El documento describe la historia y fundamentos de los protocolos TCP/IP. TCP/IP se desarrolló originalmente para ARPANET en la década de 1970 y desde entonces se ha convertido en el protocolo estándar para Internet. TCP/IP funciona a través de cuatro capas: aplicación, transporte, internet e interfaz de acceso a la red.

1. PROTOCOLOS DE RED
CLASE 1
Por: José Luis Carrillo

2. HISTORIA DE TCP/IP

3. DARPA
70’s:
DARPA: Defense Advanced Research Projects
Agency
Nacida en los 50’s
Durante la Guerra Fría

4. Robert Kahn

5. Vinton Cerf
Network Control Program (NPC)

6. ARPANET

7. Equipo creador de ARPANET

8. ARPANET

9. 1973 - 1974:
Finalmente un Protocolo de Comunicaciones
permitió comunicar redes distintas aún siendo
de características diferentes y con gran
confiabilidad.

10. Nace TCP

11. Nace TCP/IP
1975:
• TCP v1
• TCP v2
• TCP v3 & IP v3

12. TCP/IP
1977:

13. TCP/IP
1978:
• TCP/IP v4
1982:
Estándar Militar
1985:
Uso Comercial

14. Internet

15. TCP/IP v6
TCP/IP v4:
– Direcciones de 32 bits.
– 4 millones de combinaciones.
TCP/IP v6. (desarrollo 1995, liberación 2003)
– Direcciones de 128 bits.
– 34 trillones de combinaciones.

16. FUNDAMENTOS DE TCP/IP

17. Protocolos
Conjunto de normas que regulan la
comunicación (establecimiento, mantenimiento
y cancelación) entre los distintos componentes
de una red informática.

18. Señalización
Intercambio de información (de otra forma que
no sea mediante la palabra) relacionada
específicamente con el establecimiento, la
liberación y otras formas de control de las
comunicaciones, y con la gestión de la red, en la
explotación automática de telecomunicaciones

19. Estructura TCP/IP
Aplicación
Transporte
Internet
Acceso de Red
TCP/IP NO ES UN ESTANDAR ISO

20. ISO
(Organización Internacional de Estándares)
• Federación de alcance mundial.
• 152 países incluido México.
• Establecida en 1906 como Comisión
Electrotécnica Internacional (IEC).
• 1926: Federación Internacional de la
Organización Estandariza dora
Nacional (ISA).
• 1946: 25 países.
• 1947: Recibe el nombre de ISO.
• Clave ISO de México: MX

21. Modelo de Referencia OSI
EL MODELO OSI SI ES UN ESTANDAR ISO

22. OSI vs TCP/IP

23. OSI vs TCP/IP

24. Capa Física

25. Capa Física
• Encargada del manejo físico de las señales en
una red.
– Modulación.
– Multiplexación.
– Reconstrucción física de señal.
– Códigos de línea.
– Etc.

26. Señal
• Una señal es una perturbación de un entorno
o medio provocado por una fuente que
mediante dicha perturbación es capaz de
transmitir información.

27. Señales Analógicas
• Una señal analógica puede adoptar una
infinidad de valores en un intervalo de
amplitud y tiempo definidos.

28. Señal Digital
• Una señal digital puede adoptar una cantidad
finita y definida de valores en un intervalo de
amplitud y tiempo definidos.

29. Señal Senoidal

30. Longitud de Onda

31. Longitud de Onda
• La longitud de onda es la distancia que una señal
periódica simple puede viajar en un periodo de
tiempo.
Longitud de onda = Velocidad de propagación /
frecuencias
Si la velocidad de propagación, es igual a la
velocidad de la luz entonces:
λ=c/f
Donde c=3x108 [m/s]

32. Frecuencia
• Es la cantidad de ciclos
o periodos por unidad
de tiempo.
• Inverso del periodo
1/T[s]
• Unidad [Hz]

33. Señal analógica compuesta
t [s]

34. Señales analógicas compuestas

35. Espectro
W [Hz]

36. Voz Humana
• Frecuencia mínima 20 [Hz] Aprox.
• Frecuencia máxima 3.8 [KHz] Aprox.
• Frecuencia máxima audible 20 [KHz] Aprox.

