Curso de protocolos TCP/IP

1. CURSO DE FAMILIA DE PROTOCOLOS TCP/IP
Por Angel Luis Almaraz Gonzalez
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Protocolos
• Establecen una descripción
formal de los formatos que
deberán presentar los
mensajes para poder ser
intercambiados por equipos
de cómputo; además definen
las reglas que ellos deben
seguir para lograrlo.
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computadora remota.

2. Conjunto de Protocolos TCP/IP
Origen
• Desarrollados como parte del proyecto
DARPA a mediados de los 70´s, dando
lugar a la red ARPANET.
• Su objetivo fue que computadoras
cooperativas compartieran recursos
mediante una red de comunicaciones.
• ARPANET deja de funcionar
oficialmente en 1990.
En 1973,l
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protocolos desarrollados se denominaron el Conjunto de Protocolos TCP/IP, que
surgieron de dos conjuntos previamente desarrollados; los Protocolos de Control
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on Control Protocol) e Internet (Internet Protocol).
Conjunto de Protocolos TCP/IP
Su relación con el Modelo OSI
• TCP = TRANSFER CONTROL PROTOCOL
• IP = INTERNET PROTOCOL

3. En la actualidad, las funciones propias de una red de computadoras pueden ser
divididas en las siete capas propuestas por ISO para su modelo de sistemas
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Modelo de capas
de TCP/IP
Descripción del
Modelo de Capas
de TCP/IP
Capa de
Aplicación.
Invoca programas que acceden servicios en la red. Interactuan con uno
o más protocolos de transporte para enviar o recibir datos, en forma de
mensajes o bien en forma de flujos de bytes.
Capa de
Transporte.
Provee comunicación extremo a extremo desde un programa de
aplicación a otro. Regula el flujo de información. Puede proveer un
transporte confiable asegurándose que los datos lleguen sin errores y en
la secuencia correcta. Coordina a múltiples aplicaciones que se

4. encuentren interactuando con la red simultáneamente de tal manera que
los datos que envíe una aplicación sean recibidos correctamente por la
aplicación remota, esto lo hace añadiendo identificadores de cada una
de las aplicaciones. Realiza además una verificación por suma, para
asegurar que la información no sufrió alteraciones durante su
transmisión.
Capa Internet.
Controla la comunicación entre un equipo y otro, decide qué rutas
deben seguir los paquetes de información para alcanzar su destino.
Conforma los paquetes IP que será enviados por la capa inferior.
Desencapsula los paquetes recibidos pasando a la capa superior la
información dirigida a una aplicación.
Capa de
Interface de Red.
Emite al medio físico los flujos de bit y recibe los que de él provienen.
Consiste en los manejadores de los dispositivos que se conectan al
medio de transmisión.
Arquitectura de Interconexión de Redes en TCP/IP
Metas
• Independencia de tecnología de conexión
a bajo nivel y la arquitectura de la computadora.
• Conectividad Universal a través de la red.
• Reconocimientos de extramo a extremo.
• Protocolos de Aplicación Estandarizados.
Arquitectura de Interconexión de Redes en TCP/IP
Características
• Protocolos de no conexión en el nivel de red.
• Conmutación de paquetes entre nodos.
• Protocolos de transporte con funciones de seguridad.
• Conjunto común de progrmas de aplicación.
Arquitectura de Interconexión de Redes en TCP/IP
Interconexión de Redes
• Las redes se comunican mediante compuertas.
• Todas las redes son vistas como iguales.

