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Redes 3-1Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Tema 3
El Nivel de Red en Internet
Rogelio Montañana
Departamento de Informática
Universidad de Valencia
rogelio.montanana@uv.es
http://www.uv.es/~montanan/
Redes 3-2Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sumario
• Generalidades
• El Datagrama IP. Estructura de la cabecera
• Direcciones de red. Enrutamiento básico
• Subredes y superredes. Máscaras
• Protocolos de control y resolución de direcciones
• Fragmentación
• Protocolos de routing
• IPv6
Redes 3-3Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Nivel de red en Internet
• El Nivel de Red en Internet está formado por el
protocolo IP y por una serie de protocolos auxiliares:
– Protocolos de control: ICMP e IGMP (multicast)
– Protocolos de resolución de direcciones: ARP, RARP,
BOOTP y DHCP
– Protocolos de routing: RIP, OSPF, IS-IS, IGRP, EIGRP,
BGP, etc.
• Todos los protocolos auxiliares hacen uso de IP para
transmitir la información. La única excepción a esta
regla son los protocolo ARP y RARP
Redes 3-4Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sumario
• Generalidades
• El Datagrama IP. Estructura de la cabecera
• Direcciones de red. Enrutamiento básico
• Subredes y superredes. Máscaras
• Protocolos de control y resolución de direcciones
• Fragmentación
• Protocolos de routing
• IPv6
Redes 3-5Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Versiones de IP
• Actualmente el 99,9% de la Internet utiliza
la versión 4 del protocolo IP, llamada IPv4
• El 0,1% restante utiliza la versión 6 (IPv6)
• Se prevé que en el futuro toda la Internet
evolucione hacia IPv6.
• No se está utilizando ninguna otra versión
del protocolo IP
Redes 3-6Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Versión: siempre vale 4
Longitud Cabecera: en palabras de 32 bits (mínimo 5, máximo 15)
DS (Differentiated Services): Para Calidad de Servicio
Longitud total: en octetos, máximo 65535 (incluye la cabecera)
Campos de Fragmentación: Identificación, DF, MF, Desplaz. Fragmento
Tiempo de vida (TTL): cuenta saltos hacia atrás (se descarta cuando es cero)
Protocolo: indica a que protocolo pertenece el contenido del paquete (los datos)
Checksum: sirve para comprobar la integridad de la cabecera, pero no de los datos
Direcciones de origen y destino: De 32 bits, se mantienen inalteradas durante la vida del paquete
Opciones: si las hay deben tener una longitud múltiplo de 4 octetos
32 bits
Cabecera de un datagrama IPv4
Versión Lon. Cab. DS (DiffServ) Longitud Total
Identificación Res. DF MF Desplazam. de Fragmento
Tiempo de vida (TTL) Protocolo Checksum
Dirección de origen
Dirección de destino
Opciones (de 0 a 40 octetos)
Redes 3-7Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Valor Protocolo Descripción
1 ICMP Internet Control Message Protocol
2 IGMP Internet Group Management Protocol
3 GGP Gateway-to-Gateway Protocol
4 IP IP en IP (encapsulado)
5 ST Stream
6 TCP Transmission Control Protocol
8 EGP Exterior Gateway Protocol
17 UDP User Datagram Protocol
29 ISO-TP4 ISO Transport Protocol Clase 4
80 CLNP Connectionless Network Protocol
88 IGRP Interior Gateway Routing Protocol
89 OSPF Open Shortest Path First
Algunos de los posibles valores del campo Protocolo
Redes 3-8Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Opción Función Máx. Ej.
Windows
Ej.
Linux
Record route Va anotando en la cabecera IP la
ruta seguida por el datagrama
9 Ping –r Ping -R
Timestamp Va anotando la ruta y además pone
una marca de tiempo en cada salto
4 Ping –s
Strict source
routing
La cabecera contiene la ruta paso a
paso que debe seguir el datagrama
9 Ping –k
Loose source
routing
La cabecera lleva una lista de routers
por los que debe pasar el datagrama,
pero puede pasar además por otros
9 Ping -j
El límite de 9 direcciones lo fija el tamaño máximo del campo opciones. En la
opción Timestamp este valor se reduce a 4 porque cada salto anotado ocupa 8
octetos (4 de la dirección y 4 del timestamp)
Opciones de la cabecera IP
Redes 3-9Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sumario
• Generalidades
• El Datagrama IP. Estructura de la cabecera
• Direcciones de red. Enrutamiento básico
• Subredes y superredes. Máscaras
• Protocolos de control y resolución de direcciones
• Fragmentación
• Protocolos de routing
• IPv6
Redes 3-10Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Formato de las direcciones IPv4
• Las direcciones IPv4 están formadan por 4 bytes, que se
representan por cuatro dígitos decimales. Ej.:
147.156.135.22
• Las direcciones tienen dos partes, la parte red y la parte
host.
• Las direcciones se dividen en tres clases (A, B ó C). La
clase establece que parte de la dirección es de la red y que
parte al host.
• Existen dos clases especiales, D y E, que no se asignan
nunca a hosts. Las direcciones de clase D se utilizan para
transmisiones multicast y las E no se utilizan, están
reservadas.
Redes 3-11Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Red (128) Host (16777216)
10 Red (16384) Host (65536)
110 Red (2097152) Host (256)
1111 Reservado
1110 Grupo Multicast (268435456)
Clase
A
B
C
D
E
Rango
0.0.0.0
127.255.255.255
128.0.0.0
191.255.255.255
192.0.0.0
223.255.255.255
224.0.0.0
239.255.255.255
240.0.0.0
255.255.255.255
32 bits
Clases de direcciones IPv4
0
Redes 3-12Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Enrutamiento
• Cuando un host tiene que enviar un paquete
compara la dirección de destino con la suya.
• Si la parte de red coincide sabe que el destino está
en su misma red (es decir en su misma LAN) y le
envía el paquete directamente.
• Si la parte de red no coincide entonces envía el
paquete a su router por defecto (puerta de enlace
en windows, default gateway en Linux). El router
por defecto se encarga de enviar el paquete a su
destino
Redes 3-13Universidad de Valencia Rogelio Montañana
IP: 193.146.62.12
Rtr. 193.146.62.1
IP: 193.146.62.215
Rtr: 193.146.62.1
147.156.0.1
IP: 147.156.145.17
Rtr: 147.156.0.1
LAN A
147.156.0.0
(Clase B)
LAN C
193.146.62.0
(Clase C)
LAN B
213.15.1.0
(Clase C)
193.146.62.1
213.15.1.1
IP: 213.15.1.2
Rtr: 213.15.1.1
IP: 213.15.1.3
Rtr: 213.15.1.1
El router encamina los paquetes según su
dirección de destino. El router podría ser un PC
con tres tarjetas Ethernet que tienen asignadas
esas direcciones y con capacidad de conmutar
paquetes entre ellas (en Linux esto se consigue
activando el ‘IP forwarding’).
Un router conectando tres LANs
α
β
γ
IP: 147.156.24.12
Rtr: 147.156.0.1
La dirección IP de este host
Su router por defecto
Redes 3-14Universidad de Valencia Rogelio Montañana
202.1.1.2
Rtr 202.1.1.1 202.1.1.1
202.1.1.3
Rtr 202.1.1.1
203.1.1.2
203.1.1.3
Rtr 203.1.1.1
203.1.1.1
203.1.1.4
Rtr 203.1.1.1
204.1.1.1
204.1.1.2
Rtr 204.1.1.1
204.1.1.3
Rtr 204.1.1.1
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2
LAN A
202.1.1.0
(Clase C)
LAN B
203.1.1.0
(Clase C)
LAN C
204.1.1.0
(Clase C)
A 202.1.1.0 por 203.1.1.1
Dos routers conectando tres LANs
A 202.1.1.0 por 203.1.1.1
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2
A 202.1.1.0 por 203.1.1.1
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2
X
Y
H1
H2
Las rutas son
necesarias para
que X e Y sepan
como llegar a la
LAN remota (C
para X, A para Y)
Redes 3-15Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Definición de rutas en hosts
H1 (ruta por defecto):
windows:
linux:
H2 (rutas explícitas):
windows:
linux:
Ver rutas:
windows:
linux:
Borrar una ruta:
windows:
linux:
route add 0.0.0.0 202.1.1.1
route add default gw 202.1.1.1
route add 202.1.1.0 mask 255.255.255.0 203.1.1.1
route add 204.1.1.0 mask 255.255.255.0 203.1.1.2
route add -net 202.1.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 203.1.1.1
route add -net 204.1.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 203.1.1.2
route print
route
route delete 202.1.1.0
route del –net 202.1.1.0 gw 203.1.1.1 netmask 255.255.255.0
Redes 3-16Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Rutas en H1 (202.1.1.2):
> route -n
Routing tables
Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface
127.0.0.1 127.0.0.1 UH 4 34928 lo0
Default 202.1.1.1 UG 76 2375425 le0
202.1.1.0 202.1.1.2 U 45 2319834 le0
Rutas en H2 (203.1.1.3):
> route -n
Routing tables
Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface
127.0.0.1 127.0.0.1 UH 3 27394 lo0
202.1.1.0 203.1.1.1 U 27 1945827 le0
203.1.1.0 203.1.1.3 U 43 2837192 le0
204.1.1.0 203.1.1.2 U 37 1392847 le0
Flags: U: ruta operativa (Up)
G: Ruta gateway (router)
H: Ruta host
Resultado del comando route en H1 y H2
Interfaz
loopback
virtual
Interfaz
Ethernet
Esta ruta se pone automáticamente al dar la
dir. IP de la interfaz Ethernet (comando
ifconfig)
Redes 3-17Universidad de Valencia Rogelio Montañana
LAN B
203.1.1.0
LAN A
202.1.1.0
LAN C
204.1.1.0
202.1.1.2
Rtr 202.1.1.1
202.1.1.3
Rtr 202.1.1.1
203.1.1.3
204.1.1.2
Rtr 204.1.1.1
204.1.1.3
Rtr 204.1.1.1
202.1.1.1
203.1.1.1 203.1.1.2
204.1.1.1
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1
202.1.1.4 204.1.1.4
Rtr 202.1.1.1
A 202.1.1.0 por 203.1.1.1
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2
Host ‘multihomed’
X Y
H6 no enrutará paquetes entre A y C porque
no es un router (no tiene activado el ‘IP
forwarding’). Cuando envíe un paquete a H1,
H2 ó H5 lo mandará por α. Cuando lo envíe
a H3 ó H4 lo mandará por β
H1
H2
H4
H5
H3
H6
αβ
α β
α β
Redes 3-18Universidad de Valencia Rogelio Montañana
LAN B
203.1.1.0
LAN A
202.1.1.0
LAN C
204.1.1.0
202.1.1.2
Rtr 202.1.1.1
202.1.1.3
Rtr 202.1.1.4
203.1.1.3
204.1.1.2
Rtr 204.1.1.1
204.1.1.3
Rtr 204.1.1.4
202.1.1.1
203.1.1.1 203.1.1.2
204.1.1.1
204.1.1.4202.1.1.4
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1
A 203.1.1.0 por 202.1.1.1
A 202.1.1.0 por 203.1.1.1
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2
Red mallada (con caminos
alternativos)
αβ
α
β
α β
H1
H2
H4
H5
H3
X Y
ping 204.1.1.2
Z
Redes 3-19Universidad de Valencia Rogelio Montañana
165.12.0.2
Rtr 165.12.0.1
165.12.0.1
165.12.0.3
Rtr 165.12.0.1
192.168.2.1
A 213.1.1.0 por 192.168.2.2
LAN A
165.12.0.0
LAN B
213.1.1.0
213.1.1.1
213.1.1.2
Rtr 213.1.1.1
213.1.1.3
Rtr 213.1.1.1
192.168.2.2
A 165.12.0.0 por 192.168.2.1
Red 192.168.2.0
Enlace WAN: conexión mediante una
línea serie o punto a punto
X
Y
Redes 3-20Universidad de Valencia Rogelio Montañana
165.12.0.1 192.168.2.1
A 207.1.1.0 por 192.168.1.2
A 213.1.1.0 por 192.168.2.2
A 215.1.1.0 por 192.168.3.2
LAN A
165.12.0.0
LAN C
213.1.1.0
213.1.1.1192.168.2.2
A 0.0.0.0 por 192.168.2.1
LAN B
207.1.1.0
LAN D
215.1.1.0
A 0.0.0.0 por 192.168.3.1
A 165.12.0.0 por 192.168.1.1
A 213.1.1.0 por 192.168.1.1
A 215.1.1.0 por 192.168.1.1
192.168.3.1
192.168.3.2
192.168.1.1
192.168.1.2
207.1.1.1
215.1.1.1 Ruta por
defecto
Ejemplo de uso de la ruta por
defecto
X
Y
W
Z
Redes 3-21Universidad de Valencia Rogelio Montañana
193.146.62.7
Rtr
193.146.62.1
193.146.62.1
193.146.62.12
Rtr
193.146.62.1
147.156.13.5
Rtr 147.156.0.1
147.156.0.1
147.156.24.12
Rtr 147.156.0.1
Internet
192.168.0.1
192.168.0.2
192.168.1.2
A 0.0.0.0 por 192.168.0.2
A 193.146.62.0 por 192.168.0.1
A 0.0.0.0 por 192.168.1.1
192.168.1.1
Oficina
Principal
147.156.0.0
Sucursal
193.146.62.0
A 147.156.0.0 por 192.168.1.2
A 193.146.62.0 por 192.168.1.2
.................................................
.................................................
Conexión a Internet de una oficina principal
y su sucursal
X
Y
Z
Redes 3-22Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Dirección Significado Ejemplo
255.255.255.255 Broadcast en la propia red o subred
0.0.0.0 Identifica al host que envía el
datagrama
Usado en BOOTP
Parte Host a
ceros
Identifica una red 147.156.0.0
Parte Host a
unos
Broadcast en una red 147.156.255.255
Parte Red a
ceros
Identifica un host en la red en que
estamos (la que sea)
0.0.1.25
127.0.0.1 Dirección Loopback (para pruebas)
Direcciones IP especiales
La primera y la última direcciones de una red están siempre reservadas
Redes 3-23Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Red o rango Uso
127.0.0.0 Reservado (fin clase A)
128.0.0.0 Reservado (ppio. Clase B)
191.255.0.0 Reservado (fin clase B)
192.0.0.0 Reservado (ppio. Clase C)
224.0.0.0 Reservado (ppio. Clase D)
240.0.0.0 – 255.255.255.254 Reservado (clase E)
10.0.0.0 Privado
172.16.0.0 – 172.31.0.0 Privado
192.168.0.0 – 192.168.255.0 Privado
Direcciones IP reservadas y privadas
(RFC 1918)
Redes 3-24Universidad de Valencia Rogelio Montañana
172.16.1.10
NAT
172.16.1.2
Empresa X
172.16.0.0
147.156.1.2
Utilidad de las direcciones privadas
Empresa Y
147.156.0.0
Interne
t
147.156.1.10
NAT
147.156.1.10
130.15.12.27
202.34.98.10
152.48.7.5
172.16.1.1
Rtr 172.16.1.1
Rtr 172.16.1.1
147.156.1.1
Rtr 147.156.1.1
Rtr 147.156.1.1
A B
X e Y montan redes IP
aisladas. X decide
utilizar direcciones
privadas. Y utiliza
direcciones públicas.
NAT: Network Address Translation
(Traducción de direcciones)
Redes 3-25Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sumario
• Generalidades
• El Datagrama IP. Estructura de la cabecera
• Direcciones de red. Enrutamiento básico
• Subredes y superredes. Máscaras
• Protocolos de control y resolución de direcciones
• Fragmentación
• Protocolos de routing
• IPv6
Redes 3-26Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Subredes
• Nivel jerárquico intermedio entre red y host,
Dividen una red en partes más pequeñas
• Permiten ‘pasar’ unos bits de la parte host a la
parte red. La separación red/host ahora ya no
viene marcada por la clase
• Sirven para establecer una estructura jerárquica.
Una red compleja (con subredes) es vista desde
fuera como una sola red.
• Para indicar donde está la frontera red/host se
utiliza un parámetro de 32 bits denominado
máscara
Redes 3-27Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Vamos a dividir la red 140.140.0.0 (clase B) en 256 subredes.
Red original:
Red (140.140) Host
16 bits 16 bits
Máscara de 16 bits: 11111111 . 11111111 . 00000000 . 00000000
255 . 255 . 0 . 0
Ejemplo de división en subredes
Red subdividida:
Red (140.140) Subred Host
16 bits 8 bits
Máscara de 24 bits: 11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000
255 . 255 . 255 . 0
8 bits
Redes 3-28Universidad de Valencia Rogelio Montañana
140.140.15.1/24
140.140.15.5/24
Rtr 140.140.15.1
140.140.15.12/24
Rtr: 140.140.15.1
140.140.13.5/24
Rtr 140.140.13.1
140.140.13.1/24
140.140.13.12/24
Rtr 140.140.13.1
Internet
192.168.0.1/24
192.168.0.2/24
192.168.1.2/24
A 0.0.0.0/0 por 192.168.0.2
A 140.140.15.0/24 por 192.168.0.1
A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.1
192.168.1.1/24
Oficina
Principal
140.140.13.0/24
Sucursal
140.140.15.0/24
A 140.140.0.0/16 por 192.168.1.2
..................................................
..................................................
Conexión a Internet de oficina principal y
sucursal configurando subredes
X
Y
Z
Redes 3-29Universidad de Valencia Rogelio Montañana
El problema de la primera y la última
direcciones de cada subred
• Red 140.140.0.0/16 máscara 255.255.0.0.
• Si la dividimos con máscara /24 obtenemos 256 subredes, cada una con 256
direcciones. En cada subred:
– La primera dirección identifica cada subred
– La última dirección es la de broadcast en esa subred.
• Para evitar conflictos no se deben asignar a hosts ni la primera ni la última
direcciones de cada subred
• En realidad disponemos pues de 254 direcciones por subred, no 256.
• Esta restriccíón es SIEMPRE DE OBLIGADO CUMPLIMIENTO
Subred Dir. Subred Dir. Broadcast Rango asignable
140.140.0.0/24 140.140.0.0 140.140.0.255 140.140.0.1 – 140.140.0.254
140.140.1.0/24 140.140.1.0 140.140.1.255 140.140.1.1 – 140.140.1.254
140.140.2.0/24 140.140.2.0 140.140.2.255 140.140.2.1 – 140.140.2.254
… … … …
140.140.255.0/2
4
140.140.255.0 140.140.255.25
5
140.140.255.1 –
140.140.255.254
Redes 3-30Universidad de Valencia Rogelio Montañana
El problema de la primera y la última
subredes de cada red
• Red 140.140.0.0/16 máscara 255.255.0.0.
• Si la dividimos con máscara /24 obtenemos 256 subredes. De estas:
– La primera subred se identifica por la dirección 140.140.0.0, la misma que
la red completa
– La dirección de broadcast de la última subred es 140.140.255.255, que
coincide con la dirección de broadcast de la red completa
• Para evitar ambigüedades la norma dice que la primera y última
subredes no se deben utilizar
• Sin embargo esta regla NO SIEMPRE ES DE OBLIGADO
CUMPLIMIENTO.
