Introducción al protocolo de resolución de direcciones

El Protocolo de resolución de direcciones también se conoce como ARP. Asigna la dirección lógica a la dirección física. En otras palabras, podemos decir que el protocolo de resolución de direcciones acepta una dirección lógica del protocolo IP y luego asigna esa dirección a la dirección física correspondiente y luego la pasa a la capa de enlace de datos.

Formato de paquete del protocolo de resolución de direcciones

Las siguientes tablas son el formato de paquete ARP:

El formato de paquete ARP se muestra de la siguiente manera:

  • Tipo de hardware: es un campo de 16 bits que define el tipo de red en la que se ejecuta el protocolo de resolución de direcciones.
  • Tipo de protocolo: es un campo de 16 bits que define el tipo de protocolo. Por ejemplo, para el protocolo IPv4, este campo contiene 0800 bases 16.
  • Longitud del hardware: es un campo de 8 bits que define la longitud de la dirección física en bytes.
  • Longitud del protocolo: es un campo de 8 bits que define la longitud de la dirección lógica en bytes.
  • Operaciones: es un campo de 16 bits que define los tipos de paquetes. Hay dos tipos de paquetes de solicitud ARP (1) y respuesta ARP (2).
  • Dirección de hardware del remitente: es un campo de longitud variable que define la dirección física del remitente.
  • Dirección del protocolo del remitente: es un campo de longitud variable que define la dirección lógica del remitente.
  • Dirección de hardware de destino: es un campo de longitud variable que define la dirección física del receptor.
  • Dirección del protocolo de destino: es un campo de longitud variable que define la dirección lógica del receptor.

Operaciones de protocolo de resolución de direcciones

En esta sección, veremos el proceso ARP y cuatro casos diferentes en los que el host o el enrutador deben usar el protocolo de resolución de direcciones.

Proceso ARP

A continuación se muestra una lista de los pasos involucrados en el proceso ARP:

Paso 1: el remitente conoce la dirección IP del receptor.

Paso 2: el protocolo de Internet le pide a ARP que cree un mensaje de solicitud de ARP que contenga información como la dirección física del remitente, el campo de la dirección física del receptor se llena con 0, la dirección IP del remitente y la dirección IP del receptor.

Paso 3: el mensaje de solicitud ARP se envía a la capa de enlace de datos donde el mensaje se encapsula en la trama utilizando la dirección física del remitente como dirección de origen y la dirección de difusión como dirección de destino.

Paso 4: Todos y cada uno de los hosts reciben la trama porque la trama contiene una dirección de destino de difusión. Todos los anfitriones verifican la dirección con su dirección. Si la coincidencia encuentra que el paquete se descarta en ese host, de lo contrario pasa al protocolo de resolución de direcciones.

Paso 5: Después de recibir la respuesta del host de destino del paquete con el mensaje de respuesta ARP que contiene la dirección física de destino. El mensaje en este paso es unicast.

Paso 6: cuando el remitente recibe un mensaje de respuesta del objetivo, conoce la dirección física del objetivo.

Paso 7: Ahora, el IP Datagram transporta datos para la máquina de destino que se encapsula y envía en forma de unidifusión al destino.

Cuatro casos diferentes

A continuación se muestra la lista de cuatro casos en los que se pueden utilizar los servicios de protocolo de resolución de direcciones.

Caso 1:

De la imagen de arriba, podemos ver que el remitente es un host y quiere enviar un paquete a otro host que se encuentre en la misma red. En este caso, asignar la dirección lógica a la dirección física es una dirección IP de destino que debe estar en el encabezado del datagrama.

Caso 2:

Como podemos ver en la imagen de arriba, el remitente es un host y quiere enviar un paquete a otro host que se encuentre en otra red. En este caso, el host remitente busca en la tabla de enrutamiento para encontrar la dirección IP del siguiente host para el destino. La dirección IP del host se convierte en la dirección lógica que debe asignarse a una dirección física. Si el host del remitente no tiene una tabla de enrutamiento, mira la dirección IP del host predeterminado.

Caso 3:

Como podemos ver en la imagen de arriba, el remitente es un enrutador que recibió un datagrama para otro host que se encuentra en otra red. En este caso, el enrutador busca en la tabla de enrutamiento y encuentra la dirección IP del siguiente enrutador. La dirección IP del enrutador se convierte en la dirección lógica que debe asignarse a una dirección física.

Caso 4:

Como podemos ver en la imagen de arriba, el remitente es un enrutador que recibió un datagrama para otro host que se encuentra en la misma red. En este caso, la dirección IP del datagrama se convierte en la dirección lógica que debe asignarse a una dirección física.

Paquete de protocolo de resolución de direcciones

El paquete de protocolo de resolución de direcciones tiene cinco componentes:

1.tabla de caché

2 Colas

3.Módulo de salida 4

4.Módulo de entrada

5.Módulo de control de caché.

A continuación se muestra el diagrama del paquete de protocolo de resolución de direcciones

Analicemos los componentes del paquete ARP en detalle.

1. Tabla de caché en ARP

Cuando el host recibe la dirección física correspondiente del datagrama IP, la tabla de caché guarda esta dirección física en su tabla. El almacenamiento de una dirección física en la tabla de caché está limitado por un período de tiempo específico en lugar de un tiempo ilimitado. La tabla de caché consta de una matriz de entradas. Cada entrada tiene el siguiente campo mencionado.

