Familia de protocolos de internet

FAMÍLIA DE
PROTOCOLOS DE
INTERNET.
HENRY VALLE

 es un conjunto de protocolos de red en los que se
basa Internet y que permiten la transmisión de
datos entre computadoras. En ocasiones se le
denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en
referencia a los dos protocolos más importantes que
la componen: Protocolo de Control de Transmisión
(TCP) y Protocolo de Internet (IP), que fueron dos
de los primeros en definirse, y que son los más
utilizados de la familia.

 Introducción al protocolo HTTP

 Desde 1990, el protocolo HTTP (Protocolo de transferencia de
hipertexto) es el protocolo más utilizado en Internet. La versión
0.9 sólo tenía la finalidad de transferir los datos a través de
Internet (en particular páginas Web escritas en HTML). La versión
1.0 del protocolo (la más utilizada) permite la transferencia de
mensajes con encabezados que describen el contenido de los
mensajes mediante la codificación MIME.

 El propósito del protocolo HTTP es permitir la transferencia de
archivos (principalmente, en formato HTML). entre un navegador
(el cliente) y un servidor web (denominado, entre otros, httpd en
equipos UNIX) localizado mediante una cadena de caracteres
denominada dirección URL.

 Introducción al protocolo FTP

 El protocolo FTP (Protocolo de transferencia de archivos) es,
como su nombre lo indica, un protocolo para transferir archivos.

 La implementación del FTP se remonta a 1971 cuando se desarrolló
un sistema de transferencia de archivos (descrito en RFC141) entre
equipos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT,
Massachusetts Institute of Technology). Desde entonces, diversos
documentos de RFC (petición de comentarios) han mejorado el
protocolo básico, pero las innovaciones más importantes se
llevaron a cabo en julio de 1973.

 Actualmente, el protocolo FTP está definido por RFC 959
(Protocolo de transferencia de archivos (FTP) - Especificaciones).

 El objetivo del protocolo ARP

 El protocolo ARP tiene un papel clave entre los protocolos de
capa de Internet relacionados con el protocolo TCP/IP, ya que
permite que se conozca la dirección física de una tarjeta de interfaz
de red correspondiente a una dirección IP. Por eso se llama
Protocolo de Resolución de Dirección (en inglés ARP significa
Address Resolution Protocol).

 Cada equipo conectado a la red tiene un número de identificación
de 48 bits. Éste es un número único establecido en la fábrica en el
momento de fabricación de la tarjeta. Sin embargo, la
comunicación en Internet no utiliza directamente este número
(ya que las direcciones de los equipos deberían cambiarse cada vez
que se cambia la tarjeta de interfaz de red), sino que utiliza una
dirección lógica asignada por un organismo: la dirección IP.

 PROTOCOLO DE ICMP

 ICMP (Protocolo de mensajes de control de Internet) es un
protocolo que permite administrar información relacionada
con errores de los equipos en red. Si se tienen en cuenta los
escasos controles que lleva a cabo el protocolo IP, ICMP no
permite corregir los errores sino que los notifica a los
protocolos de capas cercanas. Por lo tanto, el protocolo
ICMP es usado por todos los routers para indicar un error
(llamado un problema de entrega).

 ¿Qué es una dirección IP?

 Los equipos comunican a través de Internet mediante el protocolo
IP (Protocolo de Internet). Este protocolo utiliza direcciones
numéricas denominadas direcciones IP compuestas por cuatro
números enteros (4 bytes) entre 0 y 255, y escritos en el formato
xxx.xxx.xxx.xxx. Por ejemplo, 194.153.205.26 es una dirección IP
en formato técnico.

 Los equipos de una red utilizan estas direcciones para comunicarse,
de manera que cada equipo de la red tiene una dirección IP
exclusiva.

 El organismo a cargo de asignar direcciones públicas de IP, es decir,
direcciones IP para los equipos conectados directamente a la red
pública de Internet, es el ICANN (Internet Corporation for
Assigned Names and Numbers) que remplaza el IANA desde 1998
(Internet Assigned Numbers Agency).

 Las características del protocolo TCP

 TCP (que significa Protocolo de Control de Transmisión) es uno de los principales
protocolos de la capa de transporte del modelo TCP/IP. En el nivel de aplicación,
posibilita la administración de datos que vienen del nivel más bajo del modelo, o van
hacia él, (es decir, el protocolo IP). Cuando se proporcionan los datos al protocolo IP,
los agrupa en datagramas IP, fijando el campo del protocolo en 6 (para que sepa con
anticipación que el protocolo es TCP). TCP es un protocolo orientado a conexión, es
decir, que permite que dos máquinas que están comunicadas controlen el estado de la
transmisión.
 Las principales características del protocolo TCP son las siguientes:

 TCP permite colocar los datagramas nuevamente en orden cuando vienen del
protocolo IP.
 TCP permite que el monitoreo del flujo de los datos y así evita la saturación de la red.
 TCP permite que los datos se formen en segmentos de longitud variada para
"entregarlos" al protocolo IP.
 TCP permite multiplexar los datos, es decir, que la información que viene de diferentes
fuentes (por ejemplo, aplicaciones) en la misma línea pueda circular simultáneamente.
 Por último, TCP permite comenzar y finalizar la comunicación amablemente.