• Los equipos actuales (routers y hosts) normalmente permiten utilizar la
primera y la última subred. A veces lo permiten por defecto, otras hay
que indicarlo en la configuración. Por ejemplo el software de Cisco
(IOS) antes de la versión 11 requería poner en la configuración el
comando ‘subnet-zero’ para poder usar la primera y la última
subred. A partir de la versión 11 lo tiene puesto por defecto
Redes 3-31Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Las máscaras de subred pueden no ser bytes enteros. Por ejemplo si
usamos dos bits de subred dividiremos la red en cuatro subredes:
140 . 140 Subred Host
16 bits 2 bits 14 bits
Bits subred Subred Máscara Rango asignable
00 (0) 140.140.0.0/18 255.255.192.0 140.140.0.1 – 140.140.63.254
01 (64) 140.140.64.0/18 255.255.192.0 140.140.64.1 – 140.140.127.254
10 (128) 140.140.128.0/18 255.255.192.0 140.140.128.1 – 140.140.191.254
11 (192) 140.140.192.0/18 255.255.192.0 140.140.192.1 – 140.140.255.254
Máscara: 11111111 . 11111111 . 11 000000 . 00000000
255 . 255 . 192 . 0
Máscaras que no son múltiplo de 8
Estas solo son utilizables si se aplica ‘subnet-zero’
Redes 3-32Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Si en vez de usar dos bits de subred los usamos todos menos dos
tendremos muchas subredes muy pequeñas:
140 . 140 Subred Host
16 bits 14 bits 2 bits
Máscara: 11111111 . 11111111 . 11111111 . 111111 00
255 . 255 . 255 . 252
‘Mini-redes’
En el caso de una red clase B obtenemos 16382 subredes (16384 si podemos usar
subnet-zero) cada una con cuatro direcciones, de las cuales solo pueden usarse dos.
Estas son las redes más pequeñas que pueden hacerse. Se suelen utilizar en
enlaces punto a punto.
Subred 1 Subred 2 Subred 3 Subred 4 Subred 16383 Subred 16384
140.140.0.0 140.140.0.4 140.140.0.8 140.140.0.1
2
… 140.140.255.24
8
140.140.255.25
2
140.140.0.1 140.140.0.5 140.140.0.9 140.140.0.1
3
… 140.140.255.24
9
140.140.255.25
3
140.140.0.2 140.140.0.6 140.140.0.1
0
140.140.0.1
4
… 140.140.255.25
0
140.140.255.25
4
140.140.0.3 140.140.0.7 140.140.0.1
1
140.140.0.1
5
… 140.140.255.25
1
140.140.255.25
5
Direcciones
de broadcast
(no usar)
Direcciones
de subred
(no usar)
Primera subred
(usar solo si ‘subnet-zero’)
Última subred
(usar solo si ‘subnet-zero’)
Redes 3-33Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Especificación de la máscara
• Se especifica la máscara:
– En las direcciones de interfaz (host o router). Si el equipo tiene
varias interfaces cada una debe tener una dirección diferente, la
máscara pues ser la misma o no
– Al configurar una ruta, para indicar a que ámbito o rango de
direcciones se aplica
• No se especifica máscara:
– Cuando se indica el router por defecto en un equipo (host o router)
– Cuando se indica la dirección de destino en una ruta
• Los paquetes IP no llevan escrita en la cabecera ninguna
máscara, solo llevan la dirección de destino
Redes 3-34Universidad de Valencia Rogelio Montañana
158.42.20.12
255.255.255.0
Rtr: 158.42.20.1
158.42.20.1
255.255.255.0
158.42.30.1
255.255.255.0
158.42.30.12
255.255.255.0
Rtr: 158.42.30.1
A 158.42.30.0 255.255.255.0 por 192.168.1.2
192.168.1.1
255.255.255.252
192.168.1.2
255.255.255.252
A 158.42.20.0 255.255.255.0 por 192.168.1.1
‘Mini-red’ (subred de cuatro
direcciones) máscara de 30 bits
(rango 192.168.1.0 - 192.168.1.3)
Enlace punto a punto usando subredes
LAN A
158.42.20.0
255.255.255.0
LAN B
158.42.30.0
255.255.255.0
X Y
Llevan
máscara No llevan
máscara
En las interfaces la parte host de la dirección
nunca puede ser toda cero ni toda unos (255)
En las rutas la parte host de la dirección siempre debe ser cero
Redes 3-35Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Restricciones de las máscaras
• Los bits a 1 siempre han de estar contiguos empezando por la
izquierda. No está permitida por ejemplo la máscara 255.255.0.255.
• Los únicos valores que pueden aparecer en cualquier octeto de una
máscara son por tanto:
Bits de
máscara (n)
Binario Decimal
0 00000000 0
1 10000000 0 + 128 = 128
2 11000000 128 + 64 =
192
3 11100000 192 + 32 =
224
4 11110000 224 + 16 =
240
5 11111000 240 + 8 = 248
6 11111100 248 + 4 = 252
7 11111110 252 + 2 = 254
Máscara (n) = máscara (n-1) + 128/2n-1
Redes 3-36Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Bits
subred
Nº
subredes
Nº
subredes
(subnet
zero)
Bits
host
Nº
hosts
Máscara Último byte
de la
máscara
en binario
0 0 0 8 254 255.255.255.0 00000000
1 0 2 7 126 255.255.255.128 10000000
2 2 4 6 62 255.255.255.192 11000000
3 6 8 5 30 255.255.255.224 11100000
4 14 16 4 14 255.255.255.240 11110000
5 30 32 3 6 255.255.255.248 11111000
6 62 64 2 2 255.255.255.252 11111100
7 126 128 1 0 255.255.255.254 11111110
8 254 256 0 0 255.255.255.255 11111111
Posibles subredes de una red clase C
Redes 3-37Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Máscaras de tamaño variable
• A menudo interesa dividir una red en subredes de
diferentes tamaños.
• Para esto se utilizan máscaras de tamaño variable,
es decir la parte red y la parte host no son iguales
en todas las subredes
• Aunque las subredes pueden tener diferente
tamaño no pueden solaparse
• La visión que tenemos de las subredes puede
variar. Por ejemplo lo que en un sitio de la red se
ve como una subred grande puede dividirse en
otras más pequeñas cuando nos acercamos
Redes 3-38Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejemplo de subredes con máscara de tamaño variable
Subred Máscara Subred/bits
16 Subredes de
256 direcciones
cada una
156.134.0.0 255.255.255.0 156.134.0.0/24
156.134.1.0 255.255.255.0 156.134.1.0/24
156.134.2.0 255.255.255.0 156.134.2.0/24
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
156.134.15.0 255.255.255.0 156.134.15.0/24
16 Subredes de
1024 direcciones
cada una
156.134.16.0 255.255.252.0 156.134.16.0/22
156.134.20.0 255.255.252.0 156.134.20.0/22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
156.134.76.0 255.255.252.0 156.134.76.0/22
3 Subredes de
4096 direcciones
cada una
156.134.80.0 255.255.240.0 156.134.80.0/20
156.134.96.0 255.255.240.0 156.134.96.0/20
156.134.112.0 255.255.240.0 156.134.112.0/20
Una subred de
32768 direcciones
156.134.128.0 255.255.128.0 156.134.128/17
Redes 3-39Universidad de Valencia Rogelio Montañana
140.140.9.0/24
Internet
Configuración de subredes con máscara
de long. variable y estructura jerárquica
140.140.6.0/23
140.140.4.0/23
140.140.8.0/24
A 140.140.0.0/16 por 10.0.0.2
10.0.0.1/30
10.0.0.2/30
140.140.0.0/22
10.0.0.5/30
10.0.0.6/30
10.0.0.9/30
10.0.0.10/30
10.0.0.13/30
10.0.0.14/30
10.0.0.17/30
10.0.0.18/30
A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.17
A 140.140.9.0/24 por 10.0.0.18
A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.5
A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.13
A 140.140.6.0/23 por 10.0.0.14
A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.9
A 140.140.4.0/22 por 10.0.0.10
A 140.140.8.0/23 por 10.0.0.6
A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.1
E
A
D
CB
X
Agregación de rutas
Redes 3-40Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Rutas host
• La ruta por defecto (A 0.0.0.0/0 por …) es la ruta más
general posible, pues al tener máscara de 0 bits abarca
todas las direcciones. Esta ruta solo se aplica como último
recurso, cuando la dirección de destino no encaja en
ninguna de las rutas definidas
• El extremo opuesto a la ruta por defecto son las rutas con
máscara de 32 bits. Estas solo sirven para una dirección de
destino concreta, por eso se les llama rutas host.
• Se suelen utilizar para marcar ‘excepciones’, por ejemplo
cuando un host esta fuera de su LAN habitual
• Cuando un router tiene que aplicar la tabal de rutas a un
paquete siempre las ordena por la longitud de su máscara,
empezando por la más larga. De este modo se asegura que
las rutas host se tratarán en primer lugar y la ruta pro
defecto en último lugar.
Redes 3-41Universidad de Valencia Rogelio Montañana
158.42.20.12/24
158.42.20.1/24 158.42.30.1/24
158.42.30.12/24
158.42.40.25/24
158.42.30.25/32
A 158.42.30.0/24 por 192.168.1.2
A 158.42.40.0/24 por 192.168.1.6
A 158.42.30.25/32 por 192.168.1.6
192.168.1.1/30
192.168.1.2/30
A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.1
A 158.42.30.25/32 por 192.168.1.1
192.168.1.5/30
Token
Ring
192.168.1.6/30
A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.5
A 158.42.30.25/32 por 158.42.40.25
158.42.40.1/24
Ejemplo de ruta host
Host
multihomed
virtual
X Y
Z
W
LAN A
158.42.20.0/24
LAN B
158.42.30.0/24
LAN C
158.42.40.0
255.255.255.0
Este host tiene dos dir. IP
sobre la misma interfaz, una
de su LAN original y otra de
la LAN visitada
Redes 3-42Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Asignación de direcciones IP
• Inicialmente la aisgnación de direcciones IP la realizaba el DDN NIC
(Department of Defense Network Network Information Center) de
forma centralizada
• A principios de los 90 se decidió descentralizar esta función creando
los llamados RIR (Regional Internet Registry). El primero se
constituyó en Europa y se llamó RIPE. Actualmente hay 5 en todo el
mundo
• Los RIR dependen del IANA (Internet Assignment Number Authority)
• Los RIR dan direcciones a los proveedores grandes (los de primer
nivel, llamados ‘tier-1’)
• Los proveedores pequeños (tier-2 a tier-n) obtienen sus direcciones e
los proveedores tier-1
• Las organizaciones obtienen direcciones del proveedor que les da
conectividad
• Cada RIR dispone de una base de datos (whois) para búsqueda de
direcciones IP
Redes 3-43Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Organización de los Registros Regionales
Registro Regional Área geográfica
ARIN (American Registry for Internet Numbers)
www.arin.net
•EEUU y Canadá
•África Subsahariana
•Resto del mundo
APNIC (Asia Pacific Network Information Centre)
www.apnic.net
•Asia oriental
•Pacífico
RIPE (Réseaux IP Européenes) www.ripe.net •Europa
•Medio Oriente
•Asia Central
•África Sahariana
LACNIC ( Latin American and Caribbean
Network Information Center) www.lacnic.net
•América y el Caribe (excepto
EEUU y Canadá)
AFRINIC (African Network Information Center)
www.afrinic.net (en proceso de creación)
•África
Redes 3-44Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Problemas del sistema de clases
• Problema 1: Tamaños poco adecuados para la mayoría de
organizaciones:
– Clases A hace mucho tiempo que no se asignan.
– Clases B demasiado grandes para la mayoría de organizaciones
– Clases C demasiado pequeñas
• Casi todos optan por pedir clase B, aunque les sobre. Consecuencia:
rápido agotamiento del espacio disponible.
• Solución 1: asignar para las tallas intermedias varias clases C
• Problema 2: las tablas de rutas crecen mucho más deprisa,
• Solución 2: asignar grupos de clases C agregables, que puedan
referenciarse por una máscara común, de forma que todo el grupo
pueda compartir la misma ruta
• Así se pueden asignar redes de cualquier tamaño, siempre que sea
potencia entera de 2 (256, 512, 1024, etc.)
• Este mecanismo se aplica no solo al rango de clase C sino también al
rango libre de clase A y B. En la práctica significa abolir el sistema
de clases
Redes 3-45Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sistema sin clases o ‘classless’ (I)
• Supongamos que una organización necesita 2048
direcciones. Le damos la red 195.100.16.0/21 (máscara
255.255.248.0)
• De este modo una ruta es suficiente para acceder a toda la
red
• Esto incluye ocho redes ‘clase C’, desde la
195.100.16.0/24 hasta la 195.100.23.0/24
• Cuando se aplica al rango de clase C el sistema classless
equivale a mover hacia la izquierda la separación red/host.
Cuando hacíamos subredes lo movíamos hacia la derecha,
por eso a veces esto se conoce como hacer ‘superredes’:
Red Host
SubredesSuperredes
Redes 3-46Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sistema sin clases o ‘classless’ (II)
• El sistema ‘classless’ no afecta a las clases D y E, que
mantienen el mismo significado
• El sistema ‘classless’ se definió en el RFC 1466 en 1993
• El RFC 1466 establecía además un sistema de asignación
de direcciones con criterio geográfico (hasta entonces se
aplicaba un criterio cronológico)
• Cada RIR tiene un rango de direcciones que reparte entre
los ISPs que lo solicitan. A su vez los ISPs dan direcciones
a sus clientes siguiendo criterios geográficos, etc.
• De esta forma se reduce aún más el tamaño de las tablas de
rutas. Este problema era almenos tan importante como el
del agotamiento de direcciones
• El RFC 1466 se denomina CIDR (Classless InterDomain
Routing)
Redes 3-47Universidad de Valencia Rogelio Montañana
• La asignación incial de direcciones a los RIR según CIDR era la
siguiente:
– Multi regional: 192.0.0.0 - 193.255.255.255
– Europa: 194.0.0.0 - 195.255.255.255
– Otros: 196.0.0.0 - 197.255.255.255
– Norteamérica: 198.0.0.0 - 199.255.255.255
– Centro y Sudamérica: 200.0.0.0 - 201.255.255.255
– Anillo Pacífico: 202.0.0.0 - 203.255.255.255
– Otros: 204.0.0.0 - 207.255.255.255
• La agrupación geográfica de direcciones reduce el número de
entradas en las tablas de rutas (esto es lo que desde hace mucho
tiempo se viene haciendo en la red telefónica)
CIDR (RFC 1466)
Redes 3-48Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Asignación de direcciones y tarifas de APNIC
En RIPE lo mínimo que se asigna son redes /20 (4096 direcciones)
Redes 3-49Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Evolución de la tabla de rutas de Internet
Puesta en
marcha de CIDR
Redes 3-50Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Actual reparto de direcciones IPv4
0-2 Reservado IANA
3 General Electric
4 BBN
5 IANA Reservado
6 Army Info.Sys.Ctr.
7 IANA Reservado
8 BBN
9 IBM
10 IANA Privado
11 DoD Intel Inf. Syst.
12 AT&T
13 Xerox
14 IANA Publico
15 HP
16 DEC
17 Apple
18 MIT
19 Ford
20 Comp. Sci. Corp.
21 DDN-RVN
22 Def. Inf. Syst. Agen.
23 IANA Reservado
24 ARIN
25 Royal Sign.&Radar
26 Def. Inf. Syst. Agen.
27 IANA Reservado
28 DSI-North
29-30 Def. Inf. Syst. Agen.
31 IANA Reservado
32 Norsk Informasjons.
33 DLA Syst. Aut. Ctr
34 Halliburton Comp.
35 MERIT Comp. Net.
36-37 IANA Reservado
38 Perf. Syst. Int.
39 IANA Reservado
40 Eli Lili & Company
41-42 IANA Reservado
43 Japan Inet
44 Am.Radio Dig.Com.
45 Interop Show Net.
46 BBN
47 Bell-Northern Res.
48 Prudential Sec. Inc.
49-50 IANA
51 Dept. Soc. Sec. UK
52 DuPont de Nemours
53 Cap Debis CCS
54 Merck & Co.
55 Boeing Comp. Serv.
56 US Postal Serv.
57 SITA
58-60 IANA Reservado
61 APNIC
62 RIPE NCC
63-69 ARIN
70-79 IANA Reservado
80-81 RIPE NCC
82-127 IANA Reservado
128-192 Varios Registros
193-195 RIPE NCC
196 Variso Registros
197 IANA Reservado
198 Varios registros
199-200 ARIN
201 Res. Cent-Sud Amer.
202-203 APNIC
204-209 ARIN
210-211 APNIC
212-213 RIPE NCC
214-215 US DOD
216 ARIN
217 RIPE NCC
218-221 APNIC
222-223 IANA Reservado
224-239 IANA Multicast
240-255 IANA Reservado
Redes 3-51Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Evolución de direcciones en IP
5 bits
(RFC 1)
6 bits
8 bits
TCP 32 bits
(RFC 675)
63 hosts en
ARPANET
IP 32 bits
(RFC 760)
Clases A, B, C
(RFC 790)
CIDR
(RFC 1518,1519)
IPv6
(RFC 1883)
1970 1980 1990 2000
RIPE
APNIC
ARIN LACNIC
DDN NIC
Redes 3-52Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sumario
• Generalidades
• El Datagrama IP. Estructura de la cabecera
• Direcciones de red. Enrutamiento básico
• Subredes y superredes. Máscaras
• Protocolos de control y resolución de direcciones
• Fragmentación
• Protocolos de routing
• IPv6
Redes 3-53Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Protocolos de Control y resolución
de direcciones
• Permiten realizar labores diversas:
– ICMP (Internet Control Message Protocol):
mensajes de error y situaciones anómalas
– ARP: Resolución de direcciones MAC
– RARP, BOOTP, DHCP: Resolución de
direcciones IP
– IGMP: Gestión de grupos multicast
Redes 3-54Universidad de Valencia Rogelio Montañana
ICMP
• Permite reportar diversas incidencias que
pueden producirse en el envío de un
datagrama.
• Todos los mensajes ICMP se envían en
datagramas IP (valor 1 en el campo
protocolo).
Redes 3-55Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Mensaje Explicación
Destination Unreachable
(Destino inaccesible)
Red, host, protocolo o puerto (nivel de
transporte) inaccesible o desconocido
Datagrama con bit DF puesto no cabe en
la MTU
Source quench
(apagar la fuente)
Ejerce control de flujo sobre el emisor en
casos de congestión. No se utiliza.
Echo request y
Echo reply
Sirve para comprobar la comunicación
(comando ping).
