunca deixaram se abater, a fim de proporcionar-me um bem tão precioso como a experiência e conhecimento de uma universidade, estando sempre ao meu lado em momentos difíceis e ajudando-me a superá-los. E claro, aos meus eternos amigos de curso dos quais nunca esquecerei, permanecendo a lembrança dos inesquecíveis momentos que passamos.

5 EPÍGRAFE A mais alta das torres começa no solo. Provérbio Chinês

6 HOSOKAWA, Fernando Mitsuo. Desenvolvimento de agentes distribuídos para detectar alterações de IPs em redes Ethernet. Presidente Prudente: UNOESTE, 2004 (Monografia de Graduação). Orientador: MSc Kleber Manrique Trevizani RESUMO Cada computador (host) pertencente a uma rede recebe um endereço IP exclusivo. O problema é impedir que usuários utilizem o IP oficial de um host com intuito de acessar recursos e informações destinados ao mesmo. A detecção de IPs alterados em um único segmento de rede (IP) não é suficiente, devido à possibilidade de haver vários segmentos interligados. Neste contexto, há necessidade da detecção de alterações de IPs nesses diversos segmentos, ou seja, de forma distribuída. A detecção de alterações de IPs através de mensagens de broadcast para apenas um único segmento de rede, faz com que o administrador tenha que reconfigurar o software, caso necessite realizar tal detecção em um segmento de rede diferente, repetindo esse processo para demais novos segmentos. Este projeto propõe a distribuição de agentes em diversos segmentos IP para monitorar a rede, utilizando uma configuração centralizada e reduzindo o trabalho de administração de rede. Tal detecção é realizada por análises nos pacotes de broadcast da rede. Essa análise consiste em comparar se o conjunto IP/MAC de um determinado host consta nos arquivos previamente carregados. Estes arquivos ficam alocados em um único host pertencente a qualquer segmento de rede, funcionando como host base. Os agentes são distribuídos de forma que cada segmento de rede possua um agente. Estes se comunicam com o host base para obter os arquivos de verificação dos segmentos de rede, e também para registrar logs quando as alterações de IPs forem detectadas. Através desses arquivos de verificação, que os agentes realizam a comparação dos endereços MAC e IP oficiais com os endereços MAC e IP capturados. No caso de um endereço MAC capturado não for encontrado no arquivo de verificação, é registrada a ocorrência de um host desconhecido na rede. Os arquivos de verificação poderão ser atualizados através do modo inserção, em que os agentes de detecção realizam uma varredura na rede capturando conjuntos IP/MAC dos hosts e atualizando os arquivos armazenados no host base.

7 HOSOKAWA, Fernando Mitsuo. Development of distributed agents to detect alterations of IPs in Ethernet nets. Presidente Prudente: UNOESTE, 2004 (Monograph of Graduation) Adviser: MSc Kleber Manrique Trevizani ABSTRACT Each computer (host) pertaining to the net receives an IP address exclusive. The problem is to hinder that users use the official IP of one host with intention to have access resources and information destined to exactly. The detection of IPs modified in an only net segment (IP) is not enough, due to possibility to have some linked segments. In this context, it has necessity of the detection of alterations of IPs in these diverse segments, or either, of distributed form. The detection of IP alterations through broadcast messages for only one net segment, makes that the administrator has that to reconfigure software, in case that needs to carry through such detection in a different net segment, repeating this process for others new segments. This project considers the distribution of agents in diverse IP segments to monitor the net, using a centered configuration and reducing the work of net administration. Such detention is carried through by analyses in the broadcast packages of the net. This analysis consists of comparing if the IP/MAC set of a determined host consists in previously loaded archives. These archives are placed in only one host pertaining to any net segment, functioning as base host. The agents are distributed of form that each net segment posses an agent. These communicate with base host to get the verification archives of the net segments, and also to register logs when the IP alterations will be detected. Through these verification archives that the agents carry through the comparison of official MAC and IP addresses with captured MAC and IP addresses. In the case of a captured MAC address it will not be found in the verification archive, is registered an occurrence of unknown host in net. The verification archives could be updated through of the insertion mode, where the detention agents carry through sweepings in net capturing IP/MAC sets of hosts and updating the archives stored in host base.