 Características del protocolo UDP

 El protocolo UDP (Protocolo de datagrama de usuario) es un protocolo no
orientado a conexión de la capa de transporte del modelo TCP/IP. Este protocolo
es muy simple ya que no proporciona detección de errores (no es un protocolo
orientado a conexión).

 Por lo tanto, el encabezado del segmento UDP es muy simple:

puerto de origen puerto de destino
(16 bits); (16 bits);
suma de comprobación del
longitud total
encabezado
(16 bits);
(16 bits);
datos
(longitud variable).

 El protocolo SMTP

 El protocolo SMTP (Protocolo simple de transferencia de correo)
es el protocolo estándar que permite la transferencia de correo de
un servidor a otro mediante una conexión punto a punto.

 Éste es un protocolo que funciona en línea, encapsulado en una
trama TCP/IP. El correo se envía directamente al servidor de
correo del destinatario. El protocolo SMTP funciona con
comandos de textos enviados al servidor SMTP (al puerto 25 de
manera predeterminada). A cada comando enviado por el cliente
(validado por la cadena de caracteres ASCII CR/LF, que equivale a
presionar la tecla Enter) le sigue una respuesta del servidor SMTP
compuesta por un número y un mensaje descriptivo.

 protocolo Telnet

 El protocolo Telnet es un protocolo de Internet estándar que
permite conectar terminales y aplicaciones en Internet. El
protocolo proporciona reglas básicas que permiten vincular a
un cliente (sistema compuesto de una pantalla y un teclado)
con un intérprete de comandos (del lado del servidor).

 El protocolo Telnet se aplica en una conexión TCP para
enviar datos en formato ASCII codificados en 8 bits, entre
los cuales se encuentran secuencias de verificación Telnet.
Por lo tanto, brinda un sistema de comunicación orientado
bidireccional (semidúplex) codificado en 8 bits y fácil de
implementar.

Comunicación de
datos a través de red Bloques de datos
IP de paquetes Datagrama
enviados mediante IP
conmutados
Servicio
Best
Effort

Proporciona No provee mecanismo
seguridad a checksums o para determinar si un
cabeceras y no a sumas de paquete alcanza su
datos transmitidos comprobación destino

Cabecer Fiabilida
a IP d

Direcciones
origen y Protocolos de capa
destino de transporte (TCP)
(direcciones IP)

Switches y Tramo de red para
Routers reenvío de paquetes

HISTORIA
Diseñado por Steve Deering de Xerox PARC y Craig Mudge.

 El diseño y desarrollo del nuevo protocolo IPv6 inició hacia 1990
por IETF (Internet Engineering Task Force).
 Objetivo: Solucionar el agotamiento de las direcciones IP.
 IPNG: Departamento de investigación de diferentes
procedimientos para solución el problema presentado. (1993).
 SIPP (Simple IP Plus): Cambio del tamaño de dirección IP (de
32 a 128 bits).
 Especificaciones se finalizaron en 1995, rebautizándose como
IPv6.
Para qué
Mejorar el servicio globalmente proporcionando a futuras celdas
telefónicas y dispositivos móviles con sus direcciones propias y
permanentes.

PORQUE UN NUEVO PROTOCOLO DE
INTERNET
Mas direcciones: Límite de direcciones de red
admisibles en IPV4 está
empezando a restringir el
crecimiento de Internet (pocas
direcciones disponibles).

 Para miles de millones de nuevos dispositivos,
como teléfonos celulares, PDAs, dispositivos de
consumo, coches, entre otros.
 Para miles de millones de nuevos usuarios,
como China, India, entre otros.
 Para Tecnologías de acceso Always-on:
xDSL,cable, Ethernet, entre otros.

IPV6 VS. IPV4
IPv4 IPv6
 Direcciones de 32 bits.  Direcciones de 128 bits.
 4.294.967.296 direcciones de red diferentes.
 340.282.366.920.938.463.463.374.607.43
 Desperdicio de direcciones IPv4:
1.768.211.456 direcciones (670 mil
billones direcciones/mm2) .
1. Enorme crecimiento de Internet.
2. Se asignaron bloques de direcciones grandes  Capacidad de ofrecer nuevos servicios:
(de 16,71 millones de direcciones) a países, e Movilidad, Calidad de Servicio (QoS),
incluso a empresas.
Privacidad, Seguridad.
3. Direcciones no utilizadas debido a división de
red en subredes.  Multicast y Anycast.