Time exceeded
(Tiempo excedido)
Datagrama descartado por agotamiento del
TTL (usado en comando traceroute)
Redirect
(Cambio de ruta)
El router nos sugiere un camino más
óptimo
Principales mensajes de ICMP
Redes 3-56Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Iluso_$ ping –s www.uv.es 64 4
PING video.ci.uv.es: 64 bytes packets
64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=0. time=1. ms
64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=1. time=1. ms
64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=2. time=1. ms
64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=3. time=1. ms
---video.ci.uv.es PING Statistics ----
4 packets transmitted, 4 packets receivded, 0% packet loss
Round-trip (ms) min/avg/max = 1/1/1
Iluso_$ ping –s www.cmu.edu 64 4
PING server.andrew.cmu.edu: 64 bytes packets
64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=0. time=287. ms
64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=1. time=290. ms
64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=2. time=285. ms
64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=3. time=277. ms
---server.andrew.cmu.edu PING Statistics ----
4 packets transmitted, 4 packets receivded, 0% packet loss
Round-trip (ms) min/avg/max = 277/285/290
ICMP ECHO REQUEST y ECHO REPLY
Comando PING
Por cada paquete
enviado se recibe
una respuesta. El
tiempo indicado es
el de ida y vuelta
Redes 3-57Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Iluso_$ traceroute www.uniovi.es
traceroute to dana.vicest.uniovi.es (156.35.34.1), 30 hops max,
40 byte packets
1 cisco.ci.uv.es (147.156.1.11) 3 ms 3 ms 2 ms
2 A1-0-2.EB-Valencia1.red.rediris.es (130.206.211.181) 2 ms 2 ms 2 ms
3 A1-0-2.EB-Madrid1.red.rediris.es (130.206.224.5) 8 ms 7 ms 7 ms
4 A3-0-1.EB-Oviedo1.red.rediris.es (130.206.224.34) 22 ms 17 ms 17 ms
5 rcpd02.net.uniovi.es (156.35.11.205) 16 ms 17 ms 16 ms
6 156.35.12.253 (156.35.12.253) 20 ms 19 ms 19 ms
7 rest34.cpd.uniovi.es (156.35.234.201) 24 ms 26 ms 26 ms
8 dana.vicest.uniovi.es (156.35.34.1) 28 ms 28 ms 28 ms
Iluso_$
Comando Traceroute
ICMP TIME EXCEEDED
Redes 3-58Universidad de Valencia Rogelio Montañana
202.1.1.2
Rtr 202.1.1.1
202.1.1.1
202.1.1.3
Rtr 202.1.1.1
203.1.1.2203.1.1.1
203.1.1.4
204.1.1.1
204.1.1.2
Rtr 204.1.1.1
204.1.1.3
Rtr 204.1.1.1
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2
LAN A
202.1.1.0
LAN B
203.1.1.0
LAN C
204.1.1.0
A 202.1.1.0 por 203.1.1.1
Ruta no óptima hacia LAN C
203.1.1.3
A 202.1.1.0 por 203.1.1.1
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2
A 0.0.0.0 por 203.1.1.1
Uso del comando ICMP REDIRECT
A 204.1.1.0 por 203.1.1.2Ruta añadida por ICMP REDIRECT
W
X Y
Z
Redes 3-59Universidad de Valencia Rogelio Montañana
> route -n
Routing tables
Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface
127.0.0.1 127.0.0.1 UH 6 62806 lo0
Default 203.1.1.1 UG 62 2999087 le0
203.1.1.0 203.1.1.4 U 33 1406799 le0
(recibido mensaje ICMP REDIRECT)
> route -n
Routing tables
Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface
127.0.0.1 127.0.0.1 UH 6 62806 lo0
Default 203.1.1.1 UG 62 2999385 le0
203.1.1.0 203.1.1.4 U 33 1406927 le0
204.1.1.0 203.1.1.2 UGD 1 357 le0
Flags: U: ruta operativa (Up)
G: Ruta gateway (router)
H: Ruta host
D: ruta dinámica
Efecto de ICMP REDIRECT sobre el host 203.1.1.4 anterior
Ruta añadida
por ICMP
redirect
Redes 3-60Universidad de Valencia Rogelio Montañana
132.15.1.2/16
Rtr: 132.15.1.1
132.15.1.3/16
Rtr: 132.15.1.1
200.1.1.2/24
Rtr: 200.1.1.1
200.1.1.3/24
Rtr: 200.1.1.1
200.1.1.1/24132.15.1.1/16
1. X quiere mandar un paquete a Y. Como está en otra red y X no tiene ruta para
llegar a ella manda el paquete a su router por defecto, Z.
2. El router envía el datagrama a su destino, pero además envía un ICMP
REDIRECT a X indicándole que Y está en su misma LAN, por lo que puede
hablar directamente. Como consecuencia X incorpora en su tabla de rutas una
entrada para indicar que la red B está accesible directamente (por eth0)
Router con dos direcciones
IP en la misma interfaz
Otro ejemplo de uso de ICMP REDIRECT
Red A
132.15.0.0/16
Red B
200.1.1.0/24
X Y
Z
Redes 3-61Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Resolución de direcciones
• Normalmente el paquete del nivel de red se ha de enviar en una trama
con una dirección de destino a nivel de enlace (p. ej. MAC en LANs).
El emisor ha de saber que dirección de enlace le corresponde a la
dirección de red para ponerla en la trama.
• Imaginemos que X quiere hacer ping a Y. Comparando la dir. IP de Y
con la suya y con la máscara sabe que Y está en su misma LAN. Ha de
meter el paquete IP en una trama (Ethernet por ejemplo) con una MAC
de destino, pero no sabe cual poner.
147.156.1.1/16
147.156.1.4/16
Rtr: 147.156.1.1
147.156.1.3/16
Rtr: 147.156.1.1
147.156.1.2/16
Rtr: 147.156.1.1
Internet
X Y Z
130.206.211.5/30
A 0.0.0.0/0 por 130.206.211.6
W
Redes 3-62Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Resolución de direcciones
• Algunas soluciones empleadas para resolver el problema de la
resolución de direcciones son las siguientes:
– Fijar la dirección de enlace a partir de la de red. Ej.: en
DECNET la dir. MAC se construye a partir de la de red. (se
usan direcciones MAC locales)
– Construir una tabla estática manual de conversión. Ej.:
RDSI, X.25, FR, ATM.
– Crear una tabla dinámica que se mantiene de forma
automática en un servidor en el que se registra cada equipo
que se conecta a la red. Ej.: ATM.
– Lanzar una pregunta broadcast a la red para localizar al
propietario de la dirección de red buscada. Solo se puede
usar en redes broadcast.Ej.: Todas las LAN.
Redes 3-63Universidad de Valencia Rogelio Montañana
1. El usuario X teclea ‘ping 147.156.1.3’
2. X genera ARP request (broadcast): ¿quién es 147.156.1.3?
3. Todos (Y, Z y W) capturan la pregunta y ‘fichan’ a X, es decir le incluyen en su
ARP cache (esta parte es opcional).
4. Y responde ARP reply (unicast) diciendo que él es ese (y su dir. MAC)
5. X recoge la respuesta, la pone en su ARP cache y envía el ping
• La entrada ARP en X caduca pasados unos 15 minutos de inactividad
• Cuando el mensaje es para una dirección de fuera el ARP de X busca al router;
si el router ya estaba en su ARP cache X le envía el ping directamente, sin más.
147.156.1.1/16
147.156.1.4/16
Rtr: 147.156.1.1
147.156.1.3/16
Rtr: 147.156.1.1
147.156.1.2/16
Rtr: 147.156.1.1
Internet
X Y Z
130.206.211.5/30
A 0.0.0.0/0 por 130.206.211.6
Funcionamiento de ARP
W
Redes 3-64Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Iluso_$ /etc/arp -a
gong.ci.uv.es (147.156.1.1) at 8:0:9:d2:99:1b ether
ljgene.geneti.uv.es (147.156.5.2) at (incomplete)
qfgate.quifis.uv.es (147.156.9.2) at 2:60:8c:2f:9:45 ether
power.ci.uv.es (147.156.1.3) at 2:60:8c:2f:bf:4d ether
dewar.quiorg.uv.es (147.156.9.5) at 8:0:5a:c7:1b:1f
fapr.fisapl.uv.es (147.156.7.6) at 0:80:a3:4:98:ed ether
becopr.sib.uv.es (147.156.11.6) at 0:80:a3:4:5e:c6 ether
cisco.ci.uv.es (147.156.1.11) at 0:60:3e:99:7e:39 ether
video.ci.uv.es (147.156.1.46) at 8:0:69:2:76:c0 ether
roge.ci.uv.es (147.156.1.219) at 0:4f:56:1:10:f ether
Iluso_$
Tabla ARP cache en un host UNIX
A este host se le ha enviado el ARP request, pero
aún no se ha recibido el ARP reply.
Probablemente el host está apagado o no existe.
Redes 3-65Universidad de Valencia Rogelio Montañana
• Se usa en todo tipo de LANs broadcast
• Especificado en RFC 826. Diseñado para soportar
cualquier protocolos y formato de dirección, no
solo IP.
• ARP no usa paquetes IP, tiene uno propio. En
Ethernet (formato DIX) usa Ethertype X’806’.
• Los paquetes ARP contienen en la parte de datos
las direcciones IP y MAC; estas son las que deben
usarse para rellenar la ARP cache, no la MAC que
aparece en la cabecera de la trama MAC
ARP (Address Resolution Protocol)
Redes 3-66Universidad de Valencia Rogelio Montañana
IP destino en
ARP cache?
Datagrama IP listo
para enviar
Construir trama
a host y enviar
Enviar ARP Req.
buscando IP destino
No
Sí
Envío de un datagrama IP por un host
¿IP destino en
misma subred?
Sí
Buscar IP router
en tabla de rutas
No
IP router en
ARP cache?
Construir trama
a router y enviar
Sí
No Enviar ARP Req.
buscando IP router
IP destino en
ARP cache?
Construir trama
a host y enviar
Sí
NoICMP
Destino
inaccesible
IP router en
ARP cache?
Sí
No
Construir trama
a router y enviar
ICMP
Destino
inaccesible
Redes 3-67Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Resolución inversa de direcciones
• A veces se plantea el problema inverso al de ARP,
es decir conocemos la MAC y queremos averiguar
la IP que le corresponde. Ejemplos:
– Estaciones ‘diskless’ que al arrancar solo saben su
MAC. No tienen información de configuración.
– Red administrada de forma centralizada en la que se
quiere concentrar en un servidor la correspondencia IP-
MAC para poder cambiar las IP cuando se quiera sin
tener que tocar la máquina del usuario.
Redes 3-68Universidad de Valencia Rogelio Montañana
RARP (Reverse Address Resolution
Protocol)
• Debe haber un servidor en la red donde se registran todas las
máquinas con su dir. MAC asignándole a cada una dir. IP
• El host (cliente) que quiere saber su IP envía un mensaje
broadcast; el mensaje llega al servidor RARP que busca en sus
tablas y devuelve un mensaje con la dirección IP
• RARP utiliza el Ethertype x’8035’ (distinto de ARP). Esto
permite que los mensajes RARP sean fácilmente ignorados por
los hosts no interesados
• Problemas de RARP:
– Solo devuelve la dirección IP, no la máscara, router, MTU, etc.
– Los routers no reenvían mensajes ARP/RARP (no son paquetes IP) .
Por tanto el servidor RARP ha de estar en la misma LAN que el cliente
Redes 3-69Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Tipo de hardware (1=Enet) Tipo de protocolo (800=IP)
Lon. Dir. Hard. (6) Lon. Dir. Red (4) Operación (1-2: ARP, 3-4: RARP)
Dir. MAC Emisor (octetos 0-3)
Dir. MAC Emisor (oct 4-5) Dir. IP emisor (octetos 0-1)
Dir. IP emisor (octetos 2-3) Dir. MAC destino (oct. 0-1)
Dir. MAC destino (octetos 2-5)
Dir. IP destino
32 bits
Formato de mensaje ARP y RARP en el caso de
protocolo IPv4 y red Ethernet
Códigos de Operación: 1: ARP Request
2: ARP Reply
3: RARP Request
4: RARP Reply
Redes 3-70Universidad de Valencia Rogelio Montañana
IP: 10.0.0.1/16 10.0.0.1/16 10.0.0.3/16
MAC: 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:02 00:00:01:00:00:03
X Y Z
Duplicidad de direcciones IP
Supongamos que a dos ordenadores, X e Y, se les asigna la misma dirección IP.
Normalmente cada uno tendrá una MAC diferente, con lo que la situación será:
Cuando un tercer ordenador (Z) envíe un ARP Request buscando a 10.0.0.1 recibirá dos
ARP reply.
Como la ARP cache de Z solo admite una entrada por dirección IP, Z solo tomará en
cuenta una de las respuestas e ignorará la otra.
Cual de las dos entrará en la ARP cache? Esto es algo aleatorio, pues depende de quien
responda primero (X o Y) y de si Z decide quedarse con la primera o la última respuesta.
Resultado: al comunicar con 10.0.0.1 algunas máquinas hablan con X y otras con Y.
Redes 3-71Universidad de Valencia Rogelio Montañana
IP: 10.0.0.1/16 10.0.0.2/16 10.0.0.3/16
MAC: 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:03
X Y Z
Duplicidad de direcciones MAC
Supongamos ahora que X e Y tienen diferente IP, pero la misma MAC.
Esto es posible ya que la MAC puede cambiarse por software. La situación es:
Cuando Z envíe el ARP request buscando a 10.0.0.1 solo recibirá respuesta de X.
Los paquetes enviados por Z hacia X serán recibidos también por Y (misma MAC)
pero como la IP de destino no es la suya el nivel de red en Y descartará los paquetes.
Si más tarde Z envía un ARP request buscando a 10.0.0.2 creará una segunda
entrada en su ARP cache con otra IP y la misma MAC, esto tampoco es problema
puesto que la ARP cache se indexa por la IP. Así pues en este caso la duplicidad de
dirección MAC no parece plantear problemas. Sin embargo si X e Y están conectados
a un conmutador la tabla de direcciones MAC solo puede tener un puerto asociado a
cada MAC, por lo que el conmutador solo enviaría las tramas al último que haya
enviado alguna trama.
Redes 3-72Universidad de Valencia Rogelio Montañana
IP: 10.0.0.1/16 10.0.0.1/16 10.0.0.3/16
MAC: 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:03
X Y Z
Duplicidad de IP y MAC
Supongamos ahora que X e Y tienen la misma IP y la misma MAC:
En este caso si Z envía un ARP request buscando a 10.0.0.1 recibirá dos respuestas
(de X e Y). Solo una de ellas será incluida en la ARP cache, pero como ambas son
idénticas no importa cual de ellas es incorporada por Z en su tabla. Todos los
paquetes que Z envíe serán procesados, y respondidos en su caso, por X e Y.
Si por ejemplo Z intenta establecer una conexión TCP con 10.0.0.1 recibirá dos
respuestas a su petición de conexión, y muy probablemente las incongruencias que
observe en las respuestas duplicadas le lleven a abortar el intento.
Redes 3-73Universidad de Valencia Rogelio Montañana
BOOTP (Bootstrap Protocol)
• Función análoga a RARP, pero:
– Permite suministrar todos los parámetros de
configuración al cliente, no solo la dir. IP
– El servidor y el cliente pueden estar en LANs
diferentes. Los mensajes BOOTP viajan dentro de
datagramas IP y por tanto pueden pasar por los routers
• En la LAN del cliente debe haber un agente
responsable de capturar la pregunta BOOTP
(broadcast) para reenviarla al servidor remoto
• A cada dirección MAC se le asigna una dirección
IP de forma estática (correspondencia biunívoca)
• Los mensajes BOOTP viajan en datagramas IP
Redes 3-74Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Funcionamiento de BOOTP
• El host cliente cuando arranca envía un ‘BOOTP request’ a
la dirección 255.255.255.255 (broadcast en la LAN) con
dirección de origen 0.0.0.0 (pues aun no sabe su IP)
• El servidor recibe el mensaje, busca en su tabla la MAC
del solicitante y si la encuentra prepara el ‘BOOTP reply’
• Para enviar el BOOTP reply en unicast la MAC del cliente
debe estar en la ARP cache del servidor, lo cual requiere
que el cliente responda a un ARP request. Pero el cliente
no puede responder pues aun no sabe su IP. Esto se
resuleve de una de las dos maneras siguientes:
– Enviar la respuesta en broadcast.
– Si el kernel lo permite el proceso BOOTP modifica ‘ilegalmente’
la tabla ARP y responde entonces en unicast.
Redes 3-75Universidad de Valencia Rogelio Montañana
A 165.12.32.5
A
Tabla BOOTP
A 165.12.32.5/2
4
Servidor BOOTP
4. b) B modifica su ARP cache para incluir en ella a A y le envía el BOOTP reply en
unicast
B
ARP cache
Funcionamiento de BOOTP
1
¿IP?
D.O.: 0.0.0.0 (A)
D.D.: 255.255.255.255 (F)
2
¿A?
4 a
IP 165.12.32.5/24
D.O.: 165.12.32.2 (B)
D.D.: 255.255.255.255 (F)
165.12.32.2
4 b
IP 165.12.32.5/24
D.O.: 165.12.32.2 (B)
D.D.: 165.12.32.5 (A)(F): Dirección MAC broadcast
Dirección MAC
3
¿165.12.32.5?
1. A lanza BOOTP request en broadcast preguntando su IP
2. B busca en su tabla la MAC de A. Encuentra que su IP es 165.12.32.5
3. B no puede enviar un datagrama a 165.12.32.5 porque no esta en su ARP cache;
tampoco puede enviar un ARP request pues A no responderá
4. a) B lanza BOOTP reply en broadcast, o bien
Redes 3-76Universidad de Valencia Rogelio Montañana
BOOTP con servidor remoto
• Si el servidor BOOTP es remoto algún equipo de
la LAN (normalmente un router) actúa como
BOOTP relay y redirige las ‘BOOTP request’ al
servidor
• El router anota en el BOOTP request su dirección;
así cuando vuelva el BOOTP reply sabe que lo ha
de distribuir por broadcast
• En la LAN del cliente tanto el BOOTP request
como el reply viajan normalmente en tramas
broadcast. En el resto de la red viajan en unicast
(transporte UDP).
Redes 3-77Universidad de Valencia Rogelio Montañana
LAN A
165.12.32.0/24
LAN B
165.12.40.0/24
LAN C
165.34.0.0/16
W X
U V Y
Tabla BOOTP
U 165.12.32.5/2
4
V 165.12.32.7/2
4
Y 165.34.56.3/1
6
Funcionamiento de BOOTP entre LANs
Z
165.12.32.1/24
165.12.40.1/24
165.34.0.1/16
BOOTP requests a 165.34.0.2
165.12.40.2/24
Servidor BOOTP
local
Tabla BOOTP
W 165.12.40.3/2
4
X 165.12.40.7/2
4
192.168.1.1/30
192.168.1.2/30
A 165.34.0.0/16 por 192.168.1.2
A 165.12.32.0/24 por 192.168.1.1
A 165.12.40.0/24 por 192.168.1.1
165.34.0.2/16
Servidor BOOTP
local y remoto
Redes 3-78Universidad de Valencia Rogelio Montañana
DHCP (Dynamic Host
Configuration Protocol)
• Es como BOOTP pero permite una asignación muy
flexible de las direcciones IP. La asignación puede ser:
– Manual. Fijada por el administrador de forma estática para cada
MAC, como en BOOTP.
– Automática. Es también estática, pero el servidor decide que IP
asigna a cada host cuando recibe la petición por primera vez
– Dinámica. La dirección se le asigna al host de un pool por un
tiempo limitado. Pasado ese tiempo la dirección se retira, salvo
que se renueve la petición. Permite reaprovechamiento de
direcciones.
• Usa el mismo mecanismo que BOOTP para acceder a
servidores en otras LANs
• Es lo más parecido a la autoconfiguración
Redes 3-79Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Parámetros BOOTP/DHCP
• Dirección IP del cliente
• Hostname del cliente
• Máscara de subred
• Dirección(es) IP de:
– Router(s)
– Servidor(es) de nombres
– Servidor(es) de impresión (LPR)
– Servidor(es) de tiempo
• Nombre y ubicación del fichero que debe usarse
para hacer boot (lo cargará después por TFTP)
Redes 3-80Universidad de Valencia Rogelio Montañana
s_FarmaciaSotano:
ht=ether:
sm=255.255.254.0:
ds=147.156.1.1 147.156.1.3 147.156.122.64:
dn=uv.es:
gw=147.156.16.1:
nt=147.156.1.3:
ts=147.156.1.3:
hn:
to=auto:
na=147.156.1.46:
infsecre2:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a21f8:ip=147.156.17.135
sdisco:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a24e7:ip=147.156.16.32
pfc7:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a35d3:ip=147.156.17.133
pfc5:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a35d8:ip=147.156.17.131
pfc6:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a35df:ip=147.156.17.132
sweb:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a44ab:ip=147.156.16.46
Configuración de un servidor BOOTP (o
DHCP con asignación manual de direcciones
Parámetros
comunes a
toda la subred
Redes 3-81Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Subnet 239.252.197.0 netmask 255.255.255.0 {
range 239.252.197.10 239.252.197.250;
default-lease-time 600 max-lease-time 7200;
option subnet-mask 255.255.255.0;
option broadcast-address 239.252.197.255;
option routers 239.252.197.1;
option domain-name-servers 239.252.197.2, 239.252.197.3;
option domain-name “isc.org”;
}
Host haagen {
hardware ethernet 08:00:2b:4c:59:23;
fixed-address 239.252.197.9;
filename “/tftpboot/haagen.boot”;
option domain-name-servers 192.5.5.1;
option domain-name “vix.com”;
}
Configuración de un servidor DHCP con
asignación dinámica de direcciones
Excepción
a la ‘regla’
Redes 3-82Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sumario
• Generalidades
• El Datagrama IP. Estructura de la cabecera
• Direcciones de red. Enrutamiento básico
• Subredes y superredes. Máscaras
• Protocolos de control y resolución de direcciones
• Fragmentación
• Protocolos de routing
• IPv6
Redes 3-83Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Fragmentación en IP
• El nivel de red ha de acomodar cada datagrama en una
trama (del nivel de enlace).
