Protocolo IP

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6 - *
Protocolo IP
6 - *
Objetivos
entender o endereçamento IP
entender o roteamento de pacotes IP
identificar as mensagens ICMP
6 - *
Endereçamento IP
10.0.0.0
10.0.0.1
10.0.0.2
10.0.0.3
 cada interface de rede tem um endereço lógico único
 o endereço lógico identifica a localização do elemento dentro da rede
11.0.0.0
10.0.0.4
11.0.0.1
6 - *
Endereço IP
rede
nó
32 bits
6 - *
Endereço IP
rede
nó
32 bits
6 - *
Endereço IP
131 . 108 . 122 . 204
32 bits
rede
nó
1o Octeto
2o Octeto
3o Octeto
4o Octeto
6 - *
Classes de endereçamento IP
Classe A:
Classe B:
Classe C:
R = endereço da rede fornecido pelo IANA
N = endereço do nó definido pelo administrador
R
R
R
N
R
R
N
N
R
N
N
N
6 - *
Classes de endereçamento IP
rede
rede
rede
nó
nó
nó
Classe B:
Classe C:
Classe A:
Classe D:
0
1
0
1
1
0
endereço de multicast
1
1
1
0
6 - *
Reconhecendo a classe
6 - *
Exercício
6 - *
Exercício
A
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
201.222.5.0
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
201.222.5.0
0.0.0.64
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
201.222.5.0
0.0.0.64
C
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
201.222.5.0
0.0.0.64
C
192.6.141.0
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
201.222.5.0
0.0.0.64
C
192.6.141.0
0.0.0.2
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
201.222.5.0
0.0.0.64
C
192.6.141.0
0.0.0.2
B
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
201.222.5.0
0.0.0.64
C
192.6.141.0
0.0.0.2
B
130.113.0.0
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
201.222.5.0
0.0.0.64
C
192.6.141.0
0.0.0.2
B
130.113.0.0
0.0.64.16
6 - *
Exercício
A
15.0.0.0
0.2.10.1
B
128.63.0.0
0.0.2.100
C
201.222.5.0
0.0.0.64
C
192.6.141.0
0.0.0.2
B
130.113.0.0
0.0.64.16
não existente
6 - *
Exemplos de endereços IP
140.10.200.1
140.10.3.10
140.10.12.12
100.1.1.1
100.250.8.11
100.180.30.118
IP: 100.6.24.2
IP: 140.10.2.1
E0
E1
6 - *
Exemplos de endereços IP
140.10.200.1
140.10.3.10
140.10.12.12
100.1.1.1
100.250.8.11
100.180.30.118
IP: 100.6.24.2
IP: 140.10.2.1
E0
E1
140.10 . 2 . 1
rede
nó
6 - *
Exemplos de endereços IP
140.10.200.1
140.10.3.10
140.10.12.12
100.1.1.1
100.250.8.11
100.180.30.118
IP: 100.6.24.2
IP: 140.10.2.1
E0
E1
140.10 . 2 . 1
rede
nó
Tabela de Roteamento
 Redes Interfaces
140.10.0.0		E0
100.0.0.0			E1
6 - *
Endereçamento sem sub-rede
140.10.0.0
6 - *
Endereçamento com sub-rede
140.10.3.0
140.10.4.0
140.10.2.0
140.10.1.0
6 - *
Exemplos com sub-rede
E0
E1
140.10.2.200
140.10.2.2
140.10.2.160
140.10.3.5
140.10.3.100
140.10.3.150
IP: 140.10.3.1
IP: 140.10.2.1
140.10.0.0		E0
140.10.0.0		E1
Tabela de Roteamento
 Redes Interfaces
6 - *
Exemplos com sub-rede
E0
E1
sub-rede
140.10.2.200
140.10.2.2
140.10.2.160
140.10.3.5
140.10.3.100
140.10.3.150
IP: 140.10.3.1
IP: 140.10.2.1
140.10 . 2 . 1
140.10.2.0		E0
140.10.3.0		E1
Tabela de Roteamento
 Redes Interfaces
nó
rede
6 - *
Máscara de sub-rede
Endereço IP:
Máscara default:
140
255
255
10
0
0
0
0
R
R
N
N
6 - *
Máscara de sub-rede
Endereço IP:
Máscara default:
Máscara de 24 bits:
140
255
255
255
255
10
0
0
0
0
0
255
R
R
S
N
R
R
N
N
Endereço IP:
140
10
2
0
6 - *
Exercício de sub-rede
131.108.2.10
15.6.24.20
168.124.36.12
255.255.255.0
255.255.0.0
255.255.255.0
6 - *
Exercício de sub-rede
131.108.2.10
15.6.24.20
168.124.36.12
255.255.255.0
B
255.255.0.0
255.255.255.0
6 - *
Exercício de sub-rede
131.108.2.10
15.6.24.20
168.124.36.12
255.255.255.0
B
131.108.2.0
255.255.0.0
255.255.255.0
6 - *
Exercício de sub-rede
131.108.2.10
15.6.24.20
168.124.36.12
255.255.255.0
B
131.108.2.0
255.255.0.0
A
255.255.255.0
6 - *