8 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Objetivos Justificativas ESTUDO DAS TECNOLOGIAS E ESTRUTURAS Arquitetura TCP/IP Modelo TCP/IP Protocolo ARP (Address Resolution Protocol) Conversão de vinculação dinâmica Cache de conversão de endereço Funcionamento do ARP Encapsulamento e identificação de ARP Formato de protocolo ARP IP (Internet Protocol) Datagrama IP Encapsulamento de Datagramas MTU da rede e fragmentação Remontagem de fragmentos TCP (Transfer Control Protocol) Características do serviço de transmissão confiável Formato do segmento TCP Estabelecendo uma conexão TCP (Handshake de três vias) Protocolo UDP Formato da mensagem UDP Encapsulamento de UDP Captura de quadros Ethernet Ethernet Regras de controle de acesso ao meio (CSMA/CD) Endereços físicos da Ethernet Formato do quadro Ethernet Endereços de Broadcast Libpcap e a captura de pacotes Sumário DESENVOLVIMENTO DA FERRAMENTA Princípio básico da ferramenta Ambiente de desenvolvimento Arquivos de configuração, arquivos de verificação e logs Arquivo de configuração do host base Arquivo de configuração do agente de detecção Arquivos de verificação Arquivo de Log Cenário de funcionamento Comunicação dos agentes com o host base Utilização de threads no atendimento das requisições ao host base Requisição dos arquivos de verificação dos agentes ao host base Requisição de registro de log pelos agentes ao host base Requisição de inclusão do conjunto IP/MAC nos arquivos de verificação pelo modo inserção... 65

9 3.6 Captura e análise dos pacotes Tipos definidos de variáveis utilizados pela Libpcap As funções utilizadas da Libpcap Estabelecer o dispositivo de rede Determinar o endereço e a máscara de rede Abertura do descritor para captura dos pacotes Estabelecer o filtro para captura dos pacotes Ativar o filtro para captura dos pacotes A captura dos pacotes Análise dos pacotes Retirada dos endereços IP e MAC do pacote Comparação com o arquivo de verificação Sumário INSTALAÇÃO E DEPENDÊNCIAS DE SOFTWARE Dependências de software Instalação e configuração da ferramenta Instalação do host base Configuração do host base Iniciando o serviço do Host Base Instalação do agente de detecção Configuração do agente de detecção Iniciando o agente de detecção Iniciando o agente de detecção no modo inserção CONSIDERAÇÕES FINAIS Trabalhos futuros REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 83

10 LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 Camadas do Modelo de Referência OSI Tabela 2.2 Principais protocolos da arquitetura TCP/IP Tabela 2.3 Camadas da arquitetura TCP/IP Tabela 3.1 Parâmetros da função pcap_lookupdev()...68 Tabela 3.2 Parâmetros da função pcap_lookupnet() Tabela 3.3 Parâmetros da função pcap_open_live() Tabela 3.4 Parâmetros da função pcap_compile() Tabela 3.5 Parâmetros da função pcap_setfilter() Tabela 3.6 Parâmetros da função pcap_next()... 73

11 LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 Uma mensagem ARP retida em uma quadro físico de rede Figura 2.2 Formato de mensagem ARP Figura 2.3 Formato geral do datagrama Figura 2.4 Formato de um datagrama IP, unidade básica de transferência em uma interligação em redes TCP/IP Figura 2.5 Encapsulamento de um datagrama IP em um quadro. A rede física trata todo o datagrama como dados, incluindo o cabeçalho Figura 2.6 (a) Um datagrama original transportando octetos de dados e (b) os três fragmentos para MTU de rede 620. Os cabeçalhos um e dois possuem o conjunto de bits com mais fragmentos Figura 2.7 Exemplo de protocolo que utiliza a confirmação positiva com retransmissão Figura 2.8 Timeout e retransmissão na perda de um pacote Figura 2.9 Formato de um segmento TCP com cabeçalho de dados Figura 2.10 Seqüência de mensagens em um handshake de três vias Figura 2.11 Handshake de três vias modificado utilizado para encerrar conexões Figura 2.12 Formato dos campos em uma datagrama UDP Figura 2.13 Datagrama UDP encapsulado em um datagrama IP para transmissão através de uma interligação em redes Figura 2.14 Quadro MAC do padrão IEEE Figura 3.1 Segmentos que compõem a rede do cenário Figura 3.2 Cenário com o host base e agentes definidos