• Cada tecnología de nivel de enlace tiene un valor máximo
de paquete que puede aceptar, Ej.:
– Ethernet: 1500 bytes (DIX), 1492 (LLC-SNAP).
– Token Ring: 4440 bytes (4 Mb/s, THT 8 ms).
• Este valor máximo es la MTU (Maximum Transfer Unit).
• Si el datagrama no cabe se ha de fragmentar. Ej: datagrama
de 4000 bytes creado en red Token Ring que pasa a
Ethernet. El router ha de fragmentar
• A veces el host ha de fragmentar de entrada pues genera
datagramas demasiado grandes, ej: NFS construye
datagramas de 8 KB, incluso en Ethernet
Redes 3-84Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Nivel de enlace MTU (bytes)
PPP normal 1500
PPP bajo retardo 296
X.25 1600 (RFC 1356)
Frame Relay 1600 (normalmente)
Ethernet DIX 1500
Ethernet LLC-SNAP 1492
Token Ring 4 Mb/s 4440 (THT 8ms)
Classical IP over
ATM
9180
MTU de algunos medios a nivel de enlace
Redes 3-85Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Cab. ABCDEF GHIJKL MNOP
Cab. ABCDEF
Token
Ring
E-net
DIX
Cab. GHIJKL Cab. MNOP
PPP Bajo
Retardo
Cab. M Cab. N Cab. O Cab. P
Fragmentación múltiple
Redes 3-86Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Fragmentación en IP
• Los fragmentos reciben la misma cabecera que el
datagrama original salvo por los campos ‘Longitud Total’,
‘MF’ y ‘Desplazamiento del Fragmento’.
• Los fragmentos de un mismo datagrama se identifican por
el campo ‘Identificación’.
• Todos los fragmentos, menos el último, tienen a 1 el bit
MF (More Fragments).
• La unidad básica de fragmentación es 8 bytes. Los datos se
reparten en tantos fragmentos como haga falta, todos
múltiplos de 8 bytes (salvo quizá el último).
• Toda red debe aceptar un MTU de al menos 68 bytes. El
mínimo recomendado es de 576 bytes.
Redes 3-87Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Id Long DF MF Desplaz. Datos
Fragmento 1 XXX 1500 0 1 0 ABCDEF
Fragmento 2 XXX 1500 0 1 185 GHIJKL
Fragmento 3 XXX 1060 0 0 370 MNOP
Datagrama
Original
XXX 4020 0 0 0 ABCDEF GHIJKL
MNOP
Fragm. 3a XXX 292 0 1 370 M
Fragm. 3b XXX 292 0 1 404 N
Fragm. 3c XXX 292 0 1 438 O
Fragm. 3d XXX 244 0 0 472 P
Ejemplo de fragmentación múltiple
Token
Ring
E-net
DIX
PPP
Bajo
Retardo
Los bytes se cuentan en grupos de 8 bytes
Redes 3-88Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Bit DF (Don’t Fragment)
• Indica que ese datagrama no se debe
fragmentar. Ej.: ping –f (windows).
• Se usa:
– Cuando un host no está capacitado para
reensamblar (ej.: estaciones ‘diskless’).
– En la técnica de descubrimiento de la MTU del
trayecto o ‘Path MTU discovery’.
Redes 3-89Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Token
Ring
A
B
Ethernet
1: A envía a B un paquete
de 4020 bytes con DF=1.
4020 DF
X
2: X descarta el paquete y responde a
A con un ICMP ‘destino inaccesible’
indicando que si hubiera sido de
1500 o menos habría pasado.
Max 1500
3: A fragmenta la información
y a partir de ahora no mandará
a B paquetes de más de 1500
bytes. Sigue usando el bit DF.
1060 DF 1500 DF1500 DF
Funcionamiento del ‘Path MTU discovery’
Paquete normal
Mensaje ICMP
Redes 3-90Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Preguntas sobre fragmentación
¿Cual es el tamaño mínimo posible de MTU en una
red para que puedan pasar por ella datagramas IPv4?
En caso de fragmentación las opciones de la cabecera
IP (record route, timestamp, strict source route y loose
source route), ¿han de copiarse en todos los fragmentos
o solo en uno?
Cuando se emite un datagrama IP, ¿se ha de marcar
siempre el campo Identificación, o solo cuando el
datagrama se vaya a fragmentar?
Redes 3-91Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Preguntas sobre fragmentación
Si un fragmento se pierde el host receptor no podrá
reensamblar el datagrama original; ¿cuanto tiempo
esperará el host antes de considerar que se ha perdido
y descartar los demás fragmentos?
Un datagrama de 4020 bytes pasa de una red Token Ring con
THT 8 ms (MTU 4400) a una Ethernet (MTU 1500) y
después pasa por un enlace PPP con bajo retardo (MTU
296). Si ese mismo datagrama pasara directamente de la red
Token Ring al enlace PPP (sin pasar por la red Ethernet)
¿habría alguna diferencia en la forma como se produce la
fragmentación?
Redes 3-92Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sumario
• Generalidades
• El Datagrama IP. Estructura de la cabecera
• Direcciones de red. Enrutamiento básico
• Subredes y superredes. Máscaras
• Protocolos de control y resolución de direcciones
• Fragmentación
• Protocolos de routing
• IPv6
Redes 3-93Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Protocolos de Routing
• Protocolos de routing dentro de un AS
• Concepto de Sistema Autónomo (AS)
• Protocolos de routing entre ASes
• Arquitectura de Internet y puntos neutros de
interconexión
Redes 3-94Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Protocolos de routing
• Vector distancia
– RIP
– IGRP y EIGRP
– BGP (entre Sistemas Autónomos)
• Estado del enlace
– IS-IS
– OSPF
Redes 3-95Universidad de Valencia Rogelio Montañana
RIP (Routing Information Protocol)
• Sufre los problemas típicos del vector distancia (cuenta a
infinito)
• Solo útil en redes pequeñas (5-10 routers)
• Métrica basada en número de saltos únicamente. Máximo
15 saltos
• La información se intercambia cada 30 segundos. Los
routers tienden a sincronizarse y la red se bloquea cuando
ocurre el intercambio.
• RIPv1 no soporta subredes ni máscaras de tamaño variable
(sí en RIPv2)
• No permite usar múltiples rutas simultáneamente (algunas
versiones sí)
• Es bastante habitual en máquinas UNIX
Redes 3-96Universidad de Valencia Rogelio Montañana
IGRP (Interior Gateway Routing
Protocol) y EIGRP (Enhanced IGRP)
• Protocolos propietarios de Cisco
• Resuelven muchos de los problemas de RIP
– Métrica sofisticada
– Reparto de tráfico entre múltiples rutas
• Incluyen soporte multiprotocolo
• Mejoras de EIGRP sobre IGRP
– Soporta subredes
– Solo transmite modificaciones
• Se utilizan en muchas redes (ej. UV)
Redes 3-97Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Métrica por defecto de IGRP/EIGRP
Métrica = bandwidth + delay
Donde:
– bandwidth = 2,56*109
/ (ancho de banda en Kb/s)
– delay = 25,575 * (retardo en microsegundos)
El retardo de un trayecto se calcula como la suma de los retardos de los enlaces.
Para el ancho de banda se considera el enlace de menor caudal únicamente
• La métrica aumenta con el retardo y disminuye con el ancho de banda.
• Ej.: ruta que pasa por dos enlaces, uno de 128 y el otro de 64 Kb/s, ambos
con delay=20 ms
– Bw = 2,56*109
/ 64 = 40.000.000
– Delay = 25,575 * (20.000 + 20.000) = 1.023.000
– Métrica = 41.023.000
• Mediante fórmulas más complejas se puede tomar en cuenta también la carga
y la fiabilidad del trayecto, pero normalmente no se hace
Redes 3-98Universidad de Valencia Rogelio Montañana
OSPF (Open Shortest Path First)
• Desarrollado por el IETF entre 1988-1990
• Basado en estado del enlace, algoritmo de Dijkstra
• Dos niveles jerárquicos (áreas):
– Area 0 o backbone (obligatoria)
– Areas adicionales (opcionales)
• Resuelve los problemas de RIP:
– Rutas de red, subred y host (máscaras de tamaño
variable)
– Admite métricas complejas, como EIGRP. En la
práctica se usa solo ancho de banda y retardo (como en
EIGRP)
– Reparte tráfico entre múltiples rutas
• Las rutas óptimas pueden no ser simétricas.
Redes 3-99Universidad de Valencia Rogelio Montañana
• Clases de routers en OSPF:
– Routers backbone: los que se encuentran en el área 0
– Routers internos: pertenecen únicamente a un área
– Routers frontera de área: los que conectan dos o mas áreas
(una de ellas necesariamente el backbone)
– Routers frontera de AS: los que conectan con otros ASes.
Pueden estar en el backbone o en cualquier otra área
• Tipos de rutas en OSPF:
– Intra-área: las determina directamente el router
– Inter-área: se resuelven en tres fases:
• Ruta hacia el router backbone en el área
• Ruta hacia el área de destino en el backbone
• Ruta hacia el router en el área de destino
– Inter-AS: se envían al router frontera de AS más próximo
(empleando alguna de las dos anteriores).
Redes 3-100Universidad de Valencia Rogelio Montañana
A otros
ASes
Router
Backbone
Router Frontera
de Sistema Autónomo
Router
Frontera de Area
Router Interno
Area 0
(Backbone)
Area 1
Area 2
Ruta intra-área: D-G-H
Ruta inter-área: F-C,C-A-D,D-G-H
Ruta inter-AS: A-D,D-G-H, H-...
Funcionamiento de OSPF
A
F
G H
E
D
B
C
Redes 3-101Universidad de Valencia Rogelio Montañana
A
E
D C
B
A
E
D C
B
Sin router designado (RIP) Con router designado (OSPF)
Si hay varios routers en una red multiacceso (LAN, X.25, FR o ATM) uno de
ellos actúa como designado y es el único que intercambia información con los
demás:
A EDCB
Router designado en OSPF
Redes 3-102Universidad de Valencia Rogelio Montañana
IS-IS
(Intermediate System- Intermediate System)
• Intermediate-System significa router en
‘ISOese’ (host es ES, End System)
• Muy similar a OSPF, pero no es estándar
Internet. Es estándar ISO (OSI)
• Soporte Multiprotocolo (routing integrado).
OSPF no lo tiene.
• Es el protocolo habitual en las grandes
redes (ISPs). Se utiliza en RedIRIS, por
ejemplo.
Redes 3-103Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Protocolo Algoritmo Subredes Métrica
compleja
Notifica
Actualiz.
Niveles
jerárquicos
Estándar
RIPv1 Vector
Distancia
NO NO NO NO SI
RIPv2 Vector
Distancia
SI NO NO NO SI
IGRP Vector
Distancia
NO SI NO NO NO
EIGRP Vector
Distancia
SI SI SI NO NO
OSPF Estado
Enlace
SI SI SI SI SI
(Internet)
IS-IS Estado
Enlace
SI SI SI SI SI (ISO)
Protocolos de routing de Internet
Redes 3-104Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Mecanismo de enrutado de paquetes
• Los paquetes se enrutan de acuerdo con su
dirección de destino. La dirección de origen no
se toma en cuenta para nada.
• Si al enrutar un paquete el router descubre que
existen varias rutas posibles para llegar al
destino aplica tres criterios de selección, por este
orden:
1. Usar la ruta de máscara más larga
2. Usar la ruta de distancia administrativa menor
3. Usar la ruta de métrica menor
Redes 3-105Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Máscara más larga
• Supongamos que se han declarado las siguientes rutas
estáticas:
a) ip route 172.16.32.0 255.255.254.0 10.0.0.1
b) ip route 172.16.32.0 255.255.255.0 10.0.0.2
c) ip route 172.16.32.0 255.255.255.128 10.0.0.3
• Al tener máscaras diferentes las tres rutas son diferentes y se
incorporan todas ellas en la tabla de rutas
• Pregunta: ¿Por donde se enviará un datagrama dirigido a
172.16.32.1?
• Respuesta: por 10.0.0.3 pues la ruta c) es la que tiene una
máscara más larga
• El orden como se introducen las rutas en una configuración no
tiene ninguna importancia. Lo único que cuenta es la longitud
de la máscara.
Redes 3-106Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Distancia administrativa
• La distancia administrativa es un mecanismo para resolver
el conflicto que se presenta cuando hay dos rutas hacia un
mismo destino, conocidas por dos mecanismos diferentes.
Ejemplos:
– Un router que está ejecutando RIP e IGRP recibe rutas a un mismo
destino por ambos protocolos.
– Un router que ejecuta OSPF recibe un anuncio de una ruta para la
que se le ha configurado una ruta estática.
• Siempre se da preferencia a la ruta que tiene una distancia
administrativa menor
• Las distancias administrativas reflejan la confianza relativa
que nos merece un protocolo de routing frente a otro
Redes 3-107Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Distancias administrativas por defecto en
routers cisco
Mecanismo como se conoce la
ruta
Distancia
administrativa
Red directamente conectada 0
Ruta estática 1
Sumarizada de EIGRP 5
BGP externa 20
EIGRP 90
IGRP 100
OSPF 110
IS-IS 115
RIP 120
EGP 140
Routing bajo demanda 160
EIGRP externo 170
BGP interno 200
Desconocido 255
Si se modifican los valores por defecto hay que hacerlo con cuidado
y de forma consistente en toda la red (se pueden producir bucles)
Las rutas con distancia
255 no se utilizan
Redes 3-108Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejemplo de uso de la distancia
administrativa
• Se puede cambiar la distancia administrativa de un
protocolo determinado.
• También se puede cambiar, de forma individualizada,
la distancia administrativa de una ruta estática.
Ejemplo: queremos configurar una ruta por defecto de
emergencia, de forma que solo actúe cuando un
destino determinado no se nos anuncia por ningún
protocolo de routing. Para ello le asignamos distancia
201:
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 4.4.4.4 201
Esta ruta solo se aplicará como último recurso
cuando fallen todas las demás.
Redes 3-109Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Métrica menor
• Dadas dos rutas de igual máscara e igual distancia
administrativa siempre se elige la de métrica más baja
• Solo se balancea tráfico entre dos rutas cuando su métrica es
idéntica (salvo que se haya modificado la varianza)
• Las métricas peores quedan en reserva por si falla la mejor.
Son lo que se denomina ‘sucesores factibles’
• Cada protocolo de routing maneja métricas diferentes, por lo
que los valores de diferentes protocolos no son comparables.
Como normalmente los protocolos tienen distancias
administrativas diferentes la comparación de métricas solo
suele hacerse entre rutas obtenidas por el mismo protocolo
Redes 3-110Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Mecanismo de enrutado: resumen
RIP
IGRP
Rutas
Estáticas
Instalar rutas;
elegir ganador en
base a distancia
administrativa
Tabla de
rutas
Proceso de
enrutado
Utilizar la ruta
de máscara
más largaRIP
IGRP
Procesos
de routing
Seleccionar rutas
óptimas en base
a la métrica
Configuración
manual
Flujo de
paquetes
entrantes
A la cola de la
interfaz de
salida
Redes 3-111Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sistema Autónomo
• Un Sistema Autónomo (AS) está formado por un conjunto de
routers que tienen:
– Un protocolo de routing común (posiblemente también rutas
estáticas)
– Una gestión común
• Normalmente cada ISP tiene al menos un sistema autónomo (a
veces varios).
• También las grandes organizaciones (las que están conectadas a
más de un proveedor).
• El AS se identifica por un número de 16 bits. Los números de AS
los asignan los RIR (Registros Regionales).
• Los valores del 64512 al 65535 están reservados para uso privado
(RFC 1930). Equivalen a las direcciones privadas
• Ejemplos de AS: RedIRIS: 766. Univ. Valencia: 65432
Redes 3-112Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Protocolo de routing externo (entre ASes):
BGP (Border Gateway Protocol)
• Necesario incluir factores ‘políticos’ en el cálculo
de rutas entre ASes. Requiere otros protocolos.
• Hasta 1990 se usaba EGP (Exterior Gateway
Protocol).
• En 1989 se desarrolló BGP. Hoy se usa la versión
4 (BGP-4 incluye soporte de CIDR)
• Usado por prácticamente todos los proveedores de
Internet en la comunicación de rutas entre ASes.
Redes 3-113Universidad de Valencia Rogelio Montañana
BGP (Border Gateway Protocol)
• Algoritmo de vector distancia modificado: además
de la interfaz y el costo se incluye la ruta completa
en cada caso.
• El router descubre y descarta las rutas que pasan
por él mismo. Así evita el problema de la cuenta a
infinito.
• La métrica suele ser la más simple posible:
número de saltos.
• Permite introducir restricciones o reglas
‘políticas’. Una ruta que viola estas reglas recibe
una distancia infinito.
Redes 3-114Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Red con BGP
Int. Dist. Ruta
i 3 BAEH
j 4 CGIH
k 2 GIH
m 4 CGIH
Rutas descartadas
BA C
E
i
j
k
D
AS 1
H
AS 8
I
AS 9
AS 2
F
AS 6
AS 3
G
AS 7
AS 5
m
AS 4
Ruta óptima de C a H.
Información recibida por
C de sus vecinos:
Ruta óptima
EL AS 6 intercambia tráfico con AS 3 y AS 8, pero no acepta
tráfico de tránsito. Para ello F oculta su conexión con C cuando
se anuncia a H y su conexión con H cuando se anuncia a C
Tr
Tr
ISP U
ISP X
ISP V
ISP W
ISP Y ISP Z
Redes 3-115Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Redes 3-116Universidad de Valencia Rogelio Montañana
65432
(UV)
Redes 3-117Universidad de Valencia Rogelio Montañana
ISP de
tránsito
ISP
nacional
ISP
regional
ISP
local
ISP de
tránsito
ISP de
tránsito
ISP
nacional
ISP
nacional
ISP
nacional
ISP
regional
ISP
regional
ISP
regional
ISP
regional
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
Proveedor
Cliente
Modelo jerárquico de Internet
Redes 3-118Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Telefónica
BT
La interconexión en otro país supone un
uso innecesario de enlaces internacionales
Washington
Intercambio de tráfico entre ISPs en otro país
Redes 3-119Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Puntos neutros de interconexión
• Los puntos de interconexión (o puntos neutros)
permiten el fácil intercambio de tráfico entre ISPs.
• También se llaman CIX (Commercial Internet
Exchange)
• El hecho de que dos ISPs estén conectados al
mismo CIX no implica necesariamente que
intercambien tráfico. Algunos CIX requieren que
cada ISP establezca sus propios acuerdos de
‘peering’
Redes 3-120Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Red IP cliente
Exchange
Red IP cliente
ISP
ISP
ISPISP
Exchange Exchange
ExchangeISP
ISP
Red IP cliente
Red IP clienteRed IP cliente
Clientes dialup
Cliente Cliente
ProveedorProveedor Peer
Peer
Acuedo de
Peering
Servicio al
por mayor
Servicio
minorista
Interconexiones y relaciones en Internet
Redes 3-121Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Puntos neutros de interconexión en España
Nombre Ubicación Creación URL Proveedores
Espanix Madrid 2/1997 www.espanix.net 33
Catnix Barcelona 6/1999 www.catnix.net 10
Galnix Santiago de
Compostela
7/2002 www.galnix.net 6
NAP Madrid 9/2002 www.napmadrid.com ?