Exercício de sub-rede
131.108.2.10
15.6.24.20
168.124.36.12
255.255.255.0
B
131.108.2.0
255.255.0.0
A
15.6.0.0
255.255.255.0
6 - *
Exercício de sub-rede
131.108.2.10
15.6.24.20
168.124.36.12
255.255.255.0
B
131.108.2.0
255.255.0.0
A
15.6.0.0
255.255.255.0
B
6 - *
Exercício de sub-rede
131.108.2.10
15.6.24.20
168.124.36.12
255.255.255.0
B
131.108.2.0
255.255.0.0
A
15.6.0.0
255.255.255.0
B
168.124.36.0
6 - *
Esquema de endereçamento
20 sub-redes
5 nós por sub-rede
endereço Classe C:
 192.168.3.0
6 - *
Resolução do problema
Endereço da primeira sub-rede: 192.168.3.8
Endereço de broadcast desta sub-rede: 192.168.3.15 
Endereço dos hosts desta sub-rede: 192.168.3.9 a 						 192.168.3.14
Máscara de sub-rede: 255.255.255.248
20 sub-redes
5 nós por sub-rede
endereço Classe C:
 192.168.3.0
6 - *
Endereços de broadcast
140.10.3.0
140.10.4.0
140.10.2.0
140.10.1.0
140.10.2.255
(directed broadcast)
255.255.255.255
(local broadcast)
6 - *
Endereços Globais 
Endereços de
rede ainda
disponíveis
Obtenção de
endereço
registrado no IANA
Classe A
9
impossível
Classe B
~ 6.000
quase impossível
Classe C
~ 1.500.000
um ainda é fácil;
mais é discutível;
máximo de 16 endereços
6 - *
Endereços Locais 
Faixa de Endereços Locais
Classe A
10.0.0.0
Classe B
172.16.0.0 a 172.31.0.0
Classe C
192.168.0.0 a 192.168.255.0
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
255.255.248.0
255.255.255.252
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
255.255.248.0
255.255.255.252
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
255.255.255.252
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
255.255.255.252
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
201.222.10.63
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
A
255.255.255.252
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
201.222.10.63
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
A
15.16.192.0
255.255.255.252
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
201.222.10.63
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
A
15.16.192.0
255.255.255.252
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
201.222.10.63
15.16.199.255
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
A
15.16.192.0
255.255.255.252
B
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
201.222.10.63
15.16.199.255
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
A
15.16.192.0
255.255.255.252
B
128.16.32.12
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
201.222.10.63
15.16.199.255
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
A
15.16.192.0
255.255.255.252
B
128.16.32.12
153.60.6.27
255.255.255.128
Broadcast
201.222.10.63
15.16.199.255
128.16.32.15
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
A
15.16.192.0
255.255.255.252
B
128.16.32.12
153.60.6.27
255.255.255.128
B
Broadcast
201.222.10.63
15.16.199.255
128.16.32.15
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
255.255.248.0
A
255.255.255.252
B
153.60.6.27
255.255.255.128
B
Broadcast
201.222.10.63
15.16.199.255
128.16.32.15
Sub-rede
201.222.10.56
15.16.192.0
128.16.32.12
153.60.6.0
6 - *
Exercício
Endereço
Máscara de
Sub-rede
Classe
Sub-rede
201.222.10.60
15.16.193.6
128.16.32.13
255.255.255.248
C
201.222.10.56
255.255.248.0
A
15.16.192.0
255.255.255.252
B
128.16.32.12
153.60.6.27
255.255.255.128
B
153.60.6.0
Broadcast
201.222.10.63
15.16.199.255
128.16.32.15
153.60.6.127
6 - *
ARP
Address Resolution Protocol
131.108.3.1
131.108.3.2
6 - *
ARP
Address Resolution Protocol
131.108.3.1
131.108.3.2
6 - *
ARP
Address Resolution Protocol
131.108.3.1
131.108.3.2
6 - *
RARP
Reverse Address Resolution Protocol
Ethernet: 080000.201111; IP=???