37. Ancho de Banda (BW – Bandwidth)
• Rango o intervalo de frecuencias en el cual
esta contenido una señal.

38. Práctica 1
• Usando un osciloscopio por software para
tarjeta de sonido encontrar la frecuencia
característica de la voz de un miembro del
equipo.
• Encontrar las señales componentes principales
de las mismas.
• Obtener una imagen de la señal analógica en
es espacio del tiempo y de la frecuencia
(Espectro).

41. Modulación analógica
• La modulación es un proceso mediante el cual
uno de los parámetros de una señal senodial
(amplitud, frecuencia o fase) llamada
portadora, es alterado conforme a las
características de
otra señal llamada
moduladora.

42. Modulación Analógica
• AM (Amplitud Modulada)
• FM (Frecuencia Modulada)
• PM (Fase Modulada)

43. Modulación AM

44. Modulación FM

45. Modulación PM

46. Modulación PM

47. Contaminación en las señales
•
•
•
•
Ruido
Atenuación
Interferencia
Distorsión

48. Ruido

49. Atenuación

50. Interferencia

51. Distorsión

52. Filtros
• Paso Bajas
• Paso Altas
• Paso Banda

53. Filtro paso bajas

54. Filtro paso bajas

55. Filtro paso altas

56. Filtro paso altas

57. Filtro paso banda

58. Filtro paso banda

59. Proceso de digitalización

60. Muestreo

61. Teorema de Nyquist
• La frecuencia de muestreo mínima requerida
para obtener una señal digital de calidad,
debe ser igual al doble de la frecuencia
máxima de le señal a digitalizar.

62. Cuantificación

63. Codificación

64. Tasa de transmisión
también conocida como rendimiento o ancho de
banda digital es la cantidad de bits que son
enviados a través de un medio de comunicación
y se mide en bits por segundos [bps]

65. PCM (Pulse Code Modulation)

66. Ejemplo

67. T.T. Voz (telefonía)
64 kbps

68. Ejercicio

69. Multiplexación
Multiplexar es enviar varias señales de la misma
naturaleza a través del mismo medio de
transmisión sin que se interfieran entre sí.
• Por división de espacio.
• Por división de frecuencia.
• Por división de tiempo (TDM).
• Por división de código.

70. Multiplexación por división de espacio

71. Multiplexación por división de
frecuencia

72. Multiplexación por división de tiempo
tiempo (TDM)

73. TDM

74. Multiplexación por división de código

75. Códigos de línea
Se emplean para codificar la información binaria
de tal forma que al ser transmitidos por el
medio de transmisión esta se conserve con la
mayor integridad posible.
• Suficiente información de reloj, la cual se
consigue con la mayor cantidad de cambios
posibles en la amplitud de la señal.
• Fácil detección de errores.

76. Códigos de línea
• Unipolares
• Polares
• NRZ (Non Return to Zero)
• RZ (Return to Zero)

77. Códigos de línea

78. Códigos de línea

79. Modulación Digital
La modulación digital no es otra cosa que la
modulación de señales digitales, y se emplean
las mismas técnicas de modulación que en las
señales analógicas, adicionando otras mas.

80. Modulación Digital
•
•
•
•
ASK (Amplitude Shift Keying)
FSK (Frecuency Shift Keying)
PSK (Phase Shift Keying)
QSK (Quadrature Shift Keying)

81. Modulación Digital

82. Modulación Digital

83. Modulación Digital QSK

84. Modulación Digital QSK
Ejemplo 8QSK

85. Ejemplo

86. Dispositivos de Red de Capa 1

87. Componentes de un sistema de
comunicación digital

88. Componentes de un sistema de
comunicación digital

89. Capa de Enlace de Datos

90. Direcciones MAC
• MAC (Media Access Control)
• Dirección física o de hardware.
• Está formada por 48 bits representados
normalmente mediante dígitos hexadecimales
agrupados en 6 pares.