Mad-IX Madrid 3/2003 www.mad-ix.net 7
Euskonix Bilbao 6/2003 www.euskonix.com 7
Redes 3-122Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Esquema de GALNIX
Redes 3-123Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Acuerdos de peering en ESPANIX
Redes 3-124Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Sumario
• Generalidades
• El Datagrama IP. Estructura de la cabecera
• Direcciones de red. Enrutamiento básico
• Subredes y superredes. Máscaras
• Protocolos de control y resolución de direcciones
• Fragmentación
• Protocolos de routing
• IPv6
Redes 3-125Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Protocolo IPv6
• Desarrollado fundamentalmente para
resolver el problema de escasez de
direcciones de IPv4
• De paso se incorporaron mejoras en
seguridad, eficiencia, calidad de servicio,
tráfico multicast, etc.
• Especificado en RFC 1883 (12/1995),
modificado (campo DS) en RFC 2460
(12/1998)
Redes 3-126Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Objetivos de IPv6
• Direcciones: Pasa a direcciones de 128 bits.
• Eficiencia: Simplifica cabeceras. Omite checksum.
Estructura jerárquica, reduce tablas de routing.
• Seguridad: Incorpora mecanismos de privacidad y
validación mediante criptografía
• Calidad de Servicio: Previsto soporte de tráfico en tiempo
real.
• Multicast: Mejora soporte.
• Sencillez: posibilidad de autoconfiguración de equipos
• Movilidad: Permite movilidad manteniendo dirección.
• Evolución: Contempla mecanismo para futuras opciones.
• Compatibilidad: puede coexistir con IPv4
Redes 3-127Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Principales novedades de IPv6
• Autoconfiguración y movilidad: el host asigna los 8
últimos bytes (dir. EUI-64) y toma los 8 primeros del
router.
• Posibilidad de envíos unicast, multicast y anycast
• Eficiencia (se suprime el checksum)
• Opciones encadenadas: reemplazan al campo
opciones, con lo que se simplifica el proceso en cada
router y da un mecanismo que permite extenderlas.
• Fragmentación en ruta: prohibida. Todos los nodos
han de soportar MTU mínima de 1280 bytes.
Redes 3-128Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Versión DS Etiqueta de flujo
Longitud de carga útil Sig. Cabecera Límite saltos
Dirección de origen
(16 bytes)
Dirección de destino
(16 bytes)
Version Lon.Cab. DS Longitud total
Identificación X D
F
M
F
Desplazamiento
fragmento
Tiempo de vida Protocolo Checksum
Dirección de origen
Dirección de destino
Opciones
Cabecera IPv6
Cabecera IPv4
40 bytes
20 bytes
Redes 3-129Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Autoconfiguración en IPv6
• En la autoconfiguración el host construye su
propia dirección a partir de dos partes:
– La parte red (8 bytes) que le indica el router
– La parte host (8 bytes) es su dirección MAC extendida
o EUI-64 (Extended Unique Identifier). La crea a partir
de su propia MAC de 6 bytes.
• Si el host no tiene MAC se inventa un
identificador al azar (con suerte no coincidirá con
ningún otro de la red).
• También es posible asignar manualmente una
dirección cualquiera al host
Redes 3-130Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Conversión de EUI-48 a EUI-64
OUI Equipo
3 5
Conversión EUI-48 → EUI-64 para IPv6:
xxxxxx00 cd ef gh ij kl
xxxxxx10 cd ef 0xFF 0xFE gh ij kl
Bit I/G (Individual/Grupo) 0/1
Bit G/L (Global/Local) 0/1. (Este bit se cambia al hacer la conversión)
Formato EUI-64 (IEEE):
Redes 3-131Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Autoconfiguración en IPv6
2
Host IPv6
MAC: 0008:0267:5cca
EUI-64: 0208:02ff:fe67:5cca
IPv6: ??
1: Mensaje (multicast a
todos los routers IPv6):
¿Me podeis decir el
prefijo de esta red?
1
Router IPv6
Prefijo red: 2001:0720:1014:00022: Respuesta (unicast):
El prefijo es
2001:720:1014:2
3: Entonces mi dirección IPv6 debe ser
2001:720:1014:2:208:2ff:fe67:5cca
Redes 3-132Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Direcciones IPv6
• Inicialmente propuestas de 8, 16 y 20 bytes
• 8 bytes: suficiente, pero no habría permitido
autoconfiguración con dirección MAC
• 20 bytes: formato OSI (protocolo CLNP).
Impopular por ser OSI
• 16 bytes: fue la solución aceptada
Redes 3-133Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Direcciones IPv6
• Dirección IPv6 en decimal:
128.0.0.0.0.0.0.0.1.35.69.103.137.171.205.239
• La misma en hexadecimal:
8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF
• Los ceros a la izquierda pueden omitirse; si uno o más
grupos son todo cero se puede abreviar con dobles dos
puntos:
8000::123:4567:89AB:CDEF
• Para direcciones IPv4 se puede usar la notación decimal con
puntos simples:
::147.156.11.11
Redes 3-134Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Prefijo (binario) Uso
0000 0000 Reservado (incluye IPv4)
0000 0001 No asignado
0000 001 Direcciones OSI NSAP
0000 010 Direcciones IPX de Novell Netware
0000 011, 0000 1, 0001 No asignado
001 Direcciones globales unicast agregables
010, 011, 100, 101 No asignado
110, 1110, 1111 0, 1111 10 No asignado
1111 110, 1111 1110 0 No asignado
1111 1110 10 Direcciones privadas para enlaces
1111 1110 11 Direcciones privadas
1111 1111 Direcciones multicast
Clases de direcciones IPv6
(RFC 2373, 7/1998)
Redes 3-135Universidad de Valencia Rogelio Montañana
FP TLA Res NLA SLA Interface ID
Toplogía pública Toplogía de
organización
Interfaz
Parte red Parte host
Direcciones unicast agregables en IPv6
Formato estándar
FP TLA Sub TLA Res NLA SLA Interface ID
Toplogía pública Toplogía de
organización
Interfaz
Parte red Parte host
Formato RIPE
3
3
8 24 16 6413
13 6 13 641613
FP: Format Prefix (siempre 001)
TLA: Top Level Agregator
NLA: NExt Level Agregator
SLA: Site level Agregator
RIPE
16 bits
(2001)
RedIRIS
19 bits
(0720)
UV
13 bits
(1014)
Interno
16 bits
Redes 3-136Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Opciones en IPv6
Cabecera TCP
+ Datos
Cabecera IPv6
Siguiente Cab. = TCP
Cabecera TCP
+ Datos
Fragmento de
Cab. TCP + Datos
Cabecera IPv6
Siguiente Cab.
= Routing
Cabecera IPv6
Siguiente Cab.
= Routing
Cabecera Routing
Siguiente Cab. = TCP
Cabecera Routing
Siguiente Cab.
= Fragment.
Cabecera Fragment.
Siguiente Cab. = TCP
Las opciones se expresan como cabeceras adicionales encadenadas
Redes 3-137Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Situación actual de IPv6
• Red experimental a nivel mundial (6Bone) desde
1995 mediante túneles.
• Las principales redes académicas del mundo
participan en 6Bone.
• Decepción respecto a las expectativas que había en
1995-96. La mayoría de las mejoras de IPv6 se
han incorporado por un proceso evolutivo en IPv4
• Fabricantes e ISPs han mostrado poco (o nulo)
interés por IPv6.
Redes 3-138Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Mejoras recientes en IPv4
(o porqué no ha tenido más éxito IPv6)
• Direcciones: NAT (Network Address Translation),
Proxies, Cortafuegos, direcciones privadas (RFC 1918).
• Reducción tablas de routing: CIDR (RFC 1817, 8/1995)
• Seguridad: IPSEC (RFC 2410, 11/1998).
• Calidad de Servicio: Intserv (RFC 1633, 6/1994) y
Diffserv (RFC 2475, 12/1998)
• Multicast: ámbito administrativo: RFC2365 (7/1998)
• Movilidad: DHCP (RFC 1534) y soluciones propietarias
• Autoconfiguración: DHCP
Redes 3-139Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Agotamiento del espacio de direcciones IPv4
(predicciones más recientes)
232
Redes 3-140Universidad de Valencia Rogelio Montañana
De Internet Protocol Journal Sept-2005
Redes 3-141Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicios
Redes 3-142Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 2
• Tres routers unidos por tres líneas de 64
Kb/s
• Discutir diferencia entre routing dinámico o
estático desde el punto de vista de:
– Fiabilidad
– Eficiencia
Redes 3-143Universidad de Valencia Rogelio Montañana
•Fiabilidad: Con Routing dinámico en caso de fallo de una línea el
tráfico se reencamina por la ruta alternativa.
•Eficiencia: Routing dinámico permite repartir tráfico entre varios
caminos posibles (no con RIP)
B
A
C
Ejercicio 2
64 Kb/s
64 Kb/s
64 Kb/s
Redes 3-144Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 3
P: Un datagrama con la opción source routing
se fragmenta. ¿Deberá copiarse esta opción
en todos los fragmentos o solo en el
primero?
R: Para que todos los fragmentos sigan la
misma ruta la opción source routing ha
de copiarse en todos ellos.
Redes 3-145Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 4
P: En IPv6 se modifica de forma sustancial la
cabecera del datagrama debido al aumento de
longitud de las direcciones (de 32 a 128 bits).
¿Como afecta esto a los puentes transparentes? ¿Y
a los puentes con encaminamiento desde el
origen?
R: De ninguna forma. Los puentes solo manejan
direcciones MAC (que no cambian en IPv6). Desde
el punto de vista de los puentes la cabecera IP
forma parte de los datos.
Redes 3-146Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 5
P: Diga cuales de los siguientes protocolos permiten
la asignación dinámica de direcciones:
BOOTP DHCP RARP
ARP PPP SLIP
R: DHCP y PPP
Redes 3-147Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 8
Internet
147.156.1.11/17
147.156.147.129/27
147.156.0.0-127.255
147.156.147.128-159
192.168.1.1/30
192.168.1.5/30
192.168.1.2/30
192.168.1.6/30
130.206.211. 6/30
147.156.147.130
130.206.211.174
A 130.206.211.174/32 por 147.156.147.130
A 147.156.198.0/23 por 192.168.1.2
A 147.156.198.0/23 por 192.168.1.6
A 193.145.246.0/24 por 147.156.15.9
A 150.208.0.0/16 por 130.206.211.6
A 0.0.0.0/0 por 130.206.211.1
A 127.0.0.1/32 por Null0
130.206.211.5/30
147.156.15.9
IATA
193.145.246.0/24
E0
E1
S1
S0
UJI
150.208.0.0/16
130.206.211. 1/30130.206.211.2/30
S2
S3
147.156.198.0-199.255
Balanceo de tráfico
Redes 3-148Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 9
• Suprimimos ruta por defecto.
• Enviamos datagrama de 147.156.147.132 a
138.247.12.32. Que sucede?
R: El router descarta el datagrama y devuelve ‘ICMP
Destination Unreachable’ al emisor
• Ahora enviamos datagrama de 138.247.12.32 a
147.156.147.132. Que sucede?
R: El datagrama llega correctamente
Redes 3-149Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 11
194.125.1.63/26
E0
E1
S0
S1195.0.0.195/25
195.0.0.128-255
194.125.1.0-63
Dirección de host inválida
(Broadcast de la subred)
195.100.1.2/30
195.100.1.0-3
197.160.1.1/30
197.160.1.0-3
A 157.34.33.0/32 por 195.0.0.199
A 160.87.34.0/21 por 195.100.1.1
A 198.0.0.0/15 por 197.160.1.2
A 0.0.0.0/0 por 195.100.1.1Agregación de
direcciones (CIDR)
Dirección de red inválida
(parte host ≠ 0)
160.87.34.0: 10100000.01010111.00100010.00000000
Máscara: 11111111.11111111.11111000.00000000
194.125.1.63: ---.----.---.00111111
Máscara: 255.255.255.11000000
Redes 3-150Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 12
Internet
Madrid Barcelona
Sevilla
Bilbao
128 Kb/s
256 Kb/s 128 Kb/s
128 Kb/s
100
ord.
20
ord.
50
ord.
25
ord.
Red 194.100.100.0/24
Redes 3-151Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 12
Oficina Subred Máscara Rango Direcc.
útiles
Madrid 194.100.100.0/25 255.255.255.12
8
194.100.100.0-127 126
Barcelona 194.100.100.128/2
6
255.255.255.19
2
194.100.100.128-
191
62
Bilbao 194.100.100.192/2
7
255.255.255.22
4
194.100.100.192-
223
30
Sevilla 194.100.100.224/2
7
255.255.255.22
4
194.100.100.224-
255
30
Reparto de las direcciones (subnet-zero)
Redes 3-152Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 12
Internet
Ma Ba
Se
Bi
194.100.100.1/25
192.168.1.2/30
192.168.2.1/30
192.168.3.1/30
Red 194.100.100.0/25
Red 194.100.100.224/27
Red 194.100.100.128/26 Red 194.100.100.192/27
A 194.100.100.128/26 por 192.168.2.2
A 194.100.100.192/27 por 192.168.2.2
A 194.100.100.224/27 por 192.168.3.2
A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.1
A 127.0.0.1/32 por Null0
192.168.2.2/30
192.168.3.2/30
192.168.1.1/30
Redes 3-153Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ejercicio 13
• Empresa con una LAN y dos redes IP:
– 199.199.199.0/24, Proveedor X, lento
– 200.200.200.0/24, Proveedor Y, rápido
• Se quiere conectar unos ordenadores a
través del proveedor X y otros a través del
proveedor Y
• Estudiar posibilidad de utilizar uno o dos
routers
Redes 3-154Universidad de Valencia Rogelio Montañana
199.199.199.1/24
200.200.200.1/24
Proveedor X
Proveedor Y
192.168.1.5/30
192.168.2.5/30
A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.6
A 0.0.0.0/0 por 192.168.2.6
Solución con un router
Red 199.199.199.0/24
Rtr 199.199.199.1
Red 200.200.200.0/24
Rtr 200.200.200.1
192.168.1.6/30
192.168.2.6/30
Reparto de tráfico entre proveedores
Posibilidad de caminos asimétricos
Posibilidad de rechazo de datagramas
A 200.200.200.0/24 por 192.168.2.5
A 199.199.199.0 por Internet
A 199.199.199.0/24 por 192.168.1.5
A 200.200.200.0/24 por Internet
Ejercicio 13
Internet
Redes 3-155Universidad de Valencia Rogelio Montañana
199.199.199.1/24
200.200.200.2/24
Proveedor X
Proveedor Y
192.168.1.5/30
Red 199.199.199.0/24
Rtr 199.199.199.1
Red 200.200.200.0/24
Rtr 200.200.200.1
Solución con dos routers
200.200.200.1/24
199.199.199.2/24 192.168.2.5/30
A 0.0.0.0/0 por 192.168.2.6
A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.6
192.168.2.6/30
192.168.1.6/30
Internet
A 200.200.200.0/24 por 192.168.2.5
A 199.199.199.0/24 por Internet
A 199.199.199.0/24 por 192.168.1.5
A 200.200.200.0/24 por Internet
Ejercicio 13
Redes 3-156Universidad de Valencia Rogelio Montañana
IP:130.206.212.7/24
Rtr: 130.206.212.1
IP: 130.206.220.5/24
Rtr: 130.206.220.1
IP:130.206.212.1/24
IP:130.206.220.1/24
Switch LAN
Red B
Red E
Red F
Red C
Red A
Red D
Ping 130.206.220.5
Indique todas las tramas ethernet que genera el comando ping.
Todos los equipos se acaban de encender.
Problema examen junio 2000
Redes 3-157Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Ping 130.206.220.5
Solución Problema examen junio 2000
A
C
B
MAC
orig.
MAC
dest.
Ethertype Mensaje
A FF ARP
(806)
ARP Req. ¿quién es 130.206.212.1?
B A ARP
(806)
ARP Resp. 130.206.212.1 es B
A B IP (800) ICMP ECHO Req. Para 130.206.220.5
C FF ARP
(806)
ARP Req. ¿quién es 130.206.220.5?
D C ARP
(806)
ARP Resp. 130.206.220.5 es D
C D IP (800) ICMP ECHO Req. para 130.206.220.5
D C IP (800) ICMP ECHO Reply para 130.206.212.7
B A IP (800) ICMP ECHO Reply para 130.206.212.7
IP:130.206.212.7/24
Rtr: 130.206.212.1
IP: 130.206.220.5/24
Rtr: 130.206.220.1
IP:130.206.212.1/24
IP:130.206.220.1/24
Switch LAN
Red B
Red E
Red F
Red C
Red A
Red D
D
Redes 3-158Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Suceso Trama Red Emitida por Recibida por
1 1 B A Broadcast
2.1 1 A Sw LAN Broadcast
2.2 1 C Sw LAN Broadcast
3 2 C B Sw LAN
4 2 B Sw LAN A
5 3 B A Sw LAN
6 3 C Sw LAN B
7 4 D C Broadcast
8 4 E Sw LAN Broadcast
9 4 F Sw LAN Broadcast
IP:130.206.212.7/24
Rtr: 130.206.212.1
IP: 130.206.220.5/24
Rtr: 130.206.220.1
IP:130.206.212.1/24
IP:130.206.220.1/24
Switch LAN
Red B
Red E
Red F
Red C
Red A
Red D
Suceso Trama Red Emitida por Recibida por
10 5 F D Sw LAN
11 5 E Sw LAN Sw LAN
12 5 D Sw LAN C
13 6 D C Sw LAN
14 6 E Sw LAN Sw LAN
15 6 F Sw LAN D
16 7 F D Sw LAN
17 7 E Sw LAN Sw LAN
18 7 D Sw LAN C
19 8 C B Sw LAN
20 8 B Sw LAN A
A
B
C
D
Ping 130.206.220.5
Solución Problema examen junio 2000: tramas totales
Redes 3-159Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Chicago Madrid
193.1.1.130
193.1.1.194
193.1.1.2
193.1.1.66
T1
128 Kb/s
B
C
D
A
X
W
Z
Y
Aplicación Subred
Datos normales 193.1.1.128/2
6
Voz sobre IP 193.1.1.192/2
6
Aplicación Subred
Datos normales 193.1.1.0/26
Voz sobre IP 193.1.1.64/26
Problema examen septiembre 2000
Solo tráfico VoIP
(Y-W)
Resto tráfico
(X-Z,X-W,Y-Z)
Redes 3-160Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Chicago Madrid
193.1.1.130/26
Rtr: 193.1.1.129
193.1.1.194/26
Rtr: 193.1.1.193
193.1.1.2/26
Rtr: 193.1.1.1
193.1.1.66/26
Rtr: 193.1.1.65
T1
128 Kb/s
B
C
D
A
X
W
Z
Y
193.1.1.193/26
193.1.1.131/26
193.1.1.65/26
193.1.1.3/26
192.168.1.5/30
192.168.1.6/30
193.1.1.129/26
193.1.1.195/26
193.1.1.1/26
193.1.1.67/26
192.168.1.1/30 192.168.1.2/30
A 193.1.1.0/25 por 192.168.1.2
A 193.1.1.128/25 por 192.168.1.1
A 193.1.1.64/26 por 192.168.1.6
A 193.1.1.0/26 por 193.1.1.129
A 193.1.1.192/26 por 192.168.1.5
A 193.1.1.128/26 por 193.1.1.1
Aplicación Subred
Datos normales 193.1.1.128/26
Voz sobre IP 193.1.1.192/26
Aplicación Subred
Datos normales 193.1.1.0/26
Voz sobre IP 193.1.1.64/26
Solución problema examen septiembre 2000
Redes 3-161Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Chicago Madrid
193.1.1.130/25
Rtr: 193.1.1.129
193.1.1.194/25
Rtr: 193.1.1.193
193.1.1.2/25
Rtr: 193.1.1.1
193.1.1.66/25
Rtr: 193.1.1.65
T1
128 Kb/s
B
C
D
A
X
W
Z
Y
193.1.1.193/25
193.1.1.65/25
192.168.1.5/30
192.168.1.6/30
193.1.1.129/25 193.1.1.1/25
192.168.1.1/30 192.168.1.2/30
A 193.1.1.0/25 por 192.168.1.2
A 193.1.1.128/25 por 192.168.1.1
A 193.1.1.64/26 por 192.168.1.6
A 193.1.1.0/26 por 193.1.1.129
A 193.1.1.192/26 por 192.168.1.5
A 193.1.1.128/26 por 193.1.1.1
Problema examen septiembre 2000: solución alternativa
Aplicación Subred
Datos normales 193.1.1.128/26
Voz sobre IP 193.1.1.192/26
Aplicación Subred
Datos normales 193.1.1.0/26
Voz sobre IP 193.1.1.64/26
Redes 3-162Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Internet
Enlace LAN inalámbrico
A B C
X Y
Oficina Nueva Oficina Vieja
Z
Red 195.123.0.0
Conexión a Internet: 192.169.15.6/30
Realizar la asignación de direcciones
Detallar la configuración de los routers (X, Y y Z) y de los hosts (A, B y C)
¿Cuántas tramas MAC atraviesan el radioenlace si ping de A a B?