RARP
Server
6 - *
RARP
Reverse Address Resolution Protocol
Ethernet: 080000.201111; IP=???
Consultei minha tabela
e o seu endereço
IP será 131.108.3.25
RARP
Server
6 - *
Formato do cabeçalho ARP/RARP
hardware
protocol
hlen
plen
operation
sender ha
sender ha
sender ia
sender ia
target ha
target ha
target ia
6 - *
Roteamento IP
172.16.0.1
192.168.2.1
R1
R2
FR
dados
B
A
6 - *
Roteamento IP
R1
R2
FR
dados
192.168.2.1
172.16.0.1
dados
B
A
172.16.0.1
192.168.2.1
6 - *
Roteamento IP
R1
R2
FR
TR
dados
192.168.2.1
172.16.0.1
dados
192.168.2.1
172.16.0.1
dados
B
A
172.16.0.1
192.168.2.1
6 - *
Roteamento IP
R1
R2
FR
TR
dados
192.168.2.1
172.16.0.1
dados
192.168.2.1
172.16.0.1
dados
192.168.2.1
172.16.0.1
dados
B
A
172.16.0.1
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dados
B
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172.16.0.1
192.168.2.1
6 - *
Algoritmo dos hosts
SE (end_IP_destino AND mask) = (end_IP_origem AND mask)
ENTÃO resolve localmente via ARP
SENÃO envia para o default gateway
6 - *
Algoritmo dos roteadores
SE (end_IP_destino AND mask) = (end_IP_origem AND mask)
ENTÃO resolve localmente via ARP
SENÃO 
	localiza rota na tabela de roteamento
	
6 - *
Formato do cabeçalho IP
version
total length
identification
fragment offset
options
time to live
header checksum
source address
destination address
IHL
type of service
flags
protocol
padding
6 - *
ICMP
Internet Control Message Protocol
echo (PING)
destination unreachable
outros
Aplicação
Rede
Enlace
Físico
Apresentação
Sessão
Transporte
ICMP
6 - *
ICMP
Echo request/reply
ICMP echo request
O host B está aí ?
B
A
6 - *
ICMP
Echo request/reply
O host B está aí ?
B
A
ICMP echo request
ICMP echo reply
6 - *
ICMP
Destination Unreachable
B
A
200.10.0.1
10.1.2.1
dados
Enviando pacote
para o nó
200.10.0.1 ...
10.1.0.0
10.2.0.0
6 - *
ICMP
Destination Unreachable
destination unreachable
Enviando pacote
para o nó
200.10.0.1 ...
