1) La capa de red de Internet incluye el protocolo IP y direcciones IP que identifican cada máquina de forma única. 2) Se usan subredes y traducción de direcciones de red (NAT) para hacer un uso más eficiente de las direcciones IP ante la escasez. 3) Protocolos como ARP, RARP, DHCP y BGP ayudan a la comunicación entre máquinas y enrutamiento en Internet.

1. FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS ESCUELA DE SISTEMAS SEPTIMO NIVEL TEMA: “ LA CAPA DE RED DE INTERNET, EL SERVICIO DE TRANSPORTE Y ELEMENTOS DE LOS PROTOCOLOS DE TRANSPORTE NOMBRES Y APELLIDOS DEL AUTOR: JORGE LUIS SILVA CORREA NOMBRES Y APELLIDOS DEL PROFESOR TUTOR: ING. IVONNE FREIRE AMBATO - ECUADOR 2010 – 2011

2. LA CAPA DE RED DE INTERNET 5.6.1 El protocolo IP Un lugar adecuado para comenzar nuestro estudio de la capa de red de Internet es el formato de los datagramas de IP mismos.

3. El campo de Protocolo indica el protocolo de las capas superiores al que debe entregarse el paquete. La Dirección de origen y la Dirección de destino indican el número de red y el número de host . Estudiaremos las direcciones de Internet en la siguiente sección. Las opciones son de longitud variable.

4. La opción de enrutamiento estricto desde el origen da la ruta completa desde el origen hasta el destino como secuencia de direcciones IP. La opción de registrar ruta indica a los enrutadores a lo largo de la ruta que agreguen su dirección IP al campo de opción. 5.6.2 Direcciones IP Cada host y enrutador de Internet tiene una dirección IP, que codifica su número de red y su número de host . La combinación es única: no hay dos máquinas que tengan la misma dirección IP. Todas las direcciones IP son de 32 bits de longitud y se usan en los campos de Dirección de origen y de Dirección de destino de los paquetes IP. En importante mencionar que una dirección IP realmente no se refiere a un host . En realidad se refiere a una interfaz de red, por lo que si un host está en dos redes, debe tener dos direcciones IP. Sin embargo, en la práctica, la mayoría de los hosts se encuentran en una red y, por lo tanto, tienen una dirección IP.

5. Las direcciones de red, que son números de 32 bits, generalmente se escriben en notación decimal con puntos. El valor −1 se usa como dirección de difusión para indicar todos los hosts de la red indicada. La dirección IP 0.0.0.0 es usada por los hosts cuando están siendo arrancados, pero no se usa después. Las direcciones IP con 0 como número de red se refieren a la red actual. Las direcciones con un número de red propio y solamente unos en el campo de host permiten que las máquinas envíen paquetes de difusión a LANs distantes desde cualquier parte de Internet. Los paquetes enviados a esa dirección no se colocan en el cable; se procesan localmente y se tratan como paquetes de entrada. Subredes Como hemos visto, todos los hosts de una red deben tener el mismo número de red. Obtener una segunda dirección de red sería difícil debido a que las direcciones de red son escasas y la universidad ya tiene suficientes direcciones para aproximadamente 60,000 hosts .

6. Básicamente, en lugar de tener una sola dirección de clase B con 14 bits para el número de red y 16 bits para el número de host , algunos bits se eliminan del número de host para crear un número de subred.

7. Cada enrutador tiene una tabla en la que se lista cierto número de direcciones IP (red, 0) y cierto número de direcciones IP (esta red, host ). El segundo tipo indica cómo llegar a redes locales. Cuando llega un paquete IP, se busca su dirección de destino en la tabla de enrutamiento. Si la red no está en la tabla, el paquete se reenvía a un enrutador predeterminado con tablas más extensas. Al introducirse subredes, se cambian las tablas de enrutamiento, agregando entradas con forma de (esta red, subred, 0) y (esta red, esta subred, host ). En 1996 se conectó la red 100,000. El problema, en pocas palabras, es que Internet se está quedando rápidamente sin direcciones de IP. En particular, el verdadero villano es la red clase B. Para la mayoría de las organizaciones, una red clase A, con 16 millones de direcciones, es demasiado grande, y una red clase C, de 256 direcciones, es demasiado pequeña. Una red clase B, con 65,536, es la adecuada. En retrospectiva, podría haber sido mejor que las redes clase C usaran 10 bits en lugar de 8 para el número de host, permitiendo 1022 hosts por red. Desde el punto de vista de los enrutadores, el espacio de direcciones IP es una jerarquía de dos niveles, con números de red y números de host . Por ejemplo, podría haber servido hacer que cada dirección IP tuviera un campo de país, estado, ciudad, red y host . Por desgracia, esta solución requeriría bastante más de 32 bits para las direcciones de IP y usaría ineficientemente las direcciones (Liechtenstein tendría tantos bits como Estados Unidos). Si un sitio necesita, digamos, 2000 direcciones, se le da un bloque de 2048 direcciones con un límite de 2048 bytes. De esta manera, ahora hay una sola tabla de enrutamiento para todas las redes que consten de un arreglo de tres variables (dirección IP, máscara de subred, línea saliente). Cuando llega un paquete, primero se extrae su dirección de destino IP.