12 11 1 INTRODUÇÃO Em uma rede local, cada computador pertencente a essa rede (host) recebe um endereço IP exclusivo. Um problema comum é impedir que usuários alterem o IP oficial de um host com intuito de acessar recursos e informações destinados a outros hosts. Apenas a detecção de IPs alterados em um segmento de rede não é suficiente, pois podem haver vários segmentos interligados. Nesse sentido, é necessária a detecção de alterações de IPs nesses diversos segmentos. 1.1 Objetivos O objetivo do projeto é desenvolver agentes distribuídos para monitorar vários segmentos de rede na detecção de alterações de IPs. Essa detecção ocorrerá através da captura de mensagens de broadcast da rede, realizando uma análise que consiste em comparar se o conjunto IP/MAC de um determinado host consta em arquivos previamente carregados. A distribuição dos agentes de detecção se dará de forma que cada segmento de rede possuirá um agente em qualquer host pertencente a este segmento. Esses agentes estarão em constante comunicação com um único host pertencente a qualquer segmento, funcionando como host base, que possuirá os arquivos de verificação com a lista de todos os hosts dos diversos segmentos de rede, contendo seu endereço MAC e o IP oficial designado a cada host. Este arquivo pode ser criado por um cadastramento manual ou ser atualizado através do modo inserção. Nesse modo, os agentes de detecção serão capazes de realizar uma varredura na rede buscando hosts com seus devidos endereços MAC e IPs, desta forma atualizando o arquivo. 1.2 Justificativas O projeto justifica-se devido à necessidade de detecção de alterações de IPs em diversos segmentos de rede, ou seja, de forma distribuída. O trabalho anterior de DIEGUES (2003) visa a detecção de alteração de IP através de

13 12 mensagens de broadcast para apenas um determinado segmento de rede. Nesse sentido, se o administrador de rede necessitasse realizar a detecção de alterações de IPs em um segmento de rede diferente teria que configurar outro software para esse segmento, repetindo esse processo para demais novos segmentos. O projeto proposto visa distribuir agentes em diversos segmentos IP para monitorar a rede utilizando uma configuração centralizada, reduzindo o trabalho de administração de rede.

14 13 2 ESTUDO DAS TECNOLOGIAS E ESTRUTURAS Neste capítulo, será tratado todo embasamento teórico para a realização do projeto. A seção 2.1 trata os aspectos relevantes ao projeto da arquitetura TCP/IP, seus protocolos e estruturas. Na seqüência, a seção 2.2 trata sobre a técnica de captura dos quadros Ethernet através da biblioteca Libpcap e os pontos relevantes para escolha desta tecnologia. 2.1 Arquitetura TCP/IP Conjunto de protocolos originalmente desenvolvido pela Universidade da Califórnia em Berkeley, sob contrato para o Departamento de Defesa dos EUA, se tornando o conjunto de protocolos padrão das redes locais e remotas, superando conjuntos de protocolos de grandes empresas, como a IBM (SNA), Microsoft (NetBIOS/NetBEUI) e Novell (IPX/SPX). O grande motivo de todo este sucesso foi justamente o fato do TCP/IP não ter nenhuma grande empresa associada ao seu desenvolvimento. Isto possibilitou a sua implementação e utilização por diversas aplicações em praticamente todos os tipos de hardware e sistemas operacionais existentes. Algumas empresas, por exemplo, utilizam o TCP/IP para interconectar todas as redes de sua organização, ainda que a empresa não se comunique com redes externas. Outros grupos utilizam o TCP/IP para estabelecer comunicações entre sites geograficamente distantes. Essa seção abordará os assuntos referentes à arquitetura TCP/IP e a estrutura dos protocolos ARP, IP, TCP e UDP os quais fazem parte da arquitetura TCP/IP e são importantes para o desenvolvimento do projeto Modelo TCP/IP O TCP/IP foi desenhado segundo uma arquitetura de pilha, onde diversas camadas de software interagem somente com as camadas acima e abaixo. Há diversas semelhanças com o modelo conceitual OSI (modelo conceitual desenvolvido pela ISO, destinado a padronização internacional dos protocolos