Eu não sei como 
chegar em 200.10.0.0
B
A
 network unreachable
 host unreachable
10.1.0.0
10.2.0.0
200.10.0.1
10.1.2.1
dados
6 - *
Resumo 
o espaço de endereçamento IP é dividido em classes A, B e C
cada elemento possui um endereço IP único e máscara de sub-rede
o protocolo ARP é utilizado para fazer o mapeamento do endereço lógico (IP) para o endereço físico (MAC)
o protocolo ICMP é usado para envio de mensagens de controle
Para o protocolo IP, uma rede é formada por diversos segmentos de rede lógicos, tendo cada segmento uma identificação única.
Cada dispositivo conectado a um segmento de rede têm um endereço IP único que permite a sua localização dentro da rede.
O endereço IP possui 32 bits e contém informações sobre o endereço da rede e do nó (host) propriamente dito. É representado através da notação decimal pontuada (Dotted Decimal Notation). Esta notação divide o endereço IP em quatro grupos de 8 bits (octeto) e representa o valor decimal de cada octeto binário, separando-os por um ponto.
São definidas três classes de endereço IP, sendo que a escolha da classe mais adequada para o endereçamento de uma rede corporativa depende de sua topologia e do número de elementos envolvidos. Uma vez instalada a rede, uma mudança no esquema de endereçamento poderá implicar na redefinição dos endereços de todos os elementos da rede.
As redes conectadas à Internet possuem os endereços de rede (e, por conseguinte, a classe de endereçamento) pré-definidos pelo órgão que controla seu acesso, o IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Uma vez cadastrado, o usuário recebe a faixa de endereços que podem ser utilizados na sua rede.
O espaço de endereçamento IP na Internet é distribuido de forma hierárquica. O IANA aloca blocos do espaço de endereçamento IP para Órgãos de Registro Regionais (Regional Internet Registries). 
Existem 3 destes órgãos que administram os endereços :
	RIPE NCC (Reseau IP Europeens - Network Coordination Center)
	ARIN (American Registry for Internet Numbers)
	APNIC (Asia-Pacific Network Information Center)
No Brasil, a administração dos endereços IP para a Internet é feita pela Fapesp.
Os bits mais significativos do primeiro
octeto do endereço determinam a classe de endereçamento IP, conforme mostrado no diagrama acima.
Classe A:	endereços de rede: 1.0.0.0 a 126.0.0.0
	número de hosts suportados: 16.777.214
Classe B:	endereços de rede: 128.1.0.0 a 191.254.0.0
	número de hosts suportados: 65.534
Classe C:	endereços de rede: 192.0.1.0 a 223.255.254.0
	número de hosts suportados: 254
A classe D é utilizada pelo protocolo de roteamento OSPF e começa a ser utilizada em aplicações multimídia em rede. Ela representa o endereço multicast da rede e sua faixa de endereços de rede começa a partir de 224.0.0.0.
A classe E, também definida para propósitos experimentais, tem sua faixa de endereços de rede começando a partir de 240.0.0.0.
Cada interface de rede possui um endereço IP único. Tanto a parte rede como a parte nó do endereço IP não podem ter todos os bits zerados ou ligados. Se a parte nó do endereço IP tem todos os seus bits ligados, isto indica um endereço de broadcast. Se a parte nó do endereço IP tem todos os bits zerados, isto indica que está sendo representada a rede em si, não especificando nenhum elemento da rede em particular.
A tabela de roteamento dos roteadores contém apenas os endereços das redes, não possuindo nenhuma informação sobre os nós.
O esquema de endereçamento IP da rede corporativa deve prever um endereço de rede distinto para cada segmento (local ou remoto).
Uma vez que o IANA fornece um número limitado de endereços de rede, torna-se obrigatório o emprego de sub-redes pois as redes são geralmente compostas por múltiplos segmentos.
Com sub-redes, a utilização dos endereços IP se torna mais flexível. No exemplo do diagrama acima, a rede 140.10.0.0 foi dividida em quatro sub-redes distintas (uma para cada segmento): 140.10.1.0, 140.10.2.0, 140.10.3.0 e 140.10.4.0.
Caso os roteadores só armazenassem os endereços de rede nas suas tabelas de roteamento, eles não distinguiriam os diversos segmentos da rede. Portanto, os roteadores precisam manter informações sobre redes e sub-redes.