¿cuántas si ping de A a C?
¿Que pasa si suprimimos el router X o el Y?
Se pide:Datos:
Problema examen junio 2001
Redes 3-163Universidad de Valencia Rogelio Montañana
Internet
Enlace LAN inalámbrico
A B C
X Y
Oficina Nueva
195.123.0.128/25
Oficina Vieja
195.123.0.0/25
Z
195.123.0.129/25
195.123.0.131/25
GW 195.123.0.129
195.123.0.130/25
GW 195.123.0.129
195.123.0.3/25
GW 195.123.0.1
195.123.0.1/25
195.123.0.2/25
192.169.15.6/30
192.168.0.2/24 192.168.0.1/24
A 0.0.0.0/0 por 192.168.0.1
A 195.123.0.128/25 por 192.168.0.2
A 0.0.0.0/0 por 195.123.0.2
A 195.123.0.128/25 por 195.123.0.1
A 0.0.0.0/0 por 192.169.15.5
192.169.15.5/30
Ping de A a B no genera ningún tráfico en radioenlace, es filtrado por router X
Ping de A a C genera cuatro tramas en radioenlace, dos ARP y dos ICMP
Si suprimimos X o Y el broadcast/multicast de la oficina nueva o vieja inunda el radioenlace
Solución problema examen junio 2001
Redes 3-164Universidad de Valencia Rogelio Montañana
A C
D
B
Problema 1 examen septiembre 2001
Diseñar plan de direcciones para todas las LAN y las WAN
Indicar interfaces y rutas en A, B, C y D (routing estático)
Calcular tráfico relativo para cada enlace WAN
Intentar un reparto lo más homogéneo posible de tráfico entre los cuatro enlaces
Se pide:
Redes 3-165Universidad de Valencia Rogelio Montañana
A C
D
B
192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.3.0/24
192.168.2.0/24
192.168.0.1/24
192.168.1.1/24
192.168.3.1/24
192.168.2.1/24
192.169.0.5/30
192.169.0.6/30
192.169.1.6/30
192.169.1.5/30
192.169.2.5/30
192.169.2.6/30
192.169.3.6/30
192.169.3.5/30
A 192.168.1.0/24 por 192.169.0.6
A 192.168.2.0/24 por 192.169.0.6
A 192.168.3.0/24 por 192.169.3.5
A 192.168.0.0/24 por 192.169.0.5
A 192.168.2.0/24 por 192.169.1.6
A 192.168.3.0/24 por 192.169.1.6
A 192.168.0.0/24 por 192.169.1.5
A 192.168.1.0/24 por 192.169.1.5
A 192.168.3.0/24 por 192.169.2.6
A 192.168.0.0/24 por 192.169.3.6
A 192.168.1.0/24 por 192.169.2.5
A 192.168.2.0/24 por 192.169.2.5
Problema 1 examen septiembre 2001: solución 1
Tráfico A-C y C-A por B
Tráfico B-D y D-B por C
Redes 3-166Universidad de Valencia Rogelio Montañana
A C
D
B
192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.3.0/24
192.168.2.0/24
192.168.0.1/24
192.168.1.1/24
192.168.3.1/24
192.168.2.1/24
192.169.0.5/30
192.169.0.6/30
192.169.1.6/30
192.169.1.5/30
192.169.2.5/30
192.169.2.6/30
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Problema 1 examen septiembre 2001: solución 2
Tráfico A-C por B
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Redes 3-167Universidad de Valencia Rogelio Montañana
A C
D
B
192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.3.0/24
192.168.2.0/24
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192.169.3.5/30
A 192.168.1.0/24 por 192.169.0.6
A 192.168.2.0/25 por 192.169.0.6
A 192.168.2.128/25 por 192.169.3.5
A 192.168.3.0/24 por 192.169.3.5
A 192.168.0.0/24 por 192.169.0.5
A 192.168.2.0/24 por 192.169.1.6
A 192.168.3.0/25 por 192.169.1.6
A 192.168.3.128/25 por 192.169.0.5
A 192.168.0.0/25 por 192.169.2.6
A 192.168.0.128/25 por 192.169.1.5
A 192.168.1.0/24 por 192.169.1.5
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A 192.168.0.0/24 por 192.169.3.6
A 192.168.1.0/25 por 192.169.3.6
A 192.168.1.128/25 por 192.169.2.5
A 192.168.2.0/24 por 192.169.2.5
Problema 1 examen septiembre 2001: solución 3
Tráfico A-C y C-A por B y D
Tráfico B-D y D-A por C y A
Reparto estático separando en subredes
Redes 3-168Universidad de Valencia Rogelio Montañana
A C
D
B
192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.3.0/24
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A 192.168.1.0/24 por 192.169.0.6
A 192.168.2.0/24 por 192.169.0.6
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Problema 1 examen septiembre 2001: solución 4
Tráfico A-C y C-A por B y D
Tráfico B-D y D-B por C y A
Reparto separando por paquetes en router
Redes 3-169Universidad de Valencia Rogelio Montañana
202.1.1.1/25
202.1.1.129/25
202.1.1.2/25
Rtr.: 202.1.1.1
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Rtr.: 202.1.1.129
A B
Problema 2 examen septiembre 2001
A ejecuta ‘ping 202.1.1.130’ y recibe una respuesta.
Describa la secuencia de tramas Ethernet producidas y su contenido
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AA FF X SI ARP ARP Request ¿quién es 202.1.1.1?
CC AA X NO ARP ARP Response: es CC
AA CC X NO IP ICMP ECHO REQUEST para
202.1.1.130
DD FF Y SI ARP ARP Request ¿quién es 202.1.1.130?
BB DD Y NO ARP ARP Response: es BB
DD BB Y NO IP ICMP ECHO REQUEST para
202.1.1.130
BB DD Y NO IP ICMP ECHO REPLY para 202.1.1.2
CC AA X NO IP ICMP ECHO REPLY para 202.1.1.2
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  • 2. Redes 3-2Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sumario • Generalidades • El Datagrama IP. Estructura de la cabecera • Direcciones de red. Enrutamiento básico • Subredes y superredes. Máscaras • Protocolos de control y resolución de direcciones • Fragmentación • Protocolos de routing • IPv6
  • 3. Redes 3-3Universidad de Valencia Rogelio Montañana Nivel de red en Internet • El Nivel de Red en Internet está formado por el protocolo IP y por una serie de protocolos auxiliares: – Protocolos de control: ICMP e IGMP (multicast) – Protocolos de resolución de direcciones: ARP, RARP, BOOTP y DHCP – Protocolos de routing: RIP, OSPF, IS-IS, IGRP, EIGRP, BGP, etc. • Todos los protocolos auxiliares hacen uso de IP para transmitir la información. La única excepción a esta regla son los protocolo ARP y RARP
  • 4. Redes 3-4Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sumario • Generalidades • El Datagrama IP. Estructura de la cabecera • Direcciones de red. Enrutamiento básico • Subredes y superredes. Máscaras • Protocolos de control y resolución de direcciones • Fragmentación • Protocolos de routing • IPv6
  • 5. Redes 3-5Universidad de Valencia Rogelio Montañana Versiones de IP • Actualmente el 99,9% de la Internet utiliza la versión 4 del protocolo IP, llamada IPv4 • El 0,1% restante utiliza la versión 6 (IPv6) • Se prevé que en el futuro toda la Internet evolucione hacia IPv6. • No se está utilizando ninguna otra versión del protocolo IP
  • 6. Redes 3-6Universidad de Valencia Rogelio Montañana Versión: siempre vale 4 Longitud Cabecera: en palabras de 32 bits (mínimo 5, máximo 15) DS (Differentiated Services): Para Calidad de Servicio Longitud total: en octetos, máximo 65535 (incluye la cabecera) Campos de Fragmentación: Identificación, DF, MF, Desplaz. Fragmento Tiempo de vida (TTL): cuenta saltos hacia atrás (se descarta cuando es cero) Protocolo: indica a que protocolo pertenece el contenido del paquete (los datos) Checksum: sirve para comprobar la integridad de la cabecera, pero no de los datos Direcciones de origen y destino: De 32 bits, se mantienen inalteradas durante la vida del paquete Opciones: si las hay deben tener una longitud múltiplo de 4 octetos 32 bits Cabecera de un datagrama IPv4 Versión Lon. Cab. DS (DiffServ) Longitud Total Identificación Res. DF MF Desplazam. de Fragmento Tiempo de vida (TTL) Protocolo Checksum Dirección de origen Dirección de destino Opciones (de 0 a 40 octetos)
  • 7. Redes 3-7Universidad de Valencia Rogelio Montañana Valor Protocolo Descripción 1 ICMP Internet Control Message Protocol 2 IGMP Internet Group Management Protocol 3 GGP Gateway-to-Gateway Protocol 4 IP IP en IP (encapsulado) 5 ST Stream 6 TCP Transmission Control Protocol 8 EGP Exterior Gateway Protocol 17 UDP User Datagram Protocol 29 ISO-TP4 ISO Transport Protocol Clase 4 80 CLNP Connectionless Network Protocol 88 IGRP Interior Gateway Routing Protocol 89 OSPF Open Shortest Path First Algunos de los posibles valores del campo Protocolo
  • 8. Redes 3-8Universidad de Valencia Rogelio Montañana Opción Función Máx. Ej. Windows Ej. Linux Record route Va anotando en la cabecera IP la ruta seguida por el datagrama 9 Ping –r Ping -R Timestamp Va anotando la ruta y además pone una marca de tiempo en cada salto 4 Ping –s Strict source routing La cabecera contiene la ruta paso a paso que debe seguir el datagrama 9 Ping –k Loose source routing La cabecera lleva una lista de routers por los que debe pasar el datagrama, pero puede pasar además por otros 9 Ping -j El límite de 9 direcciones lo fija el tamaño máximo del campo opciones. En la opción Timestamp este valor se reduce a 4 porque cada salto anotado ocupa 8 octetos (4 de la dirección y 4 del timestamp) Opciones de la cabecera IP
  • 9. Redes 3-9Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sumario • Generalidades • El Datagrama IP. Estructura de la cabecera • Direcciones de red. Enrutamiento básico • Subredes y superredes. Máscaras • Protocolos de control y resolución de direcciones • Fragmentación • Protocolos de routing • IPv6
  • 10. Redes 3-10Universidad de Valencia Rogelio Montañana Formato de las direcciones IPv4 • Las direcciones IPv4 están formadan por 4 bytes, que se representan por cuatro dígitos decimales. Ej.: 147.156.135.22 • Las direcciones tienen dos partes, la parte red y la parte host. • Las direcciones se dividen en tres clases (A, B ó C). La clase establece que parte de la dirección es de la red y que parte al host. • Existen dos clases especiales, D y E, que no se asignan nunca a hosts. Las direcciones de clase D se utilizan para transmisiones multicast y las E no se utilizan, están reservadas.
  • 11. Redes 3-11Universidad de Valencia Rogelio Montañana Red (128) Host (16777216) 10 Red (16384) Host (65536) 110 Red (2097152) Host (256) 1111 Reservado 1110 Grupo Multicast (268435456) Clase A B C D E Rango 0.0.0.0 127.255.255.255 128.0.0.0 191.255.255.255 192.0.0.0 223.255.255.255 224.0.0.0 239.255.255.255 240.0.0.0 255.255.255.255 32 bits Clases de direcciones IPv4 0
  • 12. Redes 3-12Universidad de Valencia Rogelio Montañana Enrutamiento • Cuando un host tiene que enviar un paquete compara la dirección de destino con la suya. • Si la parte de red coincide sabe que el destino está en su misma red (es decir en su misma LAN) y le envía el paquete directamente. • Si la parte de red no coincide entonces envía el paquete a su router por defecto (puerta de enlace en windows, default gateway en Linux). El router por defecto se encarga de enviar el paquete a su destino
  • 13. Redes 3-13Universidad de Valencia Rogelio Montañana IP: 193.146.62.12 Rtr. 193.146.62.1 IP: 193.146.62.215 Rtr: 193.146.62.1 147.156.0.1 IP: 147.156.145.17 Rtr: 147.156.0.1 LAN A 147.156.0.0 (Clase B) LAN C 193.146.62.0 (Clase C) LAN B 213.15.1.0 (Clase C) 193.146.62.1 213.15.1.1 IP: 213.15.1.2 Rtr: 213.15.1.1 IP: 213.15.1.3 Rtr: 213.15.1.1 El router encamina los paquetes según su dirección de destino. El router podría ser un PC con tres tarjetas Ethernet que tienen asignadas esas direcciones y con capacidad de conmutar paquetes entre ellas (en Linux esto se consigue activando el ‘IP forwarding’). Un router conectando tres LANs α β γ IP: 147.156.24.12 Rtr: 147.156.0.1 La dirección IP de este host Su router por defecto
  • 14. Redes 3-14Universidad de Valencia Rogelio Montañana 202.1.1.2 Rtr 202.1.1.1 202.1.1.1 202.1.1.3 Rtr 202.1.1.1 203.1.1.2 203.1.1.3 Rtr 203.1.1.1 203.1.1.1 203.1.1.4 Rtr 203.1.1.1 204.1.1.1 204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1 204.1.1.3 Rtr 204.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 LAN A 202.1.1.0 (Clase C) LAN B 203.1.1.0 (Clase C) LAN C 204.1.1.0 (Clase C) A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 Dos routers conectando tres LANs A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 X Y H1 H2 Las rutas son necesarias para que X e Y sepan como llegar a la LAN remota (C para X, A para Y)
  • 15. Redes 3-15Universidad de Valencia Rogelio Montañana Definición de rutas en hosts H1 (ruta por defecto): windows: linux: H2 (rutas explícitas): windows: linux: Ver rutas: windows: linux: Borrar una ruta: windows: linux: route add 0.0.0.0 202.1.1.1 route add default gw 202.1.1.1 route add 202.1.1.0 mask 255.255.255.0 203.1.1.1 route add 204.1.1.0 mask 255.255.255.0 203.1.1.2 route add -net 202.1.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 203.1.1.1 route add -net 204.1.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 203.1.1.2 route print route route delete 202.1.1.0 route del –net 202.1.1.0 gw 203.1.1.1 netmask 255.255.255.0
  • 16. Redes 3-16Universidad de Valencia Rogelio Montañana Rutas en H1 (202.1.1.2): > route -n Routing tables Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface 127.0.0.1 127.0.0.1 UH 4 34928 lo0 Default 202.1.1.1 UG 76 2375425 le0 202.1.1.0 202.1.1.2 U 45 2319834 le0 Rutas en H2 (203.1.1.3): > route -n Routing tables Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface 127.0.0.1 127.0.0.1 UH 3 27394 lo0 202.1.1.0 203.1.1.1 U 27 1945827 le0 203.1.1.0 203.1.1.3 U 43 2837192 le0 204.1.1.0 203.1.1.2 U 37 1392847 le0 Flags: U: ruta operativa (Up) G: Ruta gateway (router) H: Ruta host Resultado del comando route en H1 y H2 Interfaz loopback virtual Interfaz Ethernet Esta ruta se pone automáticamente al dar la dir. IP de la interfaz Ethernet (comando ifconfig)
  • 17. Redes 3-17Universidad de Valencia Rogelio Montañana LAN B 203.1.1.0 LAN A 202.1.1.0 LAN C 204.1.1.0 202.1.1.2 Rtr 202.1.1.1 202.1.1.3 Rtr 202.1.1.1 203.1.1.3 204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1 204.1.1.3 Rtr 204.1.1.1 202.1.1.1 203.1.1.1 203.1.1.2 204.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 202.1.1.4 204.1.1.4 Rtr 202.1.1.1 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 Host ‘multihomed’ X Y H6 no enrutará paquetes entre A y C porque no es un router (no tiene activado el ‘IP forwarding’). Cuando envíe un paquete a H1, H2 ó H5 lo mandará por α. Cuando lo envíe a H3 ó H4 lo mandará por β H1 H2 H4 H5 H3 H6 αβ α β α β
  • 18. Redes 3-18Universidad de Valencia Rogelio Montañana LAN B 203.1.1.0 LAN A 202.1.1.0 LAN C 204.1.1.0 202.1.1.2 Rtr 202.1.1.1 202.1.1.3 Rtr 202.1.1.4 203.1.1.3 204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1 204.1.1.3 Rtr 204.1.1.4 202.1.1.1 203.1.1.1 203.1.1.2 204.1.1.1 204.1.1.4202.1.1.4 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 203.1.1.0 por 202.1.1.1 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 Red mallada (con caminos alternativos) αβ α β α β H1 H2 H4 H5 H3 X Y ping 204.1.1.2 Z