91. Direcciones MAC
• La mitad de los bits de la dirección MAC son
usados para identificar al fabricante de la
tarjeta, y los otros 24 bits son utilizados para
diferenciar cada una de las tarjetas producidas
por ese fabricante.

92. Visualizar la MAC
Windows

93. Visualizar la MAC
Linux

94. Algunos conceptos
• Protocolos: ?

95. Datagrama
O Trama (Frame): Unidad o módulo de
transmisión de información conformada por una
sucesión de bits.

96. Encapsulamiento

97. Encapsulamiento

98. Interfaz Serial
Interfaz o puerto de comunicación de datos
digitales donde la información es enviada bit a
bit enviando uno sólo a la vez.

99. Interfaz Paralela
Interfaz o puerto de comunicación de datos
digitales donde se pueden enviar varios bits
simultaneamente.

100. RFC
(Request for Comment)
conjunto de documentos que sirven de
referencia para la comunidad de Internet, que
describen, especifican y asisten en la
implementación, estandarización y discusión de
la mayoría de las normas, los estándares, las
tecnologías y los protocolos relacionados con
Internet y las redes en general.

102. Protocolo ARP
• Address Resolution Protocol
• Protocolo que asocia una dirección lógica con
una dirección física.
• Encuentra la dirección MAC que corresponde
a una determinada dirección IP.
• La tabla ARP se almacena en cache.
• RFC-826.

103. Protocolo RARP
• Reverse Address Resolution Protocol
• Protocolo que asocia una dirección lógica con
una dirección física.
• Encuentra la dirección IP que corresponde a
una determinada dirección MAC.
• Sólo se usa en Ethernet y TCP/IP.
• RFC-826.

104. TABLA ARP

105. Visualización de tabla ARP
(Windows)

106. Visualización de tabla ARP
(Linux)

107. Captura de Conversación ARP
(Linux)

108. Visualización solicitudes ARP
Linux

109. Verificación de Estados de Entrada

110. Estados ARP
ARP cache entry state
meaning
action if used
permanent
never expires; never
verified
reset use counter
noarp
normal expiration; never
verified
reset use counter
reachable
normal expiration
reset use counter
stale
still usable; needs
verification
reset use counter; change
state to delay
delay
schedule ARP request;
needs verification
reset use counter
probe
sending ARP request
reset use counter
incomplete
first ARP request sent
send ARP request
failed
no response received
send ARP request

111. Datagrama ARP
MAC
Dest.
6
MAC Tipo
Origen Trama
6
2
Tipo
Hardw
Tipo
Potoc.
Tam.
Hard.
2
2
1
Tam.
Tipo
Protoc. Operac
1
2
MAC
Origen
IP
Origen
MAC
Dest.
IP
Dest.
CRC
6
4
6
4
4
MAC Dest : Dirección MAC destino.
MAC Origen : Dirección MAC Origen.
Tipo Trama : Este campo especifica cual es el contenido del resto del paquete ,
cuando este valor es de 0x0806 nos indica que estamos ante un paquete ARP.
Tipo Hardw : Especifica el medio sobre el cual se trabaja , el valor 1 lo toma
cuando el medio es Ethernet.
Tipo de protoc : tipo de protocolo que es mapeado , para IP toma el valor 0x0800.
Tam. Hard. : Tamaño de dirección de Hardware.
Tam. Protoc. : Tamaño de dirección de protocolo (IP)
Tipo de Operac : Especifica la operación , esto son los diferentes valores que pude
tomar el campo ARP request (1) , ARP reply (2) , RARP request (3) , RARP reply (4).
IP Origen : Dirección IP Origen.
IP Destino : Dirección IP Destino.