5. Para entender el funcionamiento de los protocolos TCP/IP debe tenerse en cuenta
la arquitectura que ellos proponen para comunicar redes. Tal arquitectura ve como
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se les denomina compuertas, pudiendo recibir otros nombres como enrutadores o
puentes.
Direcciones IP
• Longitud de 32 bits.
• Identifica a las redes y a los nodos conectados a ellas.
• Especifica la conexion entre redes.
• Se representan mediante cuatro octeros,
escritos en formato decimal, separados por puntos.
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la que pertenece una computadora como a ella misma dentro de dicha red.
Clases de Direcciones IP
Clases Número de Redes Número de Nodos Rango de Direcciones IP
A 127 16,777,215 1.0.0.0 a la 127.0.0.0
B 4095 65,535 128.0.0.0 a la 191.255.0.0
C 2,097,151 255 192.0.0.0 a la 223.255.255.0

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primeros y la C con los tres primeros octetos. Los octetos restantes definen los
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Subredes en IP
• Las Subredes son redes físicas distintas que comparten una misma
dirección IP.
• Deben identificarse una de otra usando una máscara de subred.
• La máscara de subred es de cuatro bytes y para obtener el número de
subred se realiza un aperación AND lógica entre ella y la dirección IP de
algún equipo.
• La máscara de subred deberá ser la misma para todos los equipos de la red
IP.
Se ha mencionado que el enrutamiento sirve para alcanzar redes distantes.
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7. Subredes en Direcciones IP
Ejemplo
• Supongase que la dirección IP de
una equipo es 148.206..257.2
• La mascara de subred es 255.255.255.0
• El equipo por tanto está en la subred
148.206.257.0
Mapeo de Direcciónes IP a Direcciones Físicas
Estrategia de
Conversión
Observeciones
Estática por Tablas Alto costo en mantenimiento.
Por aplicación de
algoritmos
Pude no lograrse una homogenea distribución de direcciones.
Remota posibilidad de duplicación de direcciones.
Dificultad de elegir el algoritmo más eficiente.
Dinámica
Se consulta, mediante un sólo mensaje, que se emite a todos los
equipos en la red, por el poseedor de cierta dirección IP.
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Protocolo de Resolución de Direcciones ARP (Address Resolution Protocol)
• Le permite a un equipo obtener la dirección física de un equipo destino,
ubicado en la misma red física, proporcionando sólamente la dirección IP
destino.
• Las direcciones IP y física de la computadora que consulta es incluida en
cada emisión general ARP, el equipo que contesta toma esta información y
actualiza su table de conversión.
• ARP es un protocolo de bajo nivel que oculta el direccionamiento de la red
en las capas inferiores, permitiendo asignar, a nuestra elección, direcciones

8. IP a los equipos en una red física.
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direcciones por cada vez que se transmitiera un paquete.
Implementación del ARP
• La interface de red recibe un datagrama IP a enviar a un equipo destino, en
este nivel se coteja la tabla temporal de conversión, si exite una la
referencia adecuada ésta se incorpora al paquete y se envía.
• Si no existe la referencia un paquete ARP de emisión general, con la
dirección IP destino, es generado y enviado.
• Todos los equipos en la red física reciben el mensage general y comparan
la dirección IP que contiene con la suya propia, enviando un paquete de
respuesta que conrtiene su dirección IP.
• La computadora origen actualiza su tabla temporal y envia el paquete IP
original, y los subsecuentes, directamente a la computadora destino.
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reemplazado la interface de red; en este caso los paquetes que se transmitan
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Formato de mensaje del ARP
Campo Descripción
HLEN Longitud de la dirección del hardware
PLEN Longitud de la dirección del protocolo
Operación Indica si es mensaje de consulta o de respuesta
HW Emisor Dirección Física del Emisor

9. IP Emisor Dirección IP del Emisor
HW Destino Dirección Física del Destino
IP Destino Dirección IP del Destino
El formato de mensaje de ARP no es fijo, lo que le permite ser usado por otros
protocolos de alto nivel.
El ejemplo muestra el formato para un mensaje ARP utilizando Ethernet, en donde
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Protocolo Internet (IP)
Características
• Protocolo orientado a no conexión.
• Fragmenta paquetes si es necesario.
• Direccionamiento mediante direcciones lógicas IP de 32 bits.
• Si un paquete no es recibido, este permanecerá en la red durante un tiempo
finito.
• Realiza el "mejor esfuerzo" para la distribución de paquetes.
• Tamaño máximo del paquete de 65635 bytes.
• Sólo ser realiza verificación por suma al encabezado del paquete, no a los
datos éste que contiene.
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Formato del Datagrama de IP
Campo Descripción
VERS Versión del IP del datagrama
HLEN Longitud del Encabezado
Longitud Total Mide, en Bytes la longuitud del datagrama
Identificador Identifica los paquetes fragmentados para su reensamble
Flags Indica si el paquete está fragmentado o no