8. NAT—Traducción de Dirección de Red Las direcciones IP son escasas. Un ISP podría tener una dirección de /16 (anteriormente de clase B), dándole 65,534 números de host . Cuando termina la sesión, la dirección IP se reasigna a otra visita. Este desarrollo se agrega a la escasez de direcciones IP. La solución a largo plazo es que todo Internet emigre a IPv6, que tiene direcciones de 128 bits. La única regla es que ningún paquete que contiene estas direcciones puede aparecer en la propia Internet. Los puertos son de 16 bits extra de dirección que identifican qué proceso obtiene cuál paquete entrante. Siempre que un paquete saliente entra en la caja NAT, la dirección de origen 10. x.y.z se reemplaza por la verdadera dirección IP de la compañía. Esta entrada de la tabla contiene el puerto de origen y la dirección IP originales. Desde la entrada localizada, la dirección IP interna y el Puerto de origen TCP se extraen e insertan en el paquete. Cuando el ISP le asigna una dirección a cada usuario, usa direcciones 10. x.y.z . Cuando los paquetes de máquinas de usuario salen del ISP y entran en la Internet principal, traviesan una caja NAT que los traduce a la verdadera dirección de Internet del ISP. Primero, NAT viola el modelo arquitectónico de IP que establece que cada dirección IP identifica una sola máquina globalmente. Con NAT, las miles de máquinas pueden usar (y lo hacen) la dirección 10.0.0.1. Segundo, NAT cambia a Internet de una red sin conexión a un tipo de red orientada a la conexión. Quinto, algunas aplicaciones insertan direcciones IP en el cuerpo del texto. El receptor extrae estas direcciones y las usa. Sexto, debido a que el campo Puerto de origen de TCP es de 16 bits, a lo sumo se pueden asignar 65,536 máquinas hacia una dirección IP. Sin embargo, si hay varias direcciones IP disponibles, cada una puede manejar 61,440 máquinas.

9. 5.6.3 Protocolos de Control en Internet Protocolo de Mensajes de Control en Internet Los enrutadores supervisan estrechamente el funcionamiento de Internet. ARP—Protocolo de Resolución de Direcciones Aunque en Internet cada máquina tiene una (o más) direcciones IP, en realidad éstas no pueden usarse para enviar paquetes porque el hardware de capa de enlace de datos no entiende las direcciones de Internet. Las tarjetas envían y reciben tramas basadas en direcciones Ethernet de 48 bits.No saben nada de direcciones IP de 32 bits. de Informática, con dirección IP 192.31.65.0 y otra en Ingeniería Eléctrica, con dirección IP 192.31.63.0. Éstas están conectadas por un anillo de red dorsal del campus (por ejemplo, FDDI) con la dirección IP 192.31.60.0. Cada máquina en una Ethernet tiene una dirección única de Ethernet, etiquetadas de E1 a E6 , y cada máquina en el anillo de FDDI tiene una dirección de FDDI, etiquetada de F1 a F3 . El primer paso es encontrar la dirección IP para el host 2, conocido como eagle.cs.uni.edu. El software de la capa superior en el host 1 elabora ahora un paquete con 192.31.65.5 en el campo Dirección de destino y lo da a transmitir al software IP. Éste puede buscar la dirección y ver que el destino esté en su propia red, pero necesita alguna manera de encontrar la dirección Ethernet de destino. Una solución es tener un archivo de configuración en alguna parte del sistema