Para permitir a construção dos endereços das redes e sub-redes nas tabelas de roteamento dos roteadores, é preciso definir além do endereço IP de cada interface, a sua respectiva máscara de sub-rede.
A máscara de sub-rede é usada para identificar quais bits do endereço IP reservados para nó serão usados para compor o endereço da sub-rede. A parte do endereço reservado para sub-rede utiliza bits consecutivos, começando no bit imediatamente seguinte aos reservados para rede e terminando no bit anterior aos reservados para nó no endereço IP. Embora a RFC do IP (RFC 791) não faça restrição aos bits da sub-rede como sendo necessariamente contíguos, as implementações comerciais do TCP/IP não suportam bits não contíguos.
A máscara de sub-rede é definida com 1´s nos bits de rede e sub-rede e com 0´s nos bits de nó.
Algumas implementações de software representam a máscara de sub-rede através do seu prefixo, isto é, o número de bits que representam o segmento de rede (bits ligados), separado-o do endereço IP por uma barra. Por exemplo : 140.10.1.0/24
Esta notação é conhecida como notação binária da máscara.
A simples leitura de um endereço IP é insuficiente para se definir a existência ou não de sub-redes. É preciso analisar conjuntamente o endereço IP e a máscara de sub-rede para a correta identificação do esquema de endereçamento utilizado. Somente assim será possível realizar a correta leitura dos bits reservados para rede, sub-rede e host.
Exercício : Identifique a classe e calcule o endereço do segmento de rede a partir dos endereços e máscaras de sub-rede apresentados na tabela acima.
A definição do número de bits que representarão a sub-rede dependerá do esquema de endereçamento IP definido pelo projetista da rede.
Tomando como exemplo uma rede corporativa de uma empresa que recebeu do IANA um endereço Classe C - 192.168.3.0 e que precisa de 20 segmentos (locais e/ou remotos) com no máximo 5 nós por segmento, é preciso planejar cautelosamente o número de bits que farão parte da máscara de sub-rede.
Uma máscara de sub-rede com 5 bits para esta rede permitirá endereçar até 30 segmentos distintos com um máximo de 6 nós por segmento. Isto atenderia às necessidades atuais da rede, permitindo porém uma pequena expansão do número de segmentos e nós.
Aconselha-se, antes de se iniciar a instalação de um nó TCP/IP, definir o endereço da sub-rede e o endereço de broadcast para sua respectiva sub-rede. Define-se o endereço de sub-rede “zerando” os bits que representam a parte nó do endereço IP, e define-se o endereço de broadcast “ligando” os bits que representam a parte nó do endereço IP.
Após esta etapa, os endereços válidos dos nós da sub-rede residem na faixa de endereços entre o endereço da sub-rede e o endereço de broadcast. É importante lembrar que todos os nós do mesmo segmento têm necessariamente a mesma máscara de sub-rede.
Na rede TCP/IP existem dois tipos de endereços de broadcast: directed e local. O local broadcast representa todos os nós da rede (incluindo as sub-redes). O directed broadcast representa todos os nós de uma rede ou todos os nós de uma sub-rede específica.
A maioria dos roteadores do mercado, em sua configuração padrão, não permitem o repasse de local broadcasts, e sim directed broadcasts.
A RFC 1918 descreve os métodos para preservar os endereços IP da Internet (através da alocação de endereços locais) e como garantir a comunicação destes nós privados com os nós públicos da Internet. Segundo esta RFC, os nós TCP/IP de uma empresa podem ser classificados em três categorias:
 nós que nunca acessarão outros nós TCP/IP fora da rede da empresa
 nós que necessitarão acesso limitado a um conjunto de serviços na Internet
 nós que terão acesso ilimitado à Internet
Para a maioria das empresas, os nós das duas primeiras categorias podem utilizar endereços IP válidos somente dentro da própria organização, evitando, por questões de segurança a utilização de endereços globais. Somente os nós que se enquadrem na terceira categoria, precisarão de endereços globais válidos em toda a comunidade Internet. Por isso, o IANA editou a RFC 1597, reservando as seguintes faixas de endereços IP para serem utilizados nas redes internas das empresas para preservar os já escassos endereços IP disponíveis na Internet:
 10.0.0.0 - 10.255.255.255 
 172.16.0.0 - 172.31.255.255 
 192.168.0.0 - 192.168.255.255 
O IANA garante que nenhum nó público da Internet utilizará estes endereços reservados, facilitando o processo de conversão de endereços quando da utilização da Internet.