15 14 usados nas diversas camadas propostas por esse modelo), mas o TCP/IP é anterior à formalização deste modelo e, portanto possui algumas diferenças. A tabela 2.1 apresenta as sete camadas do modelo de referência OSI: Tabela Camadas do Modelo de Referência OSI. 7 Aplicação 6 Apresentação 5 Sessão 4 Transporte 3 Rede 2 Enlace de Dados 1 Física O nome TCP/IP vem dos nomes dos protocolos mais utilizados desta pilha, o IP (Internet Protocol) e o TCP (Transmission Control Protocol). Mas a pilha TCP/IP possui ainda muitos outros protocolos, vários deles necessários para que o TCP e o IP desempenhem corretamente as suas funções (LOZANO, 1998). Na tabela 2.2 são apresentados os principais protocolos da pilha de protocolos da arquitetura TCP/IP, lembrando que neste trabalho não abordaremos todos eles, apenas os protocolos ARP, IP, TCP e UDP os quais são relevantes ao projeto: Tabela 2.2 Principais protocolos da arquitetura TCP/IP. Fonte: LOZANO, ARP Address Resolution Protocol ICMP Internet Control Message Protocol RIP Routing Information Protocol HTTP Hypertext Transfer Protocol NNTP Network News Transfer Protocol SMTP Simple Mail Transfer Protocol SNMP Simple Network Management Protocol FTP File Transfer Protocol TFTP Trivial File Transfer Protocol INETPhone Telephone Services on Internet IRC Internet Relay Chat RPC Remote Procedure Call

16 15 NFS DNS Network File System Domain Name System Visto superficialmente, o TCP/IP possui 4 camadas, desde as aplicações de rede até o meio físico, permitindo que os sinais elétricos cheguem ao seu destino. Tabela 2.3 Camadas da arquitetura TCP/IP. Fonte: LOZANO, Aplicação (Serviço) FTP, TELNET, LPD, HTTP, SMTP/POP3, NFS, etc. 3. Transporte TCP, UDP 2. Rede IP 1. Enlace Ethernet, PPP, SLIP Abaixo uma descrição das funções de cada camada do TCP/IP: - Camada 1: Os protocolos de enlace têm a função de fazer com que informações sejam transmitidas de um computador para outro em uma mesma mídia de acesso compartilhado (também chamada de rede local) ou em uma ligação ponto-a-ponto (ex: modem). A preocupação destes protocolos é permitir o uso do meio físico que conecta os computadores na rede e fazer com que os bytes enviados por um computador cheguem a um outro computador diretamente desde que haja uma conexão direta entre eles; - Camada 2: O Internet Protocol (IP), é responsável por fazer com que as informações enviadas por um computador cheguem a outros computadores mesmo que eles estejam em redes fisicamente distintas, ou seja, não exista conexão direta entre eles. Como o próprio nome (Internet) diz, o IP realiza a conexão entre redes. E é ele quem traz a capacidade da rede TCP/IP se "reconfigurar" quando uma parte da rede está fora do ar, procurando um caminho (rota) alternativo para a comunicação; - Camada 3: Os protocolos de transporte mudam o objetivo, que era conectar dois equipamentos, para conectar dois programas. Podese ter em um mesmo computador vários programas trabalhando