10. que relacione direcciones IP con direcciones Ethernet. Una mejor solución es que el host 1 dé salida a un paquete de difusión hacia Ethernet preguntando: ¿quién posee la dirección IP 192.31.65.5? La difusión llegará a cada máquina en Ethernet 192.31.65.0, y cada una verificará su dirección IP. Al host 2 le bastará responder con su dirección de Ethernet ( E2 ). De esta manera, el host 1 aprende que esa dirección IP 192.31.65.5 está en el host con la dirección Ethernet E2 . Esta difusión de ARP puede evitarse teniendo el host 1que incluir su correspondencia IP a Ethernet en el paquete ARP. Cuando el enrutador CS obtiene la trama Ethernet, retira el paquete IP del campo de carga útil y busca la dirección IP en sus tablas de enrutamiento. Descubre que se supone que los paquetes para la red 192.31.63.0 van al enrutador 192.31.60.7. Si aún no conoce la dirección FDDI de 192.31.60.7, transmite un paquete ARP al anillo y aprende que su dirección del anillo es F3. RARP, BOOTP y DHCP ARP resuelve el problema de encontrar qué dirección Ethernet corresponde a una dirección IP dada. ¿Pero cómo aprende su dirección IP? La primera solución inventada fue usar el RARP (Protocolo de Resolución de Dirección de Retorno) (su definición está en el RFC 903). Este protocolo permite que una estación de trabajo recientemente inicializada transmita su dirección Ethernet y diga: “Mi dirección Ethernet de 48 bits es 14.04.05.18.01.25. ¿Alguien allá afuera conoce mi dirección IP?” El servidor RARP ve esta solicitud, busca la dirección Ethernet en sus archivos de configuración y devuelve la dirección IP correspondiente. BOOTP se describe en los RFCs 951, 1048 y 1084. Un problema serio con BOOTP es que requiere configuración manual de tablas para relacionar una dirección IP con una dirección Ethernet. DHCP permite asignación de dirección IP manual y automática. Cuando encuentra un paquete DHCP DISCOVER, envía el paquete mediante unidifusión al servidor

11. DHCP, posiblemente en una red distante. Un problema que surge con la asignación automática de direcciones IP de un rango de direcciones, es por cuánto tiempo debe asignarse una dirección IP. Si un host deja la red y no devuelve su dirección IP al servidor DHCP, esa dirección se perderá permanentemente. Después de un periodo, pueden perderse muchas direcciones. El protocolo IP tiene un campo Tipo de servicio, pero ningún protocolo de enrutamiento existente lo usó.

15. El encabezado de opciones de destino está proyectado para campos que sólo necesitan ser interpretados en el host de destino. Anteriormente describimos los campos Encabezado siguiente y Longitud del encabezado de extensión . En el IPv6, a diferencia del IPv4, sólo el host de origen puede fragmentar un paquete. Ya hemos mencionado el argumento sobre la longitud de las direcciones. El resultado fue una solución intermedia: las direcciones de 16 bytes de longitud fija.

18. Cuando un cliente desea comunicarse con el servidor, ejecuta una primitiva CONNECT. La entidad de transporte ejecuta esta primitiva bloqueando alinvocador y enviando un paquete al servidor. En la carga útil de este paquete se encuentra un mensaje de capa de transporte encapsulado, dirigido a la entidad de transporte del servidor. Por lo tanto, las TPDUs (intercambiadas por la capa de transporte) están contenidas en paquetes (intercambiados por la capa de red). Al llegar ésta, la entidad de transporte verifica que el servidor esté bloqueado en LISTEN (es decir, esté interesado en manejar solicitudes). A continuación desbloquea el servidor y envía una TPDU CONNECTION ACCEPTED (conexión aceptada) de regreso al cliente. Al llegar esta TPDU, el cliente se desbloquea y se establece la conexión. Observe que en la capa de transporte, incluso un intercambio de datos unidireccional es más complicado que en la capa de red. Estas confirmaciones son manejadas por las entidades de transporte usando el protocolo de capa de red, y son transparentes para los usuarios de transporte. A su llegada, se libera la conexión.

25. engañado por un duplicado con retardo y abandona la conexión. 6.2.3 Liberación de una conexión La liberación de una conexión es más fácil que su establecimiento. Como mencionamos antes, hay dos estilos de terminación de una conexión: liberación asimétrica y liberación simétrica. La liberación simétrica trata la conexión como dos conexiones unidireccionales distintas, y requiere que cada una se libere por separado. Considere el escenario de la figura 6-12. Tras establecerse la conexión, el host 1 envía una TPDU que llega adecuadamente al host 2. Entonces el host 1 envía otra TPDU. Desgraciadamente, el host 2 emite una DISCONNECT antes de llegar la segunda TPDU. El resultado es que se libera la conexión y se pierden datos.