Exercício : Identifique a classe de endereçamento e calcule os endereços dos segmentos de rede e endereços de broadcast a partir dos endereços IP e máscaras de sub-rede apresentados na tabela acima.
O protocolo ARP (Address Resolution Protocol) é usado para fazer o mapeamento do endereço lógico IP para o endereço físico MAC a fim de permitir a comunicação em redes com múltiplos nós em um mesmo segmento, como por exemplo um segmento Ethernet.
Uma estação da rede, ao querer transmitir um pacote para o nó destino localizado no mesmo segmento local, consulta sua tabela ARP (em cache) para saber se há alguma entrada associando o endereço IP do nó com algum endereço MAC. Se não houver a entrada, a estação enviará um broadcast solicitando que o “dono” do endereço IP requerido envie seu endereço MAC. Quem possuir este endereço IP, responderá com um pacote ARP Reply contendo o endereço MAC solicitado. A estação que originou o ARP Request guardará esta resposta em memória (cache) para uso futuro.
Inicialmente, uma estação de trabalho diskless possui apenas o seu endereço MAC. Através do protocolo RARP (Reverse Address Resolution Protocol) - residente em uma EPROM de boot remoto - a estação solicita ao servidor RARP da rede, através de um broadcast, o seu endereço IP. De posse deste endereço, a estação buscará o sistema operacional e sua pilha de protocolos
TCP/IP, utilizando o protocolo TFTP (Trivial File Transfer Protocol), também residente na EPROM.
O RARP pode também ser usado pelas estações com disco caso se deseje centralizar os endereços IP numa única máquina. É importante notar que o protocolo RARP utiliza broadcast físico, não podendo atravessar roteadores. Isto significa que as estações e o servidor RARP precisam estar situados no mesmo segmento de rede local.
O processo RARP SERVER é implementado na maioria dos sistemas operacionais UNIX.
Os pacotes ARP/RARP possuem o mesmo formato de cabeçalho, tanto na pergunta quanto na resposta.
O campo hardware identifica o tipo de meio: Ethernet, Token-Ring ou FDDI.
O campo protocol identifica o protocolo de rede que está utilizando o protocolo ARP/RARP: IP ou AppleTalk.
O campo hlen identifica o tamanho, em bytes, do endereço físico. No caso de Ethernet, este campo é preenchido com valor igual a 6.
O campo plen identifica o tamanho, em bytes, do endereço lógico. No caso do IP, este campo é preenchido com valor igual a 4.
O campo operation identifica o tipo de operação: ARP request ou ARP reply.
Os campos sender ha e target ha identificam respectivamente os endereços físicos origem e destino.
Os campos sender ia e target ia identificam respectivamente os endereços lógicos origem e destino.
Dependendo da topologia da rede, os pacotes podem passar por diferentes tipos de enlace até chegar ao seu destino. Por exemplo, no diagrama acima, um pacote transmitido da estação A teve que atravessar três enlaces distintos até chegar ao servidor de arquivos B.
Inicialmente, A envia o pacote para B, encapsulando-o com o cabeçalho de enlace Token-Ring e endereçando o pacote ao roteador R1.
Quando R1 recebe o pacote, retira o cabeçalho de enlace Token-Ring e encapsula-o com o cabeçalho de enlace Frame Relay, endereçando o pacote para R2.
R2, por sua vez, retira o cabeçalho de enlace Frame Relay e encaminha o pacote ao nó B encapsulando-o no enlace Ethernet.