17 16 com a rede simultaneamente, por exemplo, um browser Web e um leitor de . Da mesma forma, um mesmo computador pode estar rodando ao mesmo tempo um servidor Web e um servidor POP3. Os protocolos de transporte (UDP e TCP) atribuem a cada programa um número de porta, que é anexado a cada pacote de modo que o TCP/IP saiba para qual programa entregar cada mensagem recebida pela rede; - Camada 4: Finalmente os protocolos de aplicação são específicos para cada programa que faz uso da rede. Desta forma existe um protocolo para a conversação entre um servidor Web e um navegador Web (HTTP), um protocolo para a conversação entre um cliente Telnet e um servidor (daemon) Telnet, e assim em diante. Cada aplicação de rede tem o seu próprio protocolo de comunicação, que utiliza os protocolos das camadas mais baixas para poder atingir ao seu destino; (LOZANO, 1998). Pela tabela 2.3 existem dois protocolos de transporte no TCP/IP. O primeiro é o UDP, um protocolo que trabalha com datagramas, que são mensagens com um comprimento máximo pré-fixado e cuja entrega não é garantida. Caso a rede esteja congestionada, um datagrama pode ser perdido e o UDP não informa as aplicações desta ocorrência. Outra possibilidade é que o congestionamento em uma rota da rede possa fazer com que os pacotes cheguem ao seu destino em uma ordem diferente daquela em que foram enviados. O UDP é um protocolo que trabalha sem estabelecer conexões entre os softwares que estão se comunicando (LOZANO, 1998). Já o TCP é um protocolo orientado a conexão. Ele permite que sejam enviadas mensagens de qualquer tamanho e fragmenta as mensagens em pacotes que possam ser enviados pela rede. Ele também reorganiza a junção dos pacotes fragmentados no destino e de retransmitir qualquer pacote que seja perdido pela rede, de modo que o destino receba a mensagem original, da maneira como foi enviada (LOZANO, 1998).

18 Protocolo ARP (Address Resolution Protocol) No esquema de endereços TCP/IP, cada host recebe um endereço de 32 bits e uma interligação em redes comporta-se como uma rede virtual, usando apenas esses endereços atribuídos quando envia e recebe pacotes. Considerando que duas máquinas em determinada rede física podem comunicar-se apenas se souberem o endereço de rede física uma da outra. Esta seção trata como um host ou um roteador mapeia um endereço IP para o destino físico certo quando for preciso enviar um pacote através de uma rede física, neste caso a rede Ethernet, a qual está sendo utilizada neste projeto. O mapeamento de endereço deve ser executado a cada passo ao longo do trajeto, da origem até o destino final. Ocorrem dois casos. Primeiro, na última etapa da entrega de um pacote, esse deve ser enviado através de uma rede física até seu destino final. O computador que está enviando deve mapear o endereço da Internet, do destino final até o endereço físico de destino. Segundo, em algum ponto do trajeto, da origem até o destino, que deve ser diferente da etapa final, o pacote deve ser enviado a um roteador intermediário. Assim, o transmissor deve mapear o endereço da Internet do roteador até um endereço físico. O problema de mapear endereços de alto nível para endereços físicos conhecido como problema de conversão de endereço. Existem dois tipos básicos de endereços físicos; a pronet com endereços físicos pequenos, a qual utiliza conversão através do mapeamento direto; e a Ethernet que possui endereços físicos grandes e fixos, utilizando a conversão através de vinculação dinâmica. Como dito anteriormente, está seção trata apenas a conversão de vinculação dinâmica, utilizada pela tecnologia Ethernet, para qual se direcionou o projeto (COMER, 1998) Conversão de vinculação dinâmica Cada interface Ethernet recebe um endereço físico de 48 bits quando o dispositivo é manufaturado. Como conseqüência, quando o hardware requer que uma interface da Ethernet seja substituída, o endereço físico da máquina muda.

