ARP - CCNA V6.0
Modulo 1.
Capítulo 5 - Ethernet.
Sección 5.3 - Protocolo de resolución de direcciones.
Tema 5.3.2 - ARP.
5.3.2.1 Introducción ARP.
Recuerde que cada dispositivo que tiene una dirección IP en una red Ethernet también tiene una dirección MAC Ethernet. Cuando un dispositivo envía una trama de Ethernet, esta contiene estas dos direcciones:
- Dirección MAC de destino: la dirección MAC de la NIC Ethernet, que es la dirección del destino final o del router.
- Dirección MAC de origen: la dirección MAC de la NIC Ethernet del remitente.
Para determinar la dirección MAC de destino, el dispositivo utiliza ARP. ARP proporciona dos funciones básicas:
- Resolución de direcciones IPv4 a direcciones MAC
- Mantenimiento de una tabla de asignaciones
5.3.2.2 Funciones del ARP.
Resolución de direcciones IPv4 a direcciones MAC
Cuando se envía un paquete a la capa de enlace de datos para encapsularlo en una trama de Ethernet, el dispositivo consulta una tabla en su memoria para encontrar la dirección MAC que está asignada a la dirección IPv4. Esta tabla se denomina "tabla ARP" o "caché ARP". La tabla ARP se almacena en la RAM del dispositivo.
El dispositivo emisor busca en su tabla ARP la dirección IPv4 de destino y la dirección MAC correspondiente.
- Si la dirección IPv4 de destino del paquete está en la misma red que la dirección IPv4 de origen, el dispositivo busca la dirección IPv4 de destino en la tabla ARP.
- Si la dirección IPv4 de destino está en una red diferente que la dirección IPv4 de origen, el dispositivo busca la dirección IPv4 del gateway predeterminado.
En ambos casos, se realiza una búsqueda de la dirección IPv4 y la dirección MAC correspondiente para el dispositivo.
En cada entrada o fila de la tabla ARP, se enlaza una dirección IPv4 con una dirección MAC. Llamamos "asignación" a la relación entre dos valores; simplemente, se refiere a que puede localizar una dirección IPv4 en la tabla y averiguar la dirección MAC correspondiente. La tabla ARP almacena temporalmente (en caché) la asignación para los dispositivos de la LAN.
Si el dispositivo localiza la dirección IPv4, se utiliza la dirección MAC correspondiente como la dirección MAC de destino de la trama. Si no se encuentra ninguna entrada, el dispositivo envía una solicitud de ARP.
5.3.2.3 Demostración en vídeo: Solicitud de ARP.
Una solicitud de ARP se envía cuando un dispositivo necesita asociar una dirección MAC a una dirección IPv4 y no tiene una entrada para la dirección IPv4 en su tabla ARP.
Los mensajes de ARP se encapsulan directamente dentro de una trama de Ethernet. No se utiliza un encabezado de IPv4. El mensaje de solicitud de ARP incluye lo siguiente:
- Dirección IPv4 objetivo: esta es la dirección IPv4 que requiere una dirección MAC correspondiente.
- Dirección MAC objetivo: esta es la dirección MAC desconocida; en el mensaje de solicitud de ARP, está vacía.
La solicitud de ARP se encapsula en una trama de Ethernet con la siguiente información de encabezado:
- Dirección MAC de destino: esta es una dirección de difusión que requiere que todas las NIC Ethernet de la LAN acepten y procesen la solicitud de ARP.
- Dirección MAC de origen: este es el remitente de la dirección MAC de la solicitud de ARP.
- Tipo: los mensajes de ARP tienen un campo de tipo de 0x806. Esto informa a la NIC receptora que la porción de datos de la trama se debe enviar al proceso ARP.
Como las solicitudes de ARP son de difusión, el switch las envía por todos los puertos, excepto el de recepción. Todas las NIC Ethernet de la LAN procesan difusiones. Cada dispositivo debe procesar la solicitud de ARP para ver si la dirección IPv4 objetivo coincide con la suya. Un router no reenvía difusiones por otras interfaces.
Solo un dispositivo de la LAN tiene la dirección IPv4 que coincide con la dirección IPv4 objetivo de la solicitud de ARP. Todos los demás dispositivos no envían una respuesta.
Haga clic en Reproducir para ver una demostración de una solicitud de ARP para una dirección IPv4 de destino que está en la red local.
Haga clic aquí para descargar el vídeo de diapositivas de la demostración.
Haga clic aquí para leer la transcripción de este vídeo.