112. Protocolo SLIP
•
•
•
•
Serial Line Internet Protocol
Origen en los años 80’s.
Funciona(ba) a través de puertos seriales.
Muy utilizado para conexiones dialup vía
modem.

113. Protocolo SLIP
•
•
•
•
•
Protocolo Obsoleto.
Aún utilizado en microcontroladores.
Funciona en Ethernet y TokenRing.
Diseñado por 3COM.
RFC 1055

114. Características SLIP
• Ambos ordenadores en un enlace SLIP
necesitan conocer la dirección del otro para el
enrutamiento.
• Sólo se puede ejecutar un protocolo en una
conexión SLIP.
• No tiene corrección de errores, lo delega a
capas superiores.
• Limitado a velocidades bajas (19 [Kbps])

115. Funcionamiento SLIP
• La trama SLIP comienza y termina con el carácter
SLIP-END (11000000).
• Si un byte de la trama IP coincide con el carácter
SLIP-END, 11000000(C0)se transmite la
secuencia de dos bytes: DB DC, donde el
carácter DB se denomina SLIP-ESC
• Si un byte de la trama IP coincide con el carácter
SLIP-ESC (DB) se transmite la secuencia de dos
bytes: DB DD.

116. Datagrama SLIP

117. Protocolo HDLC
•
•
•
•
•
High Level Data Link Control
Estándar ITU
Soporta enlaces punto a punto y multipunto.
Permite verificar errores de trama.
Delega la corrección de errores a capas
superiores.
• Encapsulamiento para interfaces seriales.

118. Datagrama HDLC
Bandera
(7E)
Dirección
(FF)
Control
(03)
Variable
FCS
1
1
1
X
4
FCS: Frame CheckSum

119. Protocolo PPP
• Point to Point Protocol
• Protocolo usado para mandar datagramas a
través de una conexión serie.
• Puede transportar un alto número de
protocolos.
• No esta limitado a IP.
• Proporciona detección de errores.
• RFC 1661.

120. Protocolo PPP
• Permite establecer una comunicación entre
dos dispositivos. Generalmente usada para
establecer una conexión de internet entre un
particular y Carrier (proveedor de acceso).
• Tiene variantes como PPPoE (PPP Over
Ethernet) y PPPoA (PPP Over ATM).
• Basado en HDLC.

121. Datagrama PPP
Bandera
(7E)
Dirección
(FF)
Control
(03)
Protocolo
Datos
FCS
1
1
1
2
X
4
LCP: Link Control Protocol
NCP Network Control Protocol
PAP
CHAP

122. Operación PPP
• Se envían tramas LCP para configurar y
optativamente verificar en enlace de datos.
• Se envían tramas NCP para elegir y configurar
uno o mas protocolos de red.
• Se realiza la autentificación mediante PAP o
CHAP.
• El enlace permanecerá activo hasta alguna
petición de LCP o NCP de cerrar el enlace o
debido a un evento externo.

123. Operación PPP

124. LCP & NCP
• Link Control Protocol (LCP): Para
establecimiento, configuración y prueba del
enlace de datos. Permite a las dos partes
negociar varias opciones de la capa de enlace
de datos.
• Network Control Protocols (NCPs): Para
establecer y configurar diferentes protocolos
de red. Permite a las dos partes negociar
varias opciones de la capa de red.

125. LCP & NCP
LCP
NCP
Protocolo
Código
ID
Longitud
Datos
1
1
1
2
X
Protocolo
Código
ID
Longitud
Datos
1
1
1
2
X

126. Secuencia de conexión PPP

127. PAP & CHAP
• TAREA

128. Dispositivos de Red de Capa 2

129. RESUMEN
OSI
FISICA
ARP
SLIP
Modulación
PPP NCP
LCP
HDLC
Multiplexación
PAP/CHAP
Códigos de
Línea
ENLACE
FISICA
ACCESO DE RED
ENLACE
TCP/IP