10. Offset Indica la ubicación de este paquete en uno fragmentado
Opciones Información usada par administración, longuitud variable
Relleno Ajusta las opciones a 32bits
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transporte.
Unidad Máxima de Transferencia MTU (Maximum Transfer Unit)
• Indica la logitud de un trama que podrá ser enviada a una red física en
particular.
• Es determinada por la tecnología de la red física.
• Para el caso de Ethernet es de 1500 bytes.
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red los valores de la MTU pueden ir desde 128 hasta unos cuantos miles de bytes.
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i
dos.Una vez que l
os
paquetes han alcanzado la red extrema los datagramas deber
án ser
reensamblados.
Protocolo de Mensajes de Control de Internet ICMP
(Internet Control Message Protocol)

11. • Reporta sobre destinos inalcanzables.
• Control de flujo de datagramas y congestión.
• Controla los requerimiento de cambio de rutas entre compuertas.
• Detecta rutas circulares o excesivamente largas.
• Verifica la existencia de trayectorias hacia alguna red y el estatus de la
misma.
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no alcanzaron su destino. Proporciona un medio de transporte para que
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Formato del mensaje ICMP
Tipo Mensaje ICMP
0 Respusta al eco
3 Destino Inalcanzable
4 Fuente saturada
5 Redirección de ruta
8 Solicitud de Eco
11 Tiempo del datagrama excedido
12 Parámetro problema en datagrama
13 Requerimiento de hora y fecha
14 Respuesta de host y fecha
17 Requerimiento de mascara de dirección
18 Respuesta de mascara de dirección
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12. si
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caci
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o cor
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esponde al
mensaje ICMP.
Enrutamiento de datagramas IP
•
El enrutamiento se refiere al proceso de determinar la trayectoria que un
datagrama debe seguir para alcanzar su destino. A los dispositivos que
pueden elegir las trayectorias se les denomina enrutadores. En el
proceso de entutamiento intervienen tanto los equipos como las
compuertas que conectan redes (recordar que el termino compuerta es
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una compuerta puede realizar diferentes funciones a diferentes niveles,
una de esas funciones puede ser la de enrutamiento y por tanto recibir el
nombre de enrutador).
Tipos de Enrutamiento
• Enrutamiento Directo
Transmisión de datagramas IP entre dos equipos de la misma red física sin
la intervención de compuertas. El emisor encapsula el datagrama en la
trama de la red, efectuando la vinculación entre la dirección física y la
dirección IP, y envía la trama resultante en forma directa al destinatario.
• Enrutamiento Indirecto
La compuertas forman una estructura cooperativa, interconectada. Las
compuertas se envían los datagramas hasta que se alcanza a la compuerta
que puede distrubuirla en forma directa a la red destino.
Existen dos tipos de enrutamiento; el directo y el indirecto. Debido a que
en el enrutamiento directo los datagramas se transmite de un equipo a
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provista de mecanismos para conocer, y por tanto decidir, la trayectoria
de la red que se desea alcanzar.
Enrutamiento Indirecto
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En este direccionamiento un equipo debe enviar a una compuerta el
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puede emitirlo en forma directa a la red destino. La compuerta debe
conocer las rutas hacia las diferentes redes externas, ellas pueden
utilizar a su ves un enrutamiento indirecto en el caso de no conocer la
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red mediante Tablas de Enrutamiento.
Tablas de Ruteo IP
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14. Rutas por Default
• Si cada tabla de ruteo conservara información sobre todos los destinos
posibles, el espacio sería insuficiente.
• Es necesario que con un mínimo de información, el equipo pueda tomar
decisiones de ruteo.
• Una técnica para mantener tablas de ruteo pequeñas consiste en enviar los
datagramas a destinos predeterminados (redes predeterminadas).
Para que en los equipos no exista una tabla excesivamente grande, que
contenga todas las rutas a las redes que se interconeta el equipo, es de
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alcanzar todas las redes destino.
La ruta por default apunta a un dispositivo que actua como compuerta de
la red donde se encuentre ubicado el equipo que la posee.
Enrutamiento entre Compuertas
Arquitectura de Compuerta Núcleo
• Primer esquema de enrutamiento que existió.
• Compuertas de diferentes redes se conectan a una compuerta núcleo.
• La compuerta núclo es la compuerta por default de las compuertas de las
redes locales.
• Las compuertas núcleo no pueden contar con compuertas por default.
Desventajas
• Conveniente sólo para redes administradas centralizadamente.
• Las compuertas núclo deben almacenar toda la información de las rutas
hacia las redes que conectan.
• Complejidad de administración de acuerdo a la complejidad o cambios en
la red.
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alcancen sus redes destino las compuertas deben contar con