Transcripción de este vídeo: Funcionamiento y solicitud de ARP (3 min)
En este video, vamos a ver a la PC-A enviar una solicitud de ARP para la dirección MAC de la PC-C. La PCA cuenta con un paquete IP con su propia dirección IP de origen, 192.168.1.110, y la dirección IP de destino de la PC-C en 192.168.1.50. Por eso necesita saber cuál será la dirección MAC de destino. Dado que las direcciones IP de origen y de destino se encuentran en la misma red, la dirección MAC de destino será la de la dirección IP de destino de la PC-C en 192.168.1.50. Entonces PC-A revisa su caché ARP para la dirección IP 192.168.1.50. Como no se encuentra en su caché ARP, colocará el paquete en espera y creará una solicitud de ARP. La solicitud de ARP contiene la dirección de destino IPv4-- esta es la dirección IPv4 que es conocida por la PC-A-- y la dirección MAC de destino, que es desconocida. Esto es lo que la PC-A desea descubrir. La solicitud de ARP se envía como mensaje de difusión, por lo que todos en la red deberán examinar esta trama de Ethernet y procesar la solicitud de ARP.
La PC-A la envía al switch. Ya que se trata de un difusión, el switch saturará todos los puertos excepto el puerto por el que vino. La PC-B recibe la difusión, por lo que debe procesarlo, y su proceso ARP examina la solicitud de ARP. Compara su propia dirección IPv4 con la dirección de destino IPv4 y detecta que no son iguales, por lo que no necesita enviar una respuesta de ARP. El router R1 también recibe esta solicitud de ARP. Su proceso ARP examina su propia dirección IPv4 y la compara con la dirección de destino IPv4 y también detecta que esta no es su dirección IPv4, por lo que no necesita enviar la respuesta de ARP. A propósito, los routers no reenviarán las solicitudes de ARP a través de sus puertos. La PC-C recibe la solicitud de ARP, compara su dirección IPv4 con la dirección de destino IPv4, y detecta que ese sí es el destino previsto de solicitud de ARP, que la dirección de destino IPv4 coincide con su propia dirección IPv4. Así que la PC-C deberá enviar una respuesta de ARP.
5.3.2.4 Demostración en vídeo: Respuesta de ARP.
Solamente el dispositivo que tiene la dirección IPv4 asociada con la dirección IPv4 objetivo de la solicitud de ARP envía una respuesta de ARP. El mensaje de respuesta de ARP incluye lo siguiente:
- Dirección IPv4 del remitente: esta es la dirección IPv4 del dispositivo cuya dirección MAC se solicitó.
- Dirección MAC del remitente: esta es la dirección MAC que el remitente solicita por medio de la solicitud de ARP.
La respuesta de ARP se encapsula en una trama de Ethernet con la siguiente información de encabezado:
- Dirección MAC de destino: es la dirección MAC del remitente de la solicitud de ARP.
- Dirección MAC de origen: este es el remitente de la dirección MAC de la respuesta de ARP.
- Tipo: los mensajes de ARP tienen un campo de tipo de 0x806. Esto informa a la NIC receptora que la porción de datos de la trama se debe enviar al proceso ARP.
Solamente el dispositivo que envió inicialmente la solicitud de ARP recibe la respuesta de ARP de unidifusión. Una vez que recibe la respuesta de ARP, el dispositivo agrega la dirección IPv4 y la dirección MAC correspondiente a su tabla ARP. A partir de ese momento, los paquetes destinados para esa dirección IPv4 se pueden encapsular en las tramas con su dirección MAC correspondiente.
Haga clic aquí para descargar el vídeo de diapositivas de la demostración.
Si ningún dispositivo responde a la solicitud de ARP, el paquete se descarta porque no se puede crear una trama.
Las entradas de la tabla ARP tienen marcas de tiempo. Si un dispositivo no recibe una trama de un dispositivo determinado antes de que caduque la marca horaria, la entrada para este dispositivo se elimina de la tabla ARP.
Además, se pueden introducir entradas estáticas de asignaciones en una tabla ARP, pero esto no sucede con frecuencia. Las entradas estáticas de la tabla ARP no caducan con el tiempo y se deben eliminar de forma manual.
Nota: IPv6 utiliza un proceso similar al ARP para IPv4 llamado "detección de vecinos (ND o NDP) ICMPv6". IPv6 utiliza mensajes de solicitud de vecino y de anuncio de vecino similares a las solicitudes y respuestas de ARP de IPv4.
Haga clic aquí para leer la transcripción de este vídeo.
Transcripción de este vídeo: Funcionamiento y respuesta de ARP (2 min)
En el video anterior, vimos que una ARP de la PC-A solicitó buscar la dirección MAC de la PC-C. En este video, observaremos la respuesta de ARP en respuesta a esa solicitud de ARP. La PC-C, cuando recibió la solicitud de ARP, examinó la dirección de destino IPv4 y la comparó con su propia dirección IPv4 y detectó que era el destino previsto. por lo que la PC-C generará una respuesta de ARP en respuesta a esa solicitud de ARP. La respuesta de ARP incluye su propia dirección IPv4 y su propia dirección MAC. Se envía a la PCA. Las respuestas ARP se envían como unidifusión, por lo que la dirección MAC de destino es la de la PC-A. La PC-A recibe la respuesta de ARP en respuesta a su solicitud de ARP anterior. Toma la información, la dirección del emisor IPv4 y la dirección MAC del remitente, y agrega esa información a su caché ARP. La PC-A ahora toma el paquete-- el paquete original destinado a la PC-C-- retiene el paquete, y tiene la información que necesita para enviar ese paquete a la PC-C. Toma la información de la caché ARP, la dirección MAC, y la agrega al encabezado Ethernet como la dirección MAC de destino. La PC-A ahora puede enviar este paquete en la trama de Ethernet adecuada a la PC-C.