19 18 Os projetistas de protocolos TCP/IP encontraram uma solução para o problema de conversão de endereço para redes como a Ethernet com capacidade de difusão, permitindo que novas máquinas sejam adicionadas à rede sem código de recompilação e não precisem da manutenção de um banco de dados centralizado. Para dispensar a tabela de mapeamentos, os projetistas optaram por usar um protocolo de ordem inferior para ligar endereços de maneira dinâmica, que foi denominado Address Resolution Protocol (ARP). A idéia da conversão dinâmica com ARP é simples: quando um host A quer descobrir o endereço físico de um host B, A transmite por difusão (broadcast) um pacote especial contendo o endereço IP do host B solicitando que este responda com seu endereço físico (endereço MAC). Todos os hosts, inclusive B, recebem a solicitação, mas somente o host B reconhece seu endereço IP e envia uma resposta com seu endereço físico Cache de conversão de endereço A difusão (broadcast) é muito custosa para ser usada cada vez que uma máquina precise transmitir um pacote para outra, pois requer que cada máquina da rede processe o pacote de difusão. Para reduzir custos com comunicações, os computadores que usam ARP mantêm um cache com mapeamento entre endereços físicos e endereços IP recentemente adquirido, não precisando utilizar ARP freqüentemente. Quando transmite um pacote, um computador sempre procura em seu cache uma vinculação de endereços antes de enviar uma solicitação ARP. Se um computador encontrar a vinculação desejada em seu cache ARP, não é necessária a difusão na rede (COMER, 1998) Funcionamento do ARP O funcionamento do protocolo ARP divide-se em duas partes. A primeira mapeia endereços IP para um endereço físico quando envia um pacote. A segunda parte responde às solicitações de outras máquinas. Dado um endereço IP de destino, o software consulta seu cache ARP para verificar se ele conhece o

20 19 mapeamento do endereço IP no endereço físico. Se conhecer, o software retira o endereço físico, coloca os dados em um quadro usando aquele endereço e envia o quadro. Caso não conhecer o mapeamento, o software deve transmitir uma mensagem de difusão de solicitação ARP e esperar uma resposta. A difusão de uma solicitação ARP para encontrar um mapeamento de endereço pode ser complicada, pois a máquina de destino pode estar desativada ou simplesmente pode estar processando outros aplicativos e não aceita essa solicitação. Se for esse o caso, o transmissor pode não receber uma resposta ou a resposta pode demorar. Como a Ethernet é um sistema de entrega sem garantia, a solicitação inicial de difusão ARP pode também se perder. Enquanto isso, o host deve armazenar o pacote original de saída, de modo que o endereço a ser enviado seja convertido. Realmente, o host deve decidir se permite que outros programas aplicativos continuem enquanto a solicitação ARP é processada. Se esse for o caso, o software deve tratar o assunto em que um aplicativo gera solicitações adicionais ARP com o mesmo endereço sem transmitir por difusão de solicitações múltiplas para um dado destino. A segunda parte trata de pacotes ARP que chegam da rede. Quando um pacote ARP chega, o software retira primeiro o endereço IP do remetente e o par de endereços de hardware e examina o cache local para verificar se já existe uma entrada para o transmissor. Se existir a entrada para o cache para o endereço IP dado, o software atualiza aquela entrada recarregando o endereço físico com o endereço físico obtido do pacote. O receptor processa então o restante do pacote ARP. Se chegar uma solicitação ARP, a máquina receptora deve verificar se é o destino da solicitação (isto é, se alguma outra máquina difunde uma solicitação para o endereço físico do receptor). Se assim for, o software ARP forma uma resposta suprindo seu endereço de hardware físico e envia a resposta para o solicitador. O receptor acrescenta também ao seu cache o par de endereços do remetente se o par não estiver constando (COMER, 1998) Encapsulamento e identificação de ARP A mensagem ARP é carregada na área de dados de um quadro físico de rede, o qual possui um cabeçalho e uma área de dados como na figura 2.1.

21 20 MENSAGEM ARP CABEÇALHO DO QUADRO ÁREA DE DADOS DO QUADRO Figura 2.1 Uma mensagem ARP retida em uma quadro físico de rede. Fonte: COMER, Para identificar um quadro carregando uma mensagem ARP, o transmissor designa um valor especial para o tipo de campo no cabeçalho do quadro e coloca a mensagem ARP no campo de dados do quadro. Quando um quadro chega ao computador, o software de rede usa o tipo de quadro para determinar seu conteúdo. E o software de rede no receptor deve examinar mais a fundo a mensagem ARP para distinguir entre solicitações ARP e resposta ARP Formato de protocolo ARP Diferentes de muito protocolos, os dados dos pacotes ARP não possuem um cabeçalho de formato fixo. Para tornar o ARP útil para várias tecnologias de redes, a extensão dos campos que contém endereços depende do tipo de rede. E para tornar possível interpretar uma mensagem ARP arbitrária, o cabeçalho inclui campos fixos perto do início que especificam as extensões dos endereços encontrados em campos sucessivos. O formato da mensagem ARP é suficientemente geral para permitir que seja usado com endereços físicos arbitrários e endereços de protocolos arbitrários. A figura 2.2 mostra o formato de mensagem ARP de 28 octetos usado no padrão Ethernet, ao converter endereços de protocolo IP. Como exemplo, a figura 2.2 traz o endereço do hardware do transmissor, denominado SENDER HA, que ocupa seis octetos seguidos, estendo-se por duas linhas do diagrama.