Subred con 80 hosts, se necesita una subred de
 Fragmentación en hosts.
128 direcciones, 48 direcciones restantes no se  No incorpora checksum en cabeceras.
utilizan.
 Arquitectura Jerárquica.
 Cantidad de direcciones insuficiente para la
demanda.
 Broadcast.
 Fragmentación en hosts y routers.
 Incorpora checksum en cabeceras.
 Arquitectura plana.


CARACTERISTICAS DE IPV6
Mayor espacio de direcciones.
 “Plug & Play”: Autoconfiguración.
 Seguridad intrínseca en el núcleo del protocolo (IPsec).
 Calidad de Servicio (QoS) y Clase de Servicio (CoS).
 Multicast: Envío de un mismo paquete a un grupo de receptores.
 Anycast: Envío de un paquete a un receptor dentro de un grupo.
 Paquetes IP eficientes y extensibles, sin fragmentación en los routers,
alineados a 64 bits y con una cabecera de longitud fija, más simple, que
agiliza su procesado por parte del router.
 Posibilidad de paquetes con carga útil (datos) de más de 65.535 bytes.
 Enrutamiento más eficiente en el troncal (backbone) de la red, debido a una
jerarquía de direccionamiento basada en la agregación.
 Renumeración y “multi-homing” que facilita el cambio de proveedor de
servicios.
 Características de movilidad.

CAMBIOS
Cambios se clasifican en las siguientes categorías:

 Capacidad extendida de direccionamiento: Incrementa el tamaño de dirección IP de 32
bits a 128 bits.

1. Da soporte a niveles de direccionamiento jerárquico.
2. Mayor número de nodos direccionables.
3. Autoconfiguración más simple de direcciones.

 Simplificación del formato de cabecera: Reducción de costos en procesamiento de
paquetes al reducir campos de cabecera. Se obtiene un ahorro en ancho de banda.

 Soporte mejorado para las extensiones y opciones: Nuevas formas de decodificación de
las cabeceras permiten un reenvío más eficiente, límites mas simples en la longitud de
opciones, y mayor flexibilidad para introducir nuevas opciones.

 Capacidad de etiquetado de flujos: Etiquetado de paquetes de flujo de tráfico para
obtener calidad de servicio no estándar o el servicio en tiempo real.

 Capacidades de Autenticación y Privacidad: Posee extensiones que proveen
autenticación, integridad y confidencialidad de los datos.

TENDENCIAS CONDUCTORAS DE LA
NECESIDAD DE IPV6

 Creciente movilidad de los usuarios de Internet.
 Necesidad de mas de 1 IP por persona.
 Redes domesticas, demótica y otras redes similares.
 Redes inalámbricas.
 Servicios “siempre conectado”
 Convergencia de voz, video, y datos infraestructura
basadas en IP.

PAQUETE IPV6
Cambios de IPv4 a IPv6:

 Capacidades expandidas de direccionamiento.
 Simplificación del formato de la cabecera.
 Soporte mejorado de extensiones y opciones.
 Capacidad de etiquetado de flujos.
 Capacidades de autentificación y encriptación.

Paquete IPv6 está compuesto:

1. Cabecera: Comprende los primeros 40 bytes (320 bits) del paquete.

 Dirección de origen y destino (128 bits cada una).
 Versión de IP (4 bits).
 Clase de tráfico (8 bits, Prioridad del Paquete).
 Etiqueta de flujo (20 bits, Calidad de Servicio).
 Longitud del campo de datos (16 bits).
 Cabecera siguiente (8 bits).
 Límite de saltos hop limit (8 bits, Tiempo de Vida).

2. Datos: No supera 64 KB, debido a que la cabecera es de longitud fija.

CABECERA PRINCIPAL IPV6

Version: Tipo de IP utilizada en 4 bits. Payload Length: Tamaño de datos
Traffic Class: Tipo de tráfico (asignación de enviados en la trama.
prioridades al trafico según necesidades).
Flow Label (etiqueta de flujo): Tratamiento
Next Header: Indicador de cabeceras
eficiente de flujos de información. adicionales o de extensión.
Hop Limit: Límite de saltos (antiguo
TTL IPv4).

CABECERAS EXTENDIDAS
 Cabecera de opciones ´Hop by Hop`: Opciones que analiza cada
uno de los routers por los que viaja la trama. Cada opción está
formada por la tripleta (tipo, longitud, valor).

 Cabecera de opciones de destino: Cabecera que se procesa por
los routers de acuerdo a su posición en la trama.