5.3.2.5 Demostración en vídeo: El papel del ARP en la comunicación remota.
Cuando la dirección IPv4 de destino no está en la misma red que la dirección IPv4 de origen, el dispositivo de origen debe enviar la trama al gateway predeterminado, es decir a la interfaz del router local. Cuando un dispositivo de origen tiene un paquete con una dirección IPv4 de otra red, lo encapsula en una trama con la dirección MAC de destino del router.
La dirección IPv4 de la dirección del gateway predeterminado se almacena en la configuración IPv4 de los hosts. Cuando un host crea un paquete para un destino, compara la dirección IPv4 de destino con la propia para determinar si ambas están ubicadas en la misma red de capa 3. Si el host de destino no está en la misma red, el origen busca en la tabla ARP una entrada que contenga la dirección IPv4 del gateway predeterminado. Si no existe una entrada, utiliza el proceso ARP para determinar la dirección MAC del gateway predeterminado.
Haga clic aquí para descargar el vídeo de diapositivas de la demostración.
Haga clic aquí para leer la transcripción de este vídeo.
Transcripción de este vídeo: Rol de ARP en la comunicación remota (3 min)
En este video, la PC-A tiene un paquete IP, la propia dirección IP de origen en 192.168.1.110, y dirección IP de destino 10.1.1.10 que es una dirección IP en una red remota. Por lo que la dirección MAC de destino será la de su gateway predeterminado, 192.168.1.1-- En este caso, el router R1. La PC-A revisa su caché ARP para esa dirección IP 192.168.1.1, y no hay entrada con una dirección MAC. Coloca el paquete en espera y crea una solicitud de ARP. La solicitud de ARP tiene la dirección IP del router, 192.168.1.1, y la dirección MAC del objetivo es desconocida. La dirección MAC de destino de una solicitud de ARP es una difusión, así que se enviará al switch, y el switch saturará todos los puertos excepto el puerto de entrada. La PC-B recibe la solicitud de ARP, compara su propia dirección IPv4 con la dirección de destino IPv4 en la solicitud de ARP, y advierte que no es una coincidencia, por lo que no es el destino previsto. La PC-C recibe la solicitud de ARP, compara su dirección IPv4 con la dirección de destino IPv4, y tampoco es el destino previsto. El router R1 recibe la solicitud de ARP, compara su dirección IPv4 con la dirección de destino IPv4, y de hecho es una coincidencia. Es el objetivo de la solicitud de ARP. Por lo que el router R1 emitirá una respuesta de ARP en respuesta. Incluirá su propia dirección MAC, 00-0D, junto con su dirección IPv4. La dirección MAC de destino de la respuesta de ARP es de unidifusión guiada para la PC-A. Ya que es una dirección MAC de destino 00- 0A, así la PC-A recibe la respuesta de ARP. La PC-A, cuando recibe la respuesta de ARP en respuesta por su solicitud de ARP, ve la dirección de destino IPv4 y la dirección MAC de destino y las agrega a su caché ARP. Ahora tiene la información que necesita para reenviar el paquete, que está en espera. La dirección MAC de destino ahora será 00-0D, la del router R1, su dirección MAC. Y ahora la PC-A puede reenviar la trama al router R1.
5.3.2.6 Eliminación de entradas de una tabla ARP.
Para cada dispositivo, un temporizador de memoria caché ARP elimina las entradas de ARP que no se hayan utilizado durante un período especificado. El temporizador varía según el sistema operativo del dispositivo. Por ejemplo, algunos sistemas operativos Windows almacenan entradas de ARP en la memoria caché durante dos minutos, como se muestra en la ilustración.
También se pueden utilizar comandos para eliminar de manera manual todas las entradas de la tabla ARP o algunas de ellas. Después de eliminar una entrada, el proceso de envío de una solicitud de ARP y de recepción de una respuesta de ARP debe ocurrir nuevamente para que se introduzca la asignación en la tabla ARP.
5.3.2.7 Tablas ARP.
En un router Cisco, se utiliza el comando show ip arp para visualizar la tabla ARP, como se muestra en la figura 1.
En una PC con Windows 7, se utiliza el comando arp –a para visualizar la tabla ARP, como se muestra en la figura 2.
5.3.2.8 Packet Tracer: Revisión de la tabla ARP.
Esta actividad está optimizada para la visualización de PDU. Los dispositivos ya están configurados. Reunirá información de PDU en el modo de simulación y responderá una serie de preguntas sobre los datos que obtenga.
Packet Tracer: Revisión de la tabla ARP (instrucciones) Packet Tracer: Revisión de la tabla ARP (PKA)
Comentarios
Publicar un comentario