22 TIPO DE HARDWARE TIPO DE PROTOCOLO HLEN PLEN OPERAÇÃO SENDER HA (octetos 0-3) SENDER HA (octetos 4 5) SENDER IP (octetos 0-1) SENDER IP (octetos 2 3) TERGET HA (octetos 0 1) TERGET HA (octetos 2 5) TERGET IP (octetos 0 3) Figura 2.2 Formato de mensagem ARP. Fonte: COMER, Segue a descrição dos campos da mensagem: - Tipo Hardware: especifica um tipo de interface de hardware para o qual o transmissor pede uma resposta; ele contém o valor 1 para Ethernet; - Tipo Protocolo: especifica o tipo de endereço de protocolo de alto nível que o remetente forneceu; - Operação: especifica uma solicitação ARP(1), resposta ARP(2), solicitação RARP (3) ou resposta RARP (4); - HLEN e PLEN: permitem que o ARP seja usado com redes arbitrárias porque especificam a extensão do endereço de hardware e a extensão do endereço de protocolo de alto nível; - Sender HA e Sender IP: o transmissor fornece seu endereço de hardware e endereço IP, se for conhecido, nos campos SENDER HA e SENDER IP; - Target HA e Target IP: ao fazer uma solicitação, o transmissor fornece também o endereço IP de destino (ARP), ou o endereço de hardware de destino (RARP), usando campos TARGET HA e TARGET IP. Antes que a máquina de destino responda, ela preenche os endereços vazios, troca os pares de destino e de envio e troca a operação para uma resposta. Assim, uma resposta carrega os endereços IP e de hardware do solicitante original,

23 22 e ainda os endereços IP e o hardware de uma máquina para a qual se procurou uma ligação (COMER, 1998) IP (Internet Protocol) A entrega de pacotes é o serviço mais importante da interligação em redes. Esse serviço é definido, tecnicamente, como um sistema de transmissão sem conexão, best-effort (melhor esforço) e não confiável. A não confiabilidade do serviço é devido a entrega não garantida. O pacote pode ser perdido, reproduzido, atrasarse ou ser entregue com problemas, mas o serviço não detectará tais condições, nem informará isso ao transmissor nem ao receptor. Ele é denominado sem conexão porque cada pacote é independente dos outros. Uma seqüência de pacotes enviados de um computador a outro pode trafegar por caminhos diferentes, ou alguns podem ser perdidos enquanto outros são entregues. E o serviço utiliza uma transmissão best-effort porque o software de interligação em redes tenta ao máximo entragar os pacotes, pois a interligação em redes não rejeita pacotes ao acaso; a não-confiabilidade surge quando os recursos esgotam-se ou as redes básicas falham. O protocolo IP define um mecanismo de transmissão sem conexão e não confiável. O IP possui três pontos importantes. Primeiro, o protocolo IP define a unidade básica de transferência de dados (o datagrama IP), utilizada através de uma interligação em redes TCP/IP; o datagrama IP será discutido na próxima seção. Segundo, o software IP realiza a função de roteamento, selecionando a rota (caminho) por onde os dados serão enviados. Por último, o IP inclui um conjunto de regras que concentram a idéia da entrega não confiavél de pacotes. As regras definem como os hosts e os roteadores devem processar os pacotes, como e quando as mensagens de erro devem ser geradas e as condições segundo as quais os pacotes podem ser descartados (COMER, 1998).

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