El documento describe los conceptos fundamentales de la capa de red en una red de computadoras, incluyendo el ruteo, reenvío de paquetes, tablas de ruteo, direcciones IP, subredes, protocolos de ruteo como RIP y OSPF, y las diferencias entre IPv4 e IPv6.

1. 1

2.  Se transportan segmentos de una fuente a un
destino.
 El origen encapsula segmentos a
datagramas. Los datagramas IP son las
unidades principales de información de
Internet.
 El destino provee segmentos a la capa de
transporte.
 Existen protocolos tanto en la terminal como
en el router.
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3.  El router examina los campos de cabecera en
todos los datagramas IP que pasan por el.
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4.  Reenvío (Forwarding): Mover paquetes desde
la entrada del router a su salida indicada y/o
apropiada
 Ruteo: Determinar la ruta a tomar por los
paquetes desde el origen o fuente a un
destino.
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5. Los algoritmos de
ruteo determinan los
valores en las tablas o
cuadros de reenvío
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6.  En la técnica de datagrama cada paquete se
trata de forma independiente, conteniendo
cada uno la dirección de destino.
 Fuera del ruteo y reenvío, ésta es la tercera
función de importancia en algunas
arquitecturas de redes: ATM, frame realy, X.25
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7.  Antes que los datagramas “fluyan”, los 2
hosts y los routers que intervienen establecen
una conexión virtual, es decir, los routers se
involucran en las conexiones.
 Servicio de conexión de capas de red y
transporte:
 Red = 2 terminales (hosts)
 Transporte = entre 2 procesos
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8. • Entrega garantizada
Servicios • Entrega garantizada
para con un retardo
datagramas promedio inferior a 40
individuales: ms.
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9. • Entrega de datagramas en
orden
Servicios
• Garantía de ancho de banda
para un flujo
mínimo para el flujo
de
• Restricciones sobre
datagramas: cambios en el espacio
(tiempo) entre paquetes.
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10.  Las redes de datagramas proveen servicio sin
conexión en su capa de red
 Redes de VC proveen servicio de conexión en
su capa de red (e.g. ATM)
 Análogo a los servicios de capa transporte,
pero:
 Servicio es: terminal-a-terminal (host-to-host)
 No hay opción: la capa de red provee sólo uno u
otro
 Implementación: en la red interna (core)
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11.  Para implementar un VC la red actúa desde
fuente a destino
 Hay 3 fases identificables:
 Establecimiento de la llamada
 Transferencia de datos
 Por último, término de la llamada
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12.  Cada paquete lleva un identificador del VC
(no dirección de maquina destino)
 Cada router en el camino de fuente a destino
mantiene el estado por cada conexión que
pasa por él.
 El enlace y recursos de router (ancho de
banda, buffers) pueden ser asignados al VC.
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13.  Un VC consiste de:
 Camino desde fuente a destino
 Número de VC, un número por cada en lace a lo
largo del camino
 Entradas en tablas de reenvío en los routers a lo
largo del camino
 Los paquetes que pertenecen a un VC llevan
el número de VC correspondiente
 El número de VC debe ser cambiado en cada
enlace.
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14. 14

15.  Una terminal [x] pone direccion destino en el
paquete que se quiere enviar
 No hay estado mantenido en cada router por
cada conexión.
 Los paquetes se reenvían usando su dirección
de terminal destino
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16. 16

17. Internet Protocol (IP) ATM
 Datos intercambiados entre
 Servicio “elástico”, sin
 Evoluciona desde la
requerimientos de tiempo telefonía.
estricto.  Conversación humana:
 Sistemas terminales
“inteligentes” (computadores)  Tiempos estrictos,
 Se pueden adaptar, hacer control, requerimientos de
recuperación de errores confiabilidad
 Red interna simple, la  Necesidad de servicios
complejidad en “periferia” garantizados
 Muchos tipos de enlaces
 Características diferentes:
 Sistemas terminales
satélite, radio, fibra, cable “torpes”
 Es difícil uniformar servicios:  Teléfonos
tasas, pérdidas, BW
 Complejidad dentro de la
red
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18.  Los routers tienen 2 funciones claves:
 Correr algoritmos/protocolos de ruteo (RIP, OSPF, BGP)
 Reenvío de datagramas desde enlaces de entrada a una
salida
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19.  Funciones de la capa de red del host y router
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20. Número de versión Largo encabezado
“tipo” de datagrama
Protocolo IP (bytes)
Para
max número fragmentación
de tramos y re-ensamble
restantes
(decrementado en
cada router)
Marcas de
tiempo, grabar
ruta tomada,
especifica lista
A qué protocolo de router a
superior visitar.
corresponden
los
datos
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21.  Para un datagrama de tamaño considerable
(grande), es dividido o fragmentado en la red.
 Un datagrama se convierte en varios datagramas
 Se reensambla en el destino final
 Los bits del encabezado IP se usan para identificar
y ordenar fragmentos relacionados
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22. 22

23.  Dirección IP: identificador de 32-bit del host,
interfaz del router
 Interfaz: conexión entre host y router, enlace físico
 Router típicamente tiene múltiples interfaces (bocas)
 Host puede tener múltiples interfaces
 Direcciones IP están asociadas a cada interfaz
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24.  Un subnet es una red local que utiliza la
misma parte de la dirección ip
 Se podrían interconectar sin tener un router
(ejemplo switch)
 Dirección IP:
 Parte de subnet (bits alto orden)
 Parte del host (bits bajo orden)
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25. 25

26.  Para poder
determinar los
subnets, habrá
que desconectar
las interfaces del
router para crear
redes
independientes.
Y a esa red
independiente se
le llama subnet.
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27.  La porción de dirección de la red (subnet) se
hace de tamaño fijo.
 Clase A = subnet / 8
 Clase B = subnet /16
 Clase C = subnet /24
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28.  Ejemplo: Clase C
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29.  CIDR: Classless InterDomain Routing
 Porción de dirección de la red (subnet) se hace de
tamaño arbitrario
 Formato de dirección: a.b.c.d/x, donde x es el # de
bits de la dirección de subnet
200.23.16.0/23
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30. 30

31.  Motivación: la idea es usar sólo una dirección
IP para ser vistos desde el mundo exterior:
 No necesitamos asignación de un rango del ISP:
sólo una dirección externa es usada por todos los
dispositivos internos (computadores)
 Podemos cambiar la dirección de dispositivos en
red local sin notificar al mundo exterior
 Podemos cambiar ISP sin cambiar direcciones de
dispositivos en red local
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32.  Dispositivos dentro de la red no son
explícitamente direccionales o visibles desde
afuera (una ventaja de seguridad).
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33.  Implementación: ruteador NAT debe:
 Datagramas salientes: remplazar (IP fuente,
# puerto) de cada datagrama saliente por (IP
NAT, nuevo # puerto) . . . Clientes y
servidores remotos responderán usando (IP
NAT, nuevo # puerto) como dirección
destino.
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34.  Recordar (en tabla de traducción NAT) cada
par de traducción (IP fuente, # puerto) a (IP
NAT, nuevo puerto)
 Datagramas entrantes: remplazar (IP NAT,
nuevo # puerto) en campo destino de cada
datagrama entrante por correspondiente (IP
fuente, # puerto) almacenado en tabla NAT
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35.  |Campo de número de puerto es de 16 bits:
 65,000 conexiones simultáneas con una única
dirección dentro de la LAN
 NAT es controversial:
 Routers deberían procesar sólo hasta capa 3
 Viola argumento extremo-a-extremo
 En lugar de usar NAT, la carencia de direcciones
debería ser resuelta por IPv6
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36.  Usado por hosts & routers para comunicar
información a nivel de la red.
 Reporte de errores: host inalcanzable o red, o
puerto, o protocolo
 Echo rquest/reply (usado por ping)
 Usado por traceroute
 Opera en capa de transporte
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37.  Espacio de direcciones de 32-bit pronto serán
completamente asignadas.
 Formato de encabezado ayuda a acelerar el
procesamiento y re-envío
 Encabezado cambia para facilitar QoS
 Formato de datagrama IPv6:
▪ Encabezado de largo fijo de 40 bytes
▪ Fragmentación no es permitida
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38.  Prioridad: identifica prioridad entre
datagramas en flujo
 Flow Label: identifica datagramas del mismo
“flujo.” (concepto de “flujo” no está bien
definido).
 Next header: identifica protocolo de capa
superior de los datos
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39. 39

40.  Checksum: eliminada enteramente para
reducir tiempo de procesamiento en cada
router al ser redundante en capa transporte y
enlaze (Ethernet)
 Options: permitidas, pero fuera del
encabezado, indicado por campo “Next
Header”
 ICMPv6: nueva versión de ICMP
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41.  No todos los routers pueden ser actualizados
(upgraded) simultáneamente
 No es posible definir un día para cambio “día de
bajada de bandera”
 ¿Cómo operará la red con routers IPv4 e IPv6
mezclados?
 Tunneling: IPv6 es llevado como carga en
datagramas IPv4 entre routers IPv4
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42.  Vista lógica
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43. 43

44. 44

45.  Supone topología de red y costos de enlaces
conocidos a todos los nodos
 Se logra vía “difusión de estado de enlace”
 Todos los nodos tienen la misma información
 Se calcula el camino de costo menor desde un
nodo (fuente) a todos los otros
 Determina tabla de reenvío para ese nodo
 Iterativo: despues de k iteraciones, se conoce el
camino de menor costo a k destinos (ver los
valores de p(v) en el camino resultante)
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46.  En estos momentos el ruteo hasta ahora es
idealizado. Suponemos que:
 Todos los routers son identicos
 La red es “plana”pero… esto no es verdad en la
practica
 Escala: con 200 millones de destinos:
 No podemos almacenar todos los destinos en
tablas de ruteo
 Cada administrador de red puede querer controlar
el ruteo en su propia red
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47.  Agrupar router en regiones, “sistemas
autonomos” (autonomous systems o AS)
 Routers en el mismo AS usan el mismo
protocolo de ruteo
 Router de borde (Gateway router)
 Tienen enlace directo a router en otros sistemas
autonomos
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48. 48

49.  Servicios de la capa de red
 Principios de ruteo: estado de enlace y vector
de distancia
 Ruteo jerarquico
 IPv4 y IP v6
 Protocolos de ruteo en internet
 ¿Cómo funcionan los routers?
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50.  Computer Networking: A Top Down
Approach Featuring the
 Internet 3rd edition. Jim Kurose, Keith Ross
Addison-Wesley, 2004.
 http://es.wikipedia.org/wiki/Capa_de_red
 http://www.isa.uniovi.es/docencia/redes/Apuntes/tema5.pdf
 Stallings, W. (1997). Comunicaciones y redes de computadores, 5ª ed. Prentice Hall
Iberia Hall Iberia.
 Tanenbaum, A.S. (1996). Computer Networks. (Third Edition). Prentice-Hall
 Halsall, F. (1995). Data Communications, Computer Networks and
Open systems. Addison-Wesley.
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