  • 19. Redes 3-19Universidad de Valencia Rogelio Montañana 165.12.0.2 Rtr 165.12.0.1 165.12.0.1 165.12.0.3 Rtr 165.12.0.1 192.168.2.1 A 213.1.1.0 por 192.168.2.2 LAN A 165.12.0.0 LAN B 213.1.1.0 213.1.1.1 213.1.1.2 Rtr 213.1.1.1 213.1.1.3 Rtr 213.1.1.1 192.168.2.2 A 165.12.0.0 por 192.168.2.1 Red 192.168.2.0 Enlace WAN: conexión mediante una línea serie o punto a punto X Y
  • 20. Redes 3-20Universidad de Valencia Rogelio Montañana 165.12.0.1 192.168.2.1 A 207.1.1.0 por 192.168.1.2 A 213.1.1.0 por 192.168.2.2 A 215.1.1.0 por 192.168.3.2 LAN A 165.12.0.0 LAN C 213.1.1.0 213.1.1.1192.168.2.2 A 0.0.0.0 por 192.168.2.1 LAN B 207.1.1.0 LAN D 215.1.1.0 A 0.0.0.0 por 192.168.3.1 A 165.12.0.0 por 192.168.1.1 A 213.1.1.0 por 192.168.1.1 A 215.1.1.0 por 192.168.1.1 192.168.3.1 192.168.3.2 192.168.1.1 192.168.1.2 207.1.1.1 215.1.1.1 Ruta por defecto Ejemplo de uso de la ruta por defecto X Y W Z
  • 21. Redes 3-21Universidad de Valencia Rogelio Montañana 193.146.62.7 Rtr 193.146.62.1 193.146.62.1 193.146.62.12 Rtr 193.146.62.1 147.156.13.5 Rtr 147.156.0.1 147.156.0.1 147.156.24.12 Rtr 147.156.0.1 Internet 192.168.0.1 192.168.0.2 192.168.1.2 A 0.0.0.0 por 192.168.0.2 A 193.146.62.0 por 192.168.0.1 A 0.0.0.0 por 192.168.1.1 192.168.1.1 Oficina Principal 147.156.0.0 Sucursal 193.146.62.0 A 147.156.0.0 por 192.168.1.2 A 193.146.62.0 por 192.168.1.2 ................................................. ................................................. Conexión a Internet de una oficina principal y su sucursal X Y Z
  • 22. Redes 3-22Universidad de Valencia Rogelio Montañana Dirección Significado Ejemplo 255.255.255.255 Broadcast en la propia red o subred 0.0.0.0 Identifica al host que envía el datagrama Usado en BOOTP Parte Host a ceros Identifica una red 147.156.0.0 Parte Host a unos Broadcast en una red 147.156.255.255 Parte Red a ceros Identifica un host en la red en que estamos (la que sea) 0.0.1.25 127.0.0.1 Dirección Loopback (para pruebas) Direcciones IP especiales La primera y la última direcciones de una red están siempre reservadas
  • 23. Redes 3-23Universidad de Valencia Rogelio Montañana Red o rango Uso 127.0.0.0 Reservado (fin clase A) 128.0.0.0 Reservado (ppio. Clase B) 191.255.0.0 Reservado (fin clase B) 192.0.0.0 Reservado (ppio. Clase C) 224.0.0.0 Reservado (ppio. Clase D) 240.0.0.0 – 255.255.255.254 Reservado (clase E) 10.0.0.0 Privado 172.16.0.0 – 172.31.0.0 Privado 192.168.0.0 – 192.168.255.0 Privado Direcciones IP reservadas y privadas (RFC 1918)
  • 24. Redes 3-24Universidad de Valencia Rogelio Montañana 172.16.1.10 NAT 172.16.1.2 Empresa X 172.16.0.0 147.156.1.2 Utilidad de las direcciones privadas Empresa Y 147.156.0.0 Interne t 147.156.1.10 NAT 147.156.1.10 130.15.12.27 202.34.98.10 152.48.7.5 172.16.1.1 Rtr 172.16.1.1 Rtr 172.16.1.1 147.156.1.1 Rtr 147.156.1.1 Rtr 147.156.1.1 A B X e Y montan redes IP aisladas. X decide utilizar direcciones privadas. Y utiliza direcciones públicas. NAT: Network Address Translation (Traducción de direcciones)
  • 25. Redes 3-25Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sumario • Generalidades • El Datagrama IP. Estructura de la cabecera • Direcciones de red. Enrutamiento básico • Subredes y superredes. Máscaras • Protocolos de control y resolución de direcciones • Fragmentación • Protocolos de routing • IPv6
  • 26. Redes 3-26Universidad de Valencia Rogelio Montañana Subredes • Nivel jerárquico intermedio entre red y host, Dividen una red en partes más pequeñas • Permiten ‘pasar’ unos bits de la parte host a la parte red. La separación red/host ahora ya no viene marcada por la clase • Sirven para establecer una estructura jerárquica. Una red compleja (con subredes) es vista desde fuera como una sola red. • Para indicar donde está la frontera red/host se utiliza un parámetro de 32 bits denominado máscara
  • 27. Redes 3-27Universidad de Valencia Rogelio Montañana Vamos a dividir la red 140.140.0.0 (clase B) en 256 subredes. Red original: Red (140.140) Host 16 bits 16 bits Máscara de 16 bits: 11111111 . 11111111 . 00000000 . 00000000 255 . 255 . 0 . 0 Ejemplo de división en subredes Red subdividida: Red (140.140) Subred Host 16 bits 8 bits Máscara de 24 bits: 11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000 255 . 255 . 255 . 0 8 bits
  • 28. Redes 3-28Universidad de Valencia Rogelio Montañana 140.140.15.1/24 140.140.15.5/24 Rtr 140.140.15.1 140.140.15.12/24 Rtr: 140.140.15.1 140.140.13.5/24 Rtr 140.140.13.1 140.140.13.1/24 140.140.13.12/24 Rtr 140.140.13.1 Internet 192.168.0.1/24 192.168.0.2/24 192.168.1.2/24 A 0.0.0.0/0 por 192.168.0.2 A 140.140.15.0/24 por 192.168.0.1 A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.1 192.168.1.1/24 Oficina Principal 140.140.13.0/24 Sucursal 140.140.15.0/24 A 140.140.0.0/16 por 192.168.1.2 .................................................. .................................................. Conexión a Internet de oficina principal y sucursal configurando subredes X Y Z
  • 29. Redes 3-29Universidad de Valencia Rogelio Montañana El problema de la primera y la última direcciones de cada subred • Red 140.140.0.0/16 máscara 255.255.0.0. • Si la dividimos con máscara /24 obtenemos 256 subredes, cada una con 256 direcciones. En cada subred: – La primera dirección identifica cada subred – La última dirección es la de broadcast en esa subred. • Para evitar conflictos no se deben asignar a hosts ni la primera ni la última direcciones de cada subred • En realidad disponemos pues de 254 direcciones por subred, no 256. • Esta restriccíón es SIEMPRE DE OBLIGADO CUMPLIMIENTO Subred Dir. Subred Dir. Broadcast Rango asignable 140.140.0.0/24 140.140.0.0 140.140.0.255 140.140.0.1 – 140.140.0.254 140.140.1.0/24 140.140.1.0 140.140.1.255 140.140.1.1 – 140.140.1.254 140.140.2.0/24 140.140.2.0 140.140.2.255 140.140.2.1 – 140.140.2.254 … … … … 140.140.255.0/2 4 140.140.255.0 140.140.255.25 5 140.140.255.1 – 140.140.255.254
  • 30. Redes 3-30Universidad de Valencia Rogelio Montañana El problema de la primera y la última subredes de cada red • Red 140.140.0.0/16 máscara 255.255.0.0. • Si la dividimos con máscara /24 obtenemos 256 subredes. De estas: – La primera subred se identifica por la dirección 140.140.0.0, la misma que la red completa – La dirección de broadcast de la última subred es 140.140.255.255, que coincide con la dirección de broadcast de la red completa • Para evitar ambigüedades la norma dice que la primera y última subredes no se deben utilizar • Sin embargo esta regla NO SIEMPRE ES DE OBLIGADO CUMPLIMIENTO. • Los equipos actuales (routers y hosts) normalmente permiten utilizar la primera y la última subred. A veces lo permiten por defecto, otras hay que indicarlo en la configuración. Por ejemplo el software de Cisco (IOS) antes de la versión 11 requería poner en la configuración el comando ‘subnet-zero’ para poder usar la primera y la última subred. A partir de la versión 11 lo tiene puesto por defecto
  • 31. Redes 3-31Universidad de Valencia Rogelio Montañana Las máscaras de subred pueden no ser bytes enteros. Por ejemplo si usamos dos bits de subred dividiremos la red en cuatro subredes: 140 . 140 Subred Host 16 bits 2 bits 14 bits Bits subred Subred Máscara Rango asignable 00 (0) 140.140.0.0/18 255.255.192.0 140.140.0.1 – 140.140.63.254 01 (64) 140.140.64.0/18 255.255.192.0 140.140.64.1 – 140.140.127.254 10 (128) 140.140.128.0/18 255.255.192.0 140.140.128.1 – 140.140.191.254 11 (192) 140.140.192.0/18 255.255.192.0 140.140.192.1 – 140.140.255.254 Máscara: 11111111 . 11111111 . 11 000000 . 00000000 255 . 255 . 192 . 0 Máscaras que no son múltiplo de 8 Estas solo son utilizables si se aplica ‘subnet-zero’
  • 32. Redes 3-32Universidad de Valencia Rogelio Montañana Si en vez de usar dos bits de subred los usamos todos menos dos tendremos muchas subredes muy pequeñas: 140 . 140 Subred Host 16 bits 14 bits 2 bits Máscara: 11111111 . 11111111 . 11111111 . 111111 00 255 . 255 . 255 . 252 ‘Mini-redes’ En el caso de una red clase B obtenemos 16382 subredes (16384 si podemos usar subnet-zero) cada una con cuatro direcciones, de las cuales solo pueden usarse dos. Estas son las redes más pequeñas que pueden hacerse. Se suelen utilizar en enlaces punto a punto. Subred 1 Subred 2 Subred 3 Subred 4 Subred 16383 Subred 16384 140.140.0.0 140.140.0.4 140.140.0.8 140.140.0.1 2 … 140.140.255.24 8 140.140.255.25 2 140.140.0.1 140.140.0.5 140.140.0.9 140.140.0.1 3 … 140.140.255.24 9 140.140.255.25 3 140.140.0.2 140.140.0.6 140.140.0.1 0 140.140.0.1 4 … 140.140.255.25 0 140.140.255.25 4 140.140.0.3 140.140.0.7 140.140.0.1 1 140.140.0.1 5 … 140.140.255.25 1 140.140.255.25 5 Direcciones de broadcast (no usar) Direcciones de subred (no usar) Primera subred (usar solo si ‘subnet-zero’) Última subred (usar solo si ‘subnet-zero’)
  • 33. Redes 3-33Universidad de Valencia Rogelio Montañana Especificación de la máscara • Se especifica la máscara: – En las direcciones de interfaz (host o router). Si el equipo tiene varias interfaces cada una debe tener una dirección diferente, la máscara pues ser la misma o no – Al configurar una ruta, para indicar a que ámbito o rango de direcciones se aplica • No se especifica máscara: – Cuando se indica el router por defecto en un equipo (host o router) – Cuando se indica la dirección de destino en una ruta • Los paquetes IP no llevan escrita en la cabecera ninguna máscara, solo llevan la dirección de destino
  • 34. Redes 3-34Universidad de Valencia Rogelio Montañana 158.42.20.12 255.255.255.0 Rtr: 158.42.20.1 158.42.20.1 255.255.255.0 158.42.30.1 255.255.255.0 158.42.30.12 255.255.255.0 Rtr: 158.42.30.1 A 158.42.30.0 255.255.255.0 por 192.168.1.2 192.168.1.1 255.255.255.252 192.168.1.2 255.255.255.252 A 158.42.20.0 255.255.255.0 por 192.168.1.1 ‘Mini-red’ (subred de cuatro direcciones) máscara de 30 bits (rango 192.168.1.0 - 192.168.1.3) Enlace punto a punto usando subredes LAN A 158.42.20.0 255.255.255.0 LAN B 158.42.30.0 255.255.255.0 X Y Llevan máscara No llevan máscara En las interfaces la parte host de la dirección nunca puede ser toda cero ni toda unos (255) En las rutas la parte host de la dirección siempre debe ser cero
  • 35. Redes 3-35Universidad de Valencia Rogelio Montañana Restricciones de las máscaras • Los bits a 1 siempre han de estar contiguos empezando por la izquierda. No está permitida por ejemplo la máscara 255.255.0.255. • Los únicos valores que pueden aparecer en cualquier octeto de una máscara son por tanto: Bits de máscara (n) Binario Decimal 0 00000000 0 1 10000000 0 + 128 = 128 2 11000000 128 + 64 = 192 3 11100000 192 + 32 = 224 4 11110000 224 + 16 = 240 5 11111000 240 + 8 = 248 6 11111100 248 + 4 = 252 7 11111110 252 + 2 = 254 Máscara (n) = máscara (n-1) + 128/2n-1
  • 36. Redes 3-36Universidad de Valencia Rogelio Montañana Bits subred Nº subredes Nº subredes (subnet zero) Bits host Nº hosts Máscara Último byte de la máscara en binario 0 0 0 8 254 255.255.255.0 00000000 1 0 2 7 126 255.255.255.128 10000000 2 2 4 6 62 255.255.255.192 11000000 3 6 8 5 30 255.255.255.224 11100000 4 14 16 4 14 255.255.255.240 11110000 5 30 32 3 6 255.255.255.248 11111000 6 62 64 2 2 255.255.255.252 11111100 7 126 128 1 0 255.255.255.254 11111110 8 254 256 0 0 255.255.255.255 11111111 Posibles subredes de una red clase C
  • 37. Redes 3-37Universidad de Valencia Rogelio Montañana Máscaras de tamaño variable • A menudo interesa dividir una red en subredes de diferentes tamaños. • Para esto se utilizan máscaras de tamaño variable, es decir la parte red y la parte host no son iguales en todas las subredes • Aunque las subredes pueden tener diferente tamaño no pueden solaparse • La visión que tenemos de las subredes puede variar. Por ejemplo lo que en un sitio de la red se ve como una subred grande puede dividirse en otras más pequeñas cuando nos acercamos
  • 38. Redes 3-38Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejemplo de subredes con máscara de tamaño variable Subred Máscara Subred/bits 16 Subredes de 256 direcciones cada una 156.134.0.0 255.255.255.0 156.134.0.0/24 156.134.1.0 255.255.255.0 156.134.1.0/24 156.134.2.0 255.255.255.0 156.134.2.0/24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.134.15.0 255.255.255.0 156.134.15.0/24 16 Subredes de 1024 direcciones cada una 156.134.16.0 255.255.252.0 156.134.16.0/22 156.134.20.0 255.255.252.0 156.134.20.0/22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156.134.76.0 255.255.252.0 156.134.76.0/22 3 Subredes de 4096 direcciones cada una 156.134.80.0 255.255.240.0 156.134.80.0/20 156.134.96.0 255.255.240.0 156.134.96.0/20 156.134.112.0 255.255.240.0 156.134.112.0/20 Una subred de 32768 direcciones 156.134.128.0 255.255.128.0 156.134.128/17
  • 39. Redes 3-39Universidad de Valencia Rogelio Montañana 140.140.9.0/24 Internet Configuración de subredes con máscara de long. variable y estructura jerárquica 140.140.6.0/23 140.140.4.0/23 140.140.8.0/24 A 140.140.0.0/16 por 10.0.0.2 10.0.0.1/30 10.0.0.2/30 140.140.0.0/22 10.0.0.5/30 10.0.0.6/30 10.0.0.9/30 10.0.0.10/30 10.0.0.13/30 10.0.0.14/30 10.0.0.17/30 10.0.0.18/30 A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.17 A 140.140.9.0/24 por 10.0.0.18 A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.5 A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.13 A 140.140.6.0/23 por 10.0.0.14 A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.9 A 140.140.4.0/22 por 10.0.0.10 A 140.140.8.0/23 por 10.0.0.6 A 0.0.0.0/0 por 10.0.0.1 E A D CB X Agregación de rutas
  • 40. Redes 3-40Universidad de Valencia Rogelio Montañana Rutas host • La ruta por defecto (A 0.0.0.0/0 por …) es la ruta más general posible, pues al tener máscara de 0 bits abarca todas las direcciones. Esta ruta solo se aplica como último recurso, cuando la dirección de destino no encaja en ninguna de las rutas definidas • El extremo opuesto a la ruta por defecto son las rutas con máscara de 32 bits. Estas solo sirven para una dirección de destino concreta, por eso se les llama rutas host. • Se suelen utilizar para marcar ‘excepciones’, por ejemplo cuando un host esta fuera de su LAN habitual • Cuando un router tiene que aplicar la tabal de rutas a un paquete siempre las ordena por la longitud de su máscara, empezando por la más larga. De este modo se asegura que las rutas host se tratarán en primer lugar y la ruta pro defecto en último lugar.