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ENRUTAMIENTO ENTRE COMPUERTAS
Propagación automática de rutas
• Establece algoritmos para el intercambio de información entre compuertas.
• Contempla el hecho de que las redes son dinámicas.
• No obliga a un esquema centralizado de ruteo.
• Algoritmos principales: Vector de Distancia y Protocolo de conpueta a
compuerta (GGP).
Conforme las complejidades de las redes aumentaron se debió buscarun
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compuertas podian ser muy lentas y no reflejar el estado de la red en un
momento dado.
Vector de Distancia

16. • Se asume que cada compuerta comienza su operación con un conjuto de
reglas básicas de cómo alcanzar las redes que conecta.
• Las rutas son almacenadas en tablas que indican la red y los saltos para
alcanzar esa red.
• Perdiodicamente cada compuerta envia una copia de las tablas que alcanza
directamente.
• Cuando una compuerta recibe el comunicado de la otra actualiza su tabla
incrementando en uno el número de saltos.
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compuerta que con menos saltos conduzca a la red destino.
Protocolo de Control de Transferencia
• Proporciona comunicación bidireccional completa mediante circuitos
virtuales.
• Desde el punto de vista del usuario la información es transmitida por flujos
de datos.
• Confiabilidad en la transmisión de datos por medio de:
o Asignación de números de secuencia a la información segmentada.
o Validaciones por suma.
o Reconocimiento de paquetes recibidos.
o Utiliza el principio de ventana deslizable para esperar
reconocimientos y reenviar información.
Proporciona un mecanismo fiable para la transferencia de flujos de
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Fiabilidad en la transferencia de TCP
• Cada vez que un paquete es enviado se inicializa un contador de tiempo, al
alcanzar el tiempo de expiración, sin haber recibido el reconocimiento, el
paquete se reenvía.
• Al llegar el reconocimiento el tiempo de expiración se cancela.
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El concepto de la Ventana Deslizante
• Se define un tamaño de la ventana, que serían el número de paquetes a
enviar sin esperar reconocimiento de ellos.
• Conforme se recibe el reconocimiento de los primeros paquetes
transmitidos la ventana avanza de posición enviando los paquetes
siguientes.
• Los reconocimientos pueden recibirse en forma desordenada.
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concepto de ventana deslizante hace que exista una continua
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Protocolo de Datagramas de Usuario
• Proporciona de mecanismos primordiales para que programas de

18. aplicación de se comuniquen con otros en computadoras remotas.
• Utiliza el concepto de puerto para permitir que multiples conexiones
accedan a un programa de aplicación.
• Provee un servicio no confiable orientado a no conexión.
• El programa de aplicación tiene la total responsabilidad del control de
confiabilidad, mensajes duplicados o perdidos, retardos y paquetes fuera
de orden.
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que los paquetes se pierdan o bien no sean reconstruidos en forma
adecuada.Per
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aplicaciones y puede elegirse para aquellas que no demanden una gran
cantidad de datagramas para operar optimamente.