Quando B recebe o pacote, retira o cabeçalho de enlace Ethernet, passando o pacote para os protocolos de nível superior.
Durante todo o caminho, o endereço lógico de origem (192.168.2.1) e destino (172.16.0.1) não foram alterados por nenhum elemento da rede corporativa.
Todos os elementos da rede TCP/IP possuem um algoritmo básico de roteamento, sendo capazes de se comunicar com outros elementos residentes em qualquer ponto da rede.
Quando os endereços de destino e origem fazem parte de uma mesma rede e/ou sub-rede, o protocolo ARP é utilizado para fazer o mapeamento do endereço lógico para o físico.
Quando estes endereços fazem parte de redes e/ou sub-redes diferentes, a estação origem envia o pacote para o seu default gateway, que se encarregará de rotear o pacote para a rede e/ou sub-rede destino.
Os roteadores possuem um algoritmo de roteamento mais complexo do que o algoritmo básico. A principal diferença reside na utilização da tabela de roteamento.
Quando os endereços de destino e origem fazem parte de uma mesma rede e/ou sub-rede, o protocolo ARP é utilizado para fazer o mapeamento do endereço lógico para o físico (como no algoritmo básico).
Quando estes endereços fazem parte de redes e/ou sub-redes diferentes, o roteador consulta sua tabela de roteamento para verificar o caminho a ser utilizado para atingir o elemento de destino. 
Caso a tabela de roteamento não possua a informação necessária, o roteador enviará os pacotes para a sua rota default, que se encarregará de rotear o pacote para o endereço destino. Caso não haja uma rota default, o roteador enviará uma mensagem de erro ICMP denominada destination unreachable.
Alguns elementos da rede, como os servidores UNIX e NetWare, possuem o mesmo algoritmo dos roteadores IP.
Normalmente, o protocolo IP possui 20 bytes de cabeçalho.
O campo version indica o formato do cabeçalho IP, normalmente preenchido com 4.
O campo IHL define o tamanho, em palavras de 32 bits, do cabeçalho IP.
O campo type of service indica a qualidade de serviço necessária para o datagrama.
O campo total length define o tamanho, em bytes, do datagrama.
O campo identification é usado para associar os fragmentos a um determinado datagrama, sendo utilizado juntamente com os campos flag e fragment offset na fragmentação de pacotes IP.
O campo time to live evita que pacotes “velhos” circulem em loop pela rede sem atingir o seu destino.
O campo protocol indica o protocolo de transporte que está sendo utilizado (TCP ou UDP).
O campo header checksum contém o resultado do cálculo de checksum do cabeçalho IP.
Os campos source address e destination address indicam respectivamente o endereço IP de origem e destino.
O campo options contém a rota do datagrama.
O protocolo ICMP (Internet Control Message Protocol) é utilizado para envio de mensagens de controle, fazendo parte da camada de rede.
Existem vária mensagens utilizadas pelo ICMP para identificação de problemas de roteamento que são diferenciadas a partir do campo Tipo do cabeçalho ICMP.
Para algumas mensagens o ICMP possui um campo Código que identifica a causa de determinado problema que está sendo comunicado. Por exemplo: mensagem ICMP Destination Unreachable com Código igual a Host Unreachable.
O comando PING (Packet INternet Groper), que acompanha todos os produtos TCP/IP, é utilizado para testar se um nó da rede está ativo. O comando gera mensagens ICMP de echo request, e caso o host destino seja encontrado, este responderá com echo reply.
Este comando permite a confirmação da funcionalidade do protocolo de rede nos dois elementos envolvidos, além do tempo de ida e volta do pacote com uma determinada quantidade de dados (< 65536 bytes).
A mensagem ICMP destination unreachable pode ser gerada pelo roteador caso ele não consiga encaminhar o pacote para o nó destino.
Na mensagem destination unreachable virá a causa do roteador não ter encaminhado o pacote para o nó destino. Se ele não encontrou a rede e/ou sub-rede destino, a causa será network unreachable. Se ele não encontrou o nó destino em si, a causa será host unreachable.