  • 41. Redes 3-41Universidad de Valencia Rogelio Montañana 158.42.20.12/24 158.42.20.1/24 158.42.30.1/24 158.42.30.12/24 158.42.40.25/24 158.42.30.25/32 A 158.42.30.0/24 por 192.168.1.2 A 158.42.40.0/24 por 192.168.1.6 A 158.42.30.25/32 por 192.168.1.6 192.168.1.1/30 192.168.1.2/30 A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.1 A 158.42.30.25/32 por 192.168.1.1 192.168.1.5/30 Token Ring 192.168.1.6/30 A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.5 A 158.42.30.25/32 por 158.42.40.25 158.42.40.1/24 Ejemplo de ruta host Host multihomed virtual X Y Z W LAN A 158.42.20.0/24 LAN B 158.42.30.0/24 LAN C 158.42.40.0 255.255.255.0 Este host tiene dos dir. IP sobre la misma interfaz, una de su LAN original y otra de la LAN visitada
  • 42. Redes 3-42Universidad de Valencia Rogelio Montañana Asignación de direcciones IP • Inicialmente la aisgnación de direcciones IP la realizaba el DDN NIC (Department of Defense Network Network Information Center) de forma centralizada • A principios de los 90 se decidió descentralizar esta función creando los llamados RIR (Regional Internet Registry). El primero se constituyó en Europa y se llamó RIPE. Actualmente hay 5 en todo el mundo • Los RIR dependen del IANA (Internet Assignment Number Authority) • Los RIR dan direcciones a los proveedores grandes (los de primer nivel, llamados ‘tier-1’) • Los proveedores pequeños (tier-2 a tier-n) obtienen sus direcciones e los proveedores tier-1 • Las organizaciones obtienen direcciones del proveedor que les da conectividad • Cada RIR dispone de una base de datos (whois) para búsqueda de direcciones IP
  • 43. Redes 3-43Universidad de Valencia Rogelio Montañana Organización de los Registros Regionales Registro Regional Área geográfica ARIN (American Registry for Internet Numbers) www.arin.net •EEUU y Canadá •África Subsahariana •Resto del mundo APNIC (Asia Pacific Network Information Centre) www.apnic.net •Asia oriental •Pacífico RIPE (Réseaux IP Européenes) www.ripe.net •Europa •Medio Oriente •Asia Central •África Sahariana LACNIC ( Latin American and Caribbean Network Information Center) www.lacnic.net •América y el Caribe (excepto EEUU y Canadá) AFRINIC (African Network Information Center) www.afrinic.net (en proceso de creación) •África
  • 44. Redes 3-44Universidad de Valencia Rogelio Montañana Problemas del sistema de clases • Problema 1: Tamaños poco adecuados para la mayoría de organizaciones: – Clases A hace mucho tiempo que no se asignan. – Clases B demasiado grandes para la mayoría de organizaciones – Clases C demasiado pequeñas • Casi todos optan por pedir clase B, aunque les sobre. Consecuencia: rápido agotamiento del espacio disponible. • Solución 1: asignar para las tallas intermedias varias clases C • Problema 2: las tablas de rutas crecen mucho más deprisa, • Solución 2: asignar grupos de clases C agregables, que puedan referenciarse por una máscara común, de forma que todo el grupo pueda compartir la misma ruta • Así se pueden asignar redes de cualquier tamaño, siempre que sea potencia entera de 2 (256, 512, 1024, etc.) • Este mecanismo se aplica no solo al rango de clase C sino también al rango libre de clase A y B. En la práctica significa abolir el sistema de clases
  • 45. Redes 3-45Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sistema sin clases o ‘classless’ (I) • Supongamos que una organización necesita 2048 direcciones. Le damos la red 195.100.16.0/21 (máscara 255.255.248.0) • De este modo una ruta es suficiente para acceder a toda la red • Esto incluye ocho redes ‘clase C’, desde la 195.100.16.0/24 hasta la 195.100.23.0/24 • Cuando se aplica al rango de clase C el sistema classless equivale a mover hacia la izquierda la separación red/host. Cuando hacíamos subredes lo movíamos hacia la derecha, por eso a veces esto se conoce como hacer ‘superredes’: Red Host SubredesSuperredes
  • 46. Redes 3-46Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sistema sin clases o ‘classless’ (II) • El sistema ‘classless’ no afecta a las clases D y E, que mantienen el mismo significado • El sistema ‘classless’ se definió en el RFC 1466 en 1993 • El RFC 1466 establecía además un sistema de asignación de direcciones con criterio geográfico (hasta entonces se aplicaba un criterio cronológico) • Cada RIR tiene un rango de direcciones que reparte entre los ISPs que lo solicitan. A su vez los ISPs dan direcciones a sus clientes siguiendo criterios geográficos, etc. • De esta forma se reduce aún más el tamaño de las tablas de rutas. Este problema era almenos tan importante como el del agotamiento de direcciones • El RFC 1466 se denomina CIDR (Classless InterDomain Routing)
  • 47. Redes 3-47Universidad de Valencia Rogelio Montañana • La asignación incial de direcciones a los RIR según CIDR era la siguiente: – Multi regional: 192.0.0.0 - 193.255.255.255 – Europa: 194.0.0.0 - 195.255.255.255 – Otros: 196.0.0.0 - 197.255.255.255 – Norteamérica: 198.0.0.0 - 199.255.255.255 – Centro y Sudamérica: 200.0.0.0 - 201.255.255.255 – Anillo Pacífico: 202.0.0.0 - 203.255.255.255 – Otros: 204.0.0.0 - 207.255.255.255 • La agrupación geográfica de direcciones reduce el número de entradas en las tablas de rutas (esto es lo que desde hace mucho tiempo se viene haciendo en la red telefónica) CIDR (RFC 1466)
  • 48. Redes 3-48Universidad de Valencia Rogelio Montañana Asignación de direcciones y tarifas de APNIC En RIPE lo mínimo que se asigna son redes /20 (4096 direcciones)
  • 49. Redes 3-49Universidad de Valencia Rogelio Montañana Evolución de la tabla de rutas de Internet Puesta en marcha de CIDR
  • 50. Redes 3-50Universidad de Valencia Rogelio Montañana Actual reparto de direcciones IPv4 0-2 Reservado IANA 3 General Electric 4 BBN 5 IANA Reservado 6 Army Info.Sys.Ctr. 7 IANA Reservado 8 BBN 9 IBM 10 IANA Privado 11 DoD Intel Inf. Syst. 12 AT&T 13 Xerox 14 IANA Publico 15 HP 16 DEC 17 Apple 18 MIT 19 Ford 20 Comp. Sci. Corp. 21 DDN-RVN 22 Def. Inf. Syst. Agen. 23 IANA Reservado 24 ARIN 25 Royal Sign.&Radar 26 Def. Inf. Syst. Agen. 27 IANA Reservado 28 DSI-North 29-30 Def. Inf. Syst. Agen. 31 IANA Reservado 32 Norsk Informasjons. 33 DLA Syst. Aut. Ctr 34 Halliburton Comp. 35 MERIT Comp. Net. 36-37 IANA Reservado 38 Perf. Syst. Int. 39 IANA Reservado 40 Eli Lili & Company 41-42 IANA Reservado 43 Japan Inet 44 Am.Radio Dig.Com. 45 Interop Show Net. 46 BBN 47 Bell-Northern Res. 48 Prudential Sec. Inc. 49-50 IANA 51 Dept. Soc. Sec. UK 52 DuPont de Nemours 53 Cap Debis CCS 54 Merck & Co. 55 Boeing Comp. Serv. 56 US Postal Serv. 57 SITA 58-60 IANA Reservado 61 APNIC 62 RIPE NCC 63-69 ARIN 70-79 IANA Reservado 80-81 RIPE NCC 82-127 IANA Reservado 128-192 Varios Registros 193-195 RIPE NCC 196 Variso Registros 197 IANA Reservado 198 Varios registros 199-200 ARIN 201 Res. Cent-Sud Amer. 202-203 APNIC 204-209 ARIN 210-211 APNIC 212-213 RIPE NCC 214-215 US DOD 216 ARIN 217 RIPE NCC 218-221 APNIC 222-223 IANA Reservado 224-239 IANA Multicast 240-255 IANA Reservado
  • 51. Redes 3-51Universidad de Valencia Rogelio Montañana Evolución de direcciones en IP 5 bits (RFC 1) 6 bits 8 bits TCP 32 bits (RFC 675) 63 hosts en ARPANET IP 32 bits (RFC 760) Clases A, B, C (RFC 790) CIDR (RFC 1518,1519) IPv6 (RFC 1883) 1970 1980 1990 2000 RIPE APNIC ARIN LACNIC DDN NIC
  • 52. Redes 3-52Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sumario • Generalidades • El Datagrama IP. Estructura de la cabecera • Direcciones de red. Enrutamiento básico • Subredes y superredes. Máscaras • Protocolos de control y resolución de direcciones • Fragmentación • Protocolos de routing • IPv6
  • 53. Redes 3-53Universidad de Valencia Rogelio Montañana Protocolos de Control y resolución de direcciones • Permiten realizar labores diversas: – ICMP (Internet Control Message Protocol): mensajes de error y situaciones anómalas – ARP: Resolución de direcciones MAC – RARP, BOOTP, DHCP: Resolución de direcciones IP – IGMP: Gestión de grupos multicast
  • 54. Redes 3-54Universidad de Valencia Rogelio Montañana ICMP • Permite reportar diversas incidencias que pueden producirse en el envío de un datagrama. • Todos los mensajes ICMP se envían en datagramas IP (valor 1 en el campo protocolo).
  • 55. Redes 3-55Universidad de Valencia Rogelio Montañana Mensaje Explicación Destination Unreachable (Destino inaccesible) Red, host, protocolo o puerto (nivel de transporte) inaccesible o desconocido Datagrama con bit DF puesto no cabe en la MTU Source quench (apagar la fuente) Ejerce control de flujo sobre el emisor en casos de congestión. No se utiliza. Echo request y Echo reply Sirve para comprobar la comunicación (comando ping). Time exceeded (Tiempo excedido) Datagrama descartado por agotamiento del TTL (usado en comando traceroute) Redirect (Cambio de ruta) El router nos sugiere un camino más óptimo Principales mensajes de ICMP
  • 56. Redes 3-56Universidad de Valencia Rogelio Montañana Iluso_$ ping –s www.uv.es 64 4 PING video.ci.uv.es: 64 bytes packets 64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=0. time=1. ms 64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=1. time=1. ms 64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=2. time=1. ms 64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=3. time=1. ms ---video.ci.uv.es PING Statistics ---- 4 packets transmitted, 4 packets receivded, 0% packet loss Round-trip (ms) min/avg/max = 1/1/1 Iluso_$ ping –s www.cmu.edu 64 4 PING server.andrew.cmu.edu: 64 bytes packets 64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=0. time=287. ms 64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=1. time=290. ms 64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=2. time=285. ms 64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=3. time=277. ms ---server.andrew.cmu.edu PING Statistics ---- 4 packets transmitted, 4 packets receivded, 0% packet loss Round-trip (ms) min/avg/max = 277/285/290 ICMP ECHO REQUEST y ECHO REPLY Comando PING Por cada paquete enviado se recibe una respuesta. El tiempo indicado es el de ida y vuelta
  • 57. Redes 3-57Universidad de Valencia Rogelio Montañana Iluso_$ traceroute www.uniovi.es traceroute to dana.vicest.uniovi.es (156.35.34.1), 30 hops max, 40 byte packets 1 cisco.ci.uv.es (147.156.1.11) 3 ms 3 ms 2 ms 2 A1-0-2.EB-Valencia1.red.rediris.es (130.206.211.181) 2 ms 2 ms 2 ms 3 A1-0-2.EB-Madrid1.red.rediris.es (130.206.224.5) 8 ms 7 ms 7 ms 4 A3-0-1.EB-Oviedo1.red.rediris.es (130.206.224.34) 22 ms 17 ms 17 ms 5 rcpd02.net.uniovi.es (156.35.11.205) 16 ms 17 ms 16 ms 6 156.35.12.253 (156.35.12.253) 20 ms 19 ms 19 ms 7 rest34.cpd.uniovi.es (156.35.234.201) 24 ms 26 ms 26 ms 8 dana.vicest.uniovi.es (156.35.34.1) 28 ms 28 ms 28 ms Iluso_$ Comando Traceroute ICMP TIME EXCEEDED
  • 58. Redes 3-58Universidad de Valencia Rogelio Montañana 202.1.1.2 Rtr 202.1.1.1 202.1.1.1 202.1.1.3 Rtr 202.1.1.1 203.1.1.2203.1.1.1 203.1.1.4 204.1.1.1 204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1 204.1.1.3 Rtr 204.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 LAN A 202.1.1.0 LAN B 203.1.1.0 LAN C 204.1.1.0 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 Ruta no óptima hacia LAN C 203.1.1.3 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 A 0.0.0.0 por 203.1.1.1 Uso del comando ICMP REDIRECT A 204.1.1.0 por 203.1.1.2Ruta añadida por ICMP REDIRECT W X Y Z
  • 59. Redes 3-59Universidad de Valencia Rogelio Montañana > route -n Routing tables Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface 127.0.0.1 127.0.0.1 UH 6 62806 lo0 Default 203.1.1.1 UG 62 2999087 le0 203.1.1.0 203.1.1.4 U 33 1406799 le0 (recibido mensaje ICMP REDIRECT) > route -n Routing tables Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface 127.0.0.1 127.0.0.1 UH 6 62806 lo0 Default 203.1.1.1 UG 62 2999385 le0 203.1.1.0 203.1.1.4 U 33 1406927 le0 204.1.1.0 203.1.1.2 UGD 1 357 le0 Flags: U: ruta operativa (Up) G: Ruta gateway (router) H: Ruta host D: ruta dinámica Efecto de ICMP REDIRECT sobre el host 203.1.1.4 anterior Ruta añadida por ICMP redirect
  • 60. Redes 3-60Universidad de Valencia Rogelio Montañana 132.15.1.2/16 Rtr: 132.15.1.1 132.15.1.3/16 Rtr: 132.15.1.1 200.1.1.2/24 Rtr: 200.1.1.1 200.1.1.3/24 Rtr: 200.1.1.1 200.1.1.1/24132.15.1.1/16 1. X quiere mandar un paquete a Y. Como está en otra red y X no tiene ruta para llegar a ella manda el paquete a su router por defecto, Z. 2. El router envía el datagrama a su destino, pero además envía un ICMP REDIRECT a X indicándole que Y está en su misma LAN, por lo que puede hablar directamente. Como consecuencia X incorpora en su tabla de rutas una entrada para indicar que la red B está accesible directamente (por eth0) Router con dos direcciones IP en la misma interfaz Otro ejemplo de uso de ICMP REDIRECT Red A 132.15.0.0/16 Red B 200.1.1.0/24 X Y Z
  • 61. Redes 3-61Universidad de Valencia Rogelio Montañana Resolución de direcciones • Normalmente el paquete del nivel de red se ha de enviar en una trama con una dirección de destino a nivel de enlace (p. ej. MAC en LANs). El emisor ha de saber que dirección de enlace le corresponde a la dirección de red para ponerla en la trama. • Imaginemos que X quiere hacer ping a Y. Comparando la dir. IP de Y con la suya y con la máscara sabe que Y está en su misma LAN. Ha de meter el paquete IP en una trama (Ethernet por ejemplo) con una MAC de destino, pero no sabe cual poner. 147.156.1.1/16 147.156.1.4/16 Rtr: 147.156.1.1 147.156.1.3/16 Rtr: 147.156.1.1 147.156.1.2/16 Rtr: 147.156.1.1 Internet X Y Z 130.206.211.5/30 A 0.0.0.0/0 por 130.206.211.6 W
  • 62. Redes 3-62Universidad de Valencia Rogelio Montañana Resolución de direcciones • Algunas soluciones empleadas para resolver el problema de la resolución de direcciones son las siguientes: – Fijar la dirección de enlace a partir de la de red. Ej.: en DECNET la dir. MAC se construye a partir de la de red. (se usan direcciones MAC locales) – Construir una tabla estática manual de conversión. Ej.: RDSI, X.25, FR, ATM. – Crear una tabla dinámica que se mantiene de forma automática en un servidor en el que se registra cada equipo que se conecta a la red. Ej.: ATM. – Lanzar una pregunta broadcast a la red para localizar al propietario de la dirección de red buscada. Solo se puede usar en redes broadcast.Ej.: Todas las LAN.
  • 63. Redes 3-63Universidad de Valencia Rogelio Montañana 1. El usuario X teclea ‘ping 147.156.1.3’ 2. X genera ARP request (broadcast): ¿quién es 147.156.1.3? 3. Todos (Y, Z y W) capturan la pregunta y ‘fichan’ a X, es decir le incluyen en su ARP cache (esta parte es opcional). 4. Y responde ARP reply (unicast) diciendo que él es ese (y su dir. MAC) 5. X recoge la respuesta, la pone en su ARP cache y envía el ping • La entrada ARP en X caduca pasados unos 15 minutos de inactividad • Cuando el mensaje es para una dirección de fuera el ARP de X busca al router; si el router ya estaba en su ARP cache X le envía el ping directamente, sin más. 147.156.1.1/16 147.156.1.4/16 Rtr: 147.156.1.1 147.156.1.3/16 Rtr: 147.156.1.1 147.156.1.2/16 Rtr: 147.156.1.1 Internet X Y Z 130.206.211.5/30 A 0.0.0.0/0 por 130.206.211.6 Funcionamiento de ARP W
  • 64. Redes 3-64Universidad de Valencia Rogelio Montañana Iluso_$ /etc/arp -a gong.ci.uv.es (147.156.1.1) at 8:0:9:d2:99:1b ether ljgene.geneti.uv.es (147.156.5.2) at (incomplete) qfgate.quifis.uv.es (147.156.9.2) at 2:60:8c:2f:9:45 ether power.ci.uv.es (147.156.1.3) at 2:60:8c:2f:bf:4d ether dewar.quiorg.uv.es (147.156.9.5) at 8:0:5a:c7:1b:1f fapr.fisapl.uv.es (147.156.7.6) at 0:80:a3:4:98:ed ether becopr.sib.uv.es (147.156.11.6) at 0:80:a3:4:5e:c6 ether cisco.ci.uv.es (147.156.1.11) at 0:60:3e:99:7e:39 ether video.ci.uv.es (147.156.1.46) at 8:0:69:2:76:c0 ether roge.ci.uv.es (147.156.1.219) at 0:4f:56:1:10:f ether Iluso_$ Tabla ARP cache en un host UNIX A este host se le ha enviado el ARP request, pero aún no se ha recibido el ARP reply. Probablemente el host está apagado o no existe.
  • 65. Redes 3-65Universidad de Valencia Rogelio Montañana • Se usa en todo tipo de LANs broadcast • Especificado en RFC 826. Diseñado para soportar cualquier protocolos y formato de dirección, no solo IP. • ARP no usa paquetes IP, tiene uno propio. En Ethernet (formato DIX) usa Ethertype X’806’. • Los paquetes ARP contienen en la parte de datos las direcciones IP y MAC; estas son las que deben usarse para rellenar la ARP cache, no la MAC que aparece en la cabecera de la trama MAC ARP (Address Resolution Protocol)
  • 66. Redes 3-66Universidad de Valencia Rogelio Montañana IP destino en ARP cache? Datagrama IP listo para enviar Construir trama a host y enviar Enviar ARP Req. buscando IP destino No Sí Envío de un datagrama IP por un host ¿IP destino en misma subred? Sí Buscar IP router en tabla de rutas No IP router en ARP cache? Construir trama a router y enviar Sí No Enviar ARP Req. buscando IP router IP destino en ARP cache? Construir trama a host y enviar Sí NoICMP Destino inaccesible IP router en ARP cache? Sí No Construir trama a router y enviar ICMP Destino inaccesible
  • 67. Redes 3-67Universidad de Valencia Rogelio Montañana Resolución inversa de direcciones • A veces se plantea el problema inverso al de ARP, es decir conocemos la MAC y queremos averiguar la IP que le corresponde. Ejemplos: – Estaciones ‘diskless’ que al arrancar solo saben su MAC. No tienen información de configuración. – Red administrada de forma centralizada en la que se quiere concentrar en un servidor la correspondencia IP- MAC para poder cambiar las IP cuando se quiera sin tener que tocar la máquina del usuario.
  • 68. Redes 3-68Universidad de Valencia Rogelio Montañana RARP (Reverse Address Resolution Protocol) • Debe haber un servidor en la red donde se registran todas las máquinas con su dir. MAC asignándole a cada una dir. IP • El host (cliente) que quiere saber su IP envía un mensaje broadcast; el mensaje llega al servidor RARP que busca en sus tablas y devuelve un mensaje con la dirección IP • RARP utiliza el Ethertype x’8035’ (distinto de ARP). Esto permite que los mensajes RARP sean fácilmente ignorados por los hosts no interesados • Problemas de RARP: – Solo devuelve la dirección IP, no la máscara, router, MTU, etc. – Los routers no reenvían mensajes ARP/RARP (no son paquetes IP) . Por tanto el servidor RARP ha de estar en la misma LAN que el cliente
  • 69. Redes 3-69Universidad de Valencia Rogelio Montañana Tipo de hardware (1=Enet) Tipo de protocolo (800=IP) Lon. Dir. Hard. (6) Lon. Dir. Red (4) Operación (1-2: ARP, 3-4: RARP) Dir. MAC Emisor (octetos 0-3) Dir. MAC Emisor (oct 4-5) Dir. IP emisor (octetos 0-1) Dir. IP emisor (octetos 2-3) Dir. MAC destino (oct. 0-1) Dir. MAC destino (octetos 2-5) Dir. IP destino 32 bits Formato de mensaje ARP y RARP en el caso de protocolo IPv4 y red Ethernet Códigos de Operación: 1: ARP Request 2: ARP Reply 3: RARP Request 4: RARP Reply
  • 70. Redes 3-70Universidad de Valencia Rogelio Montañana IP: 10.0.0.1/16 10.0.0.1/16 10.0.0.3/16 MAC: 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:02 00:00:01:00:00:03 X Y Z Duplicidad de direcciones IP Supongamos que a dos ordenadores, X e Y, se les asigna la misma dirección IP. Normalmente cada uno tendrá una MAC diferente, con lo que la situación será: Cuando un tercer ordenador (Z) envíe un ARP Request buscando a 10.0.0.1 recibirá dos ARP reply. Como la ARP cache de Z solo admite una entrada por dirección IP, Z solo tomará en cuenta una de las respuestas e ignorará la otra. Cual de las dos entrará en la ARP cache? Esto es algo aleatorio, pues depende de quien responda primero (X o Y) y de si Z decide quedarse con la primera o la última respuesta. Resultado: al comunicar con 10.0.0.1 algunas máquinas hablan con X y otras con Y.
  • 71. Redes 3-71Universidad de Valencia Rogelio Montañana IP: 10.0.0.1/16 10.0.0.2/16 10.0.0.3/16 MAC: 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:03 X Y Z Duplicidad de direcciones MAC Supongamos ahora que X e Y tienen diferente IP, pero la misma MAC. Esto es posible ya que la MAC puede cambiarse por software. La situación es: Cuando Z envíe el ARP request buscando a 10.0.0.1 solo recibirá respuesta de X. Los paquetes enviados por Z hacia X serán recibidos también por Y (misma MAC) pero como la IP de destino no es la suya el nivel de red en Y descartará los paquetes. Si más tarde Z envía un ARP request buscando a 10.0.0.2 creará una segunda entrada en su ARP cache con otra IP y la misma MAC, esto tampoco es problema puesto que la ARP cache se indexa por la IP. Así pues en este caso la duplicidad de dirección MAC no parece plantear problemas. Sin embargo si X e Y están conectados a un conmutador la tabla de direcