Capa de red

Capa de red

• El nivel de red o capa de red, según la normalización OSI, es
un nivel o capa que proporciona conectividad y selección de ruta
entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes
geográficamente distintas. Es el tercer nivel del modelo OSI y su
misión es conseguir que los datos lleguen desde el origen al destino
aunque no tengan conexión directa. Ofrece servicios al nivel
superior (nivel de transporte) y se apoya en el nivel de enlace, es
decir, utiliza sus funciones.

• La Capa de red o Capa 3 de OSI provee servicios para
intercambiar secciones de datos individuales a través de la red entre
dispositivos finales identificados.

La capa de red física especifica las características del hardware que
se utilizará para la red. Por ejemplo, la capa de red física especifica
las características físicas del medio de comunicaciones.
La capa de red física recibe el paquete con el formato de estructura.
La capa de red física procesa la CRC del paquete y luego envía la
misma estructura a la capa del vínculo de datos.

• La capa física de TCP/IP describe los estándares de hardware
como IEEE 802.3, la especificación

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Capa de red física: ubicación de envío y recepción de
estructuras

La capa de red física del host de envío recibe las estructuras y
convierte las direcciones IP en las direcciones de hardware
adecuadas para el medio de red. A continuación, la capa de red
física

• envía la estructura a través del medio de red.

Para realizar este transporte de extremo a extremo la Capa 3 utiliza
cuatro procesos básicos: direccionamiento, encapsulamiento,
enrutamiento y desencapsulamiento.

Direccionamiento: Primero, la Capa de red debe proveer un
mecanismo para direccionar estos dispositivos finales.

Encapsulación: Segundo, la capa de Red debe proveer
encapsulación. Los dispositivos no deben ser identificados sólo con
una dirección

Enrutamiento: La función del router es seleccionar las rutas y dirigir
paquetes hacia su destino. A este proceso se lo conoce como
enrutamiento.

Desencapsulamiento: Finalmente, el paquete llega al host destino y
es procesado en la Capa 3. El host examina la dirección de destino
para verificar que el paquete fue direccionado a ese dispositivo. Si
la dirección es correcta, el paquete es desencapsulado por la capa de


Red y la PDU de la Capa 4 contenida en el paquete pasa hasta el
servicio adecuado en la capa de Transporte

Para la consecución de su tarea, puede asignar direcciones de red
únicas, interconectar subredes distintas, encaminar paquetes, utilizar
un control de congestión y control de errores

Orientación de conexión

Hay dos formas en las que el nivel de red puede funcionar
internamente, pero independientemente de que la red funcione
internamente con datagramas o con circuitos virtuales puede dar
hacia el nivel de transporte un servicio orientado a conexión:

• Datagramas: Cada paquete se encamina independientemente,
sin que el origen y el destino tengan que pasar por un establecimiento
de comunicación previo.

• Circuitos virtuales: En una red de circuitos virtuales dos
equipos que quieran comunicarse tienen que empezar por establecer
una conexión. Durante este establecimiento de conexión, todos los
routers que hayan por el camino elegido reservarán recursos para ese
circuito virtual específico.


Tipos de servicios

Hay dos tipos de servicio:

• Servicios orientados a la conexión: Sólo el primer paquete de
cada mensaje tiene que llevar la dirección destino. Con este paquete
se establece la ruta que deberán seguir todos los paquetes
pertenecientes a esta conexión. Cuando llega un paquete que no es el
primero se identifica a que conexión pertenece y se envía por el
enlace de salida adecuado, según la información que se generó con el
primer paquete y que permanece almacenada en cada conmutador o
nodo.

Servicios NO orientados a la conexión: Cada paquete debe llevar la
dirección destino, y con cada uno, los nodos de la red deciden el
camino que se debe seguir. Existen muchas técnicas para realizar esta
decisión, como por ejemplo comparar el retardo que sufriría en ese
momento el paquete que se pretende transmitir según el enlace que se
escoja

ENCAMINAMIENTO

Las técnicas de encaminamiento suelen basarse en el estado de la red,
que es dinámico, por lo que las decisiones tomadas respecto a los
paquetes de la misma conexión pueden variar según el instante de
manera que éstos pueden seguir distintas rutas. El problema, sin
embargo, consiste en encontrar un camino óptimo entre un origen y


un destino. La selección óptima de este camino puede tener
diferentes criterios: velocidad, retardo, seguridad, regularidad,
distancia, longitud media de las colas, costos de comunicación, etc.

Los equipos encargados de esta labor se denominan encaminadores
(router en inglés), aunque también realizan labores de
encaminamiento los conmutadores (switch en inglés) "multicapa" o
"de nivel 3", si bien estos últimos realizan también labores de nivel
de enlace .

Control de congestión

Cuando en una red un nodo recibe más tráfico del que puede procesar
se puede dar una congestión. El problema es que una vez que se da
congestión en un nodo el problema tiende a extenderse por el resto de
la red. Por ello hay técnicas de prevención y control que se pueden y
deben aplicar en el nivel de red.

Algunos protocolos de la capa de red

Algunos protocolos de la capa de red son:

• IP (IPv4, IPv6, IPsec)
• OSPF
• IS-IS
• BGP
• ARP, RARP
• RIP
• ICMP, ICMPv6
• IGMP
• DHCP


Funciones y Consideraciones

Proveer de Servicios a la Capa de Transporte proporcionando
independencia
Del tamaño y tipo de la red destino (ruteamiento)
Filtraje a nivel de Paquetes (Cortafuegos)“mejor” camino
Debe conocer la topología para escoger elControl de la Congestión
Contabilidad
Filtraje a nivel de Paquetes (Cortafuegos)
Conversión entre diferentes Capa 3
Servicios prestados a la Capa de Transporte
– OSI: 2 alternativas
Servicio orientado a la conexión (tipo telefonía)
Servicio sin conexión (tipo correo postal)
TCP/IP

Capa de red:
Capa de transporte

ATM (Capa 1 y 2)
Orientado a la conexión (circuito virtual permanente o temporal).


Capa de Red con/sin conexión

Circuito Virtual (igual que circuito físico, pero hecho en forma
lógica)
• orientado a la conexión
• analogía: Sistema Telefónico
• establecimiento de la conexión, transferencia, corte
• control de flujo entrega de paquetes en secuencia, confirmación
de entrega, paquetes con prioridad, etc.

Datagramas (sin conexión)

• paquetes enviados sin conexión
• analogía: Telegramas
• sin enumeración de paquetes
• sin control de flujo


Ruteamiento en Redes de tipo Datagrama


Ruteamiento por Circuito Virtual


Reuter, Routing, Routed, Routable y Routing

Router

máquina/computador que realiza funciones de enrutamiento
(Encaminamiento) de paquetes entre sus interfaces (tarjetas) de red

Forwarding

Routed o Routable Protocols
Protocolos que realizan ruteamiento. Ej.: TCPI/IP, IPX
Protocolos non-routable son: NetBEUI, DLC, etc.

Rounting Protocols

Protocolos que permiten que Reuters compartan información de
rutas,
Actualicen sus tablas de rutas y puedan hacer un mejor Forwarding.
Ej.:
RIP, IGRP, OSPF

Algoritmos de Enrutamiento

Datagramas
Cada Router (enrutador) usa un algoritmo para determinar la mejor


vía este de enviar un paquete hasta el siguiente salto conociendo el
destino de este.
Circuito Virtual

Reuters administran la creación de los circuitos y por ende el
Ruteamiento de origen a destino de cada conexión

Clasificación según forma de construir “tabla de rutas”

Clasificación según forma de construir “tabla de rutas”
Algoritmos Globales (Centralizados)
Algoritmos Locales (Aislados)
Algoritmos Distribuidos (mezcla de los anteriores).

Algoritmos de Enrutamiento

Clasificación según robustez ante cambios:
No Adaptivos (Ruteamiento Estático) Las decisiones de ruteamiento
no se basan en la Topología ni en el Tráfico actual. Las rutas son
elegidas en forma estática. También son llamados “algoritmos fijos”.
El “costo” se calcula por adelantado

Adaptivos (Ruteamiento Dinámico)

Adaptivos (Ruteamiento Dinámico)
Modifican sus decisiones de ruteamiento de forma tal quepuedan
reflejar los cambios de topología o de tráfico en la red.


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