  • Estado: muestra el estado de cada entrada. El estado puede ser libre, resuelto o pendiente. Estado libre significa que el tiempo de vida para la entrada ha expirado. Ese espacio se asigna a una nueva entrada. El estado resuelto significa que la entrada se ha completado. Una entrada tiene la dirección física de destino. Los paquetes que esperan ser enviados a este destino pueden usar la información en la entrada. Estado pendiente significa que la solicitud de entrada ha sido declarada y esperando la respuesta.
  • Tipo de hardware: define el tipo de red en la que se ejecuta el paquete ARP.
  • Tipo de protocolo: define el tipo de protocolo en el que se ejecuta el paquete ARP.
  • Longitud del hardware: define la longitud de la dirección física.
  • Longitud del protocolo: define la longitud de la dirección lógica.
  • Dirección de hardware : muestra la dirección física de destino.
  • Dirección de protocolo: muestra la dirección lógica de destino.
  • Número de interfaz: es un número de interfaz que el enrutador utiliza para conectarse con una red diferente.
  • Número de cola: el protocolo de resolución de direcciones usa el número de cola para conquistar los paquetes que esperan la resolución de la dirección.
  • Tiempo de espera: muestra la vida útil de cada entrada en la segunda.
  • Intentos: muestra la cantidad de veces que se envió la solicitud ARP para cada entrada.

2. Colas

El Protocolo de resolución de direcciones contiene un conjunto de colas para el destino, es decir, una cola para cada destino para contener el paquete IP, mientras que el Protocolo de resolución de direcciones resuelve la dirección física. El módulo de salida envía paquetes no resueltos a sus colas correspondientes.

3. Módulo de salida

  • El modelo de salida espera paquetes IP. Tan pronto como recibe el paquete IP, comprueba la tabla de caché para encontrar la dirección IP correspondiente del destino presente en el paquete. La dirección IP de destino del paquete debe coincidir con la dirección de protocolo de la entrada.
  • Si se encuentra la entrada coincidente y se resuelve el estado de la entrada, el paquete con la dirección de hardware de destino se pasa a la capa de enlace de datos para su transmisión.
  • Si se encuentra la entrada coincidente y el estado de la entrada está PENDIENTE, entonces el paquete espera hasta que se encuentre la dirección de hardware del destino.
  • Si la entrada coincidente no encuentra, el módulo de salida crea una cola y pone en cola el paquete. Crea una nueva entrada y le da al estado un PENDIENTE y establece los intentos para 1. Transmite el paquete de solicitud ARP para la dirección de destino.

4. Módulo de entrada

  • El módulo de entrada espera el paquete del protocolo de resolución de dirección. Tan pronto como llegue el paquete de resolución de dirección, verifique la entrada correspondiente al paquete de resolución de dirección en la tabla de caja. La dirección de protocolo del objetivo debe coincidir con la dirección de protocolo de la entrada.
  • Si se encuentra la entrada coincidente y se RESUELVE el estado de la entrada, el módulo de entrada actualiza la entrada y el campo de tiempo. La entrada se actualiza porque puede haber posibilidades de cambio en la dirección del hardware.
  • Si se encuentra la entrada coincidente y el estado de la entrada es PENDIENTE, el módulo de entrada actualiza la entrada copiando la dirección de hardware del destino en el campo de dirección de hardware de la entrada y actualiza el campo de estado a RESUELTO. También actualiza el campo de tiempo de espera de la entrada.
  • Si la entrada coincidente no encuentra el módulo de entrada, cree una nueva entrada y agréguela a la tabla. Actualiza el campo de estado a RESUELTO y el tiempo fuera del campo de la entrada.
  • Luego, el módulo de entrada verifica si el paquete ARP que se recibe es una respuesta o solicitud. Si se trata de una solicitud ARP, el módulo de entrada crea inmediatamente una respuesta ARP y la envía al remitente. El paquete de respuesta ARP se crea cambiando el valor del paquete de solicitud a respuesta.

5. Módulo de control de caché

  • El módulo de control de caché mantiene la tabla de caché. Comprueba periódicamente la entrada de la tabla de caché por entrada, es decir, cinco segundos.
  • Si el campo de estado de la entrada es GRATIS, verifica otra entrada.
  • Si el campo de estado de la entrada está PENDIENTE, el módulo de control de caché aumenta el valor del campo de intento en 1. Luego, verifica el valor del campo de intento. Si el valor del campo de intento es mayor que el límite máximo permitido, actualiza el campo de estado a FREE y destruye la cola correspondiente.
  • Si el campo de estado de la entrada se RESUELVE, el módulo de control de caché disminuye el valor del campo de tiempo en 1. Luego verifica el valor del campo de tiempo. Si el valor del tiempo fuera del campo es menor o igual a cero, actualiza el campo de entrada de estado a GRATIS y destruye la cola correspondiente.

Conclusión

En este artículo, hemos visto qué es el Protocolo de resolución de direcciones, el formato de paquete en ARP y su funcionamiento con imágenes y explicaciones en los subtemas para una mejor comprensión.

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Esta ha sido una guía para el Protocolo de resolución de direcciones. Aquí hemos discutido el formato del paquete, las operaciones, así como los componentes del paquete ARP. También puede consultar nuestros otros artículos sugeridos para obtener más información:

  1. ¿Qué son los protocolos de red?
  2. ¿Qué es el ARP?
  3. Modelo TCP / IP
  4. Fundamentos básicos de las redes: el TCP / IP | Redes inalámbricas

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Desarrollo de software