Al inicio: Es procesada por todos los routers que figuren en
dicha cabecera.
Al final: Es procesada solamente por el destino final.

 Cabecera de encaminamiento: Determina el camino que debe
seguir un paquete desde el host origen al destino mediante una lista
especifica de direcciones. Longitud variable.

 Cabecera de fragmentación: Proporciona información acerca del
número de fragmento correspondiente, la secuencia y un
identificador del paquete completo al que pertenece.

CABECERAS EXTENDIDAS
 Cabecera de seguridad: Existen dos cabeceras de extensión para
seguridad.

1ra: Permite autenticar el tráfico IP.
2da: Permite cifrar completa o parcialmente los paquetes.

 Cabecera de autenticación: Verificar la integridad y autenticidad de los
datos.

MIC (Message Integrity Code), similar a CRC.

 Cabecera de cifrado (de encriptación): Permite la encriptación de
datos para que no sean leidos por los routers por donde atraviesa.

ESP (Encapsulating Security Payload): Encriptación a nivel de
red.

DIRECCION EN IPV6
Unicast: Indica una sóla interfaz de destino.

Formato de una dirección IPv6 unicast Topología unicast

DIRECCION EN IPV6
Multicast: Una misma dirección sirve para indicar como destino a un grupo de
interfaces.

Un paquete enviado a una dirección multicast es entregado a todas
las interfaces identificadas por dicha dirección.

DIRECCION EN IPV6
Anycast:

Identificador para un conjunto de interfaces
(típicamente pertenecen a diferentes nodos).
Un paquete enviado a una dirección anycast es
entregado en una (cualquiera) de las interfaces
identificadas con dicha dirección (la más
próxima, de acuerdo a las medidas de distancia
del protocolo de encaminado). Nos permite
crear, por ejemplo, ámbitos de redundancia, de
forma que varias máquinas puedan ocuparse
del mismo tráfico según una secuencia
determinada (por el routing), si la primera “cae”.

ESTRATEGIAS DE TRANSICIÓN
La clave para la transición es la compatibilidad con la base instalada de dispositivos IPv4. Esta
afirmación define un conjunto de mecanismos que los hosts y routers IPv6 pueden
implementar para ser compatibles con host y routers IPv4.

Doble pila (IPv4 e IPv6): El camino más lógico y evidente de transición es el uso
simultáneo de ambos protocolos, en pilas separadas. Los dispositivos con ambos
protocolos también se denominan “nodos IPv6/IPv4”. De esta forma, un dispositivo con
ambas pilas pueden recibir y enviar tráfico a nodos que sólo soportan uno de los dos
protocolos (nodos sólo IPv4 o sólo IPv6). Como ya hemos explicado en el apartado de
direcciones especiales IPv6, se pueden emplear la dirección IPv4 (32 bits),
anteponiéndole 80 bits con valor cero y 16 bits con valor 1, para crear una dirección IPv6
“mapeada desde IPv4”.

Túneles IPv6 sobre IPv4: Los túneles proporcionan un mecanismo para utilizar las
infraestructuras IPv4 mientras la red IPv6 esta siendo implantada. Este mecanismo
consiste en enviar datagramas IPv6 encapsulados en paquetes IPv4. Los extremos
finales del túnel siempre son los responsables de realizar la operación de encapsulado
del paquete/es IPv6 en IPv4.

ESTADO ACTUAL DE IPV6
DESARROLLADORES Y FABRICANTES: Todos los
principales vendedores de sistemas operativos soportan
IPv6 en sus nuevas versiones:

 Apple Mac OS X, HP, IBM, Microsoft(windows XP,
service pack 1/Advanced Newtworking Pack para XP),
NET, CE, 200 (SP1 y componentes adicionales), 2003
server), Sun Solaris, BSD, Linux.

 Los principales proveedores de infraestructura estan
listos para IPv6: -3Com, Nortel, Cisco System, Juniper,
Digital, Hitahi, Nokia, Telebit AS, NEC.

CONCLUSIONES
 IPv6 soluciona el problema de agotamiento de
direcciones IP presentado por IPv4.
 IPv6 es un protocolo maduro que incorpora
funcionalidades que robustecen la seguridad,
enrutamiento, movilidad, etc.
 Gracias al campo flow label, Ipv6 realiza el envío de
datagramas de manera mas ágil ganando tiempo y
evitando congestionamientos.
 Gracias a la estructura de los paquetes IPv6, el tiempo
de transmisión es menor así como los recursos de
hardware.
 Ipv6 no hace fragmentación en cada router sino que la
fragmentación se hace la hace sólo en el nodo origen.
 Ipv6 aprovecha de mejor manera la arquitectura
jerárquica de direcciones dentro de una red.
 Ipv6 es mucha más flexible y escalable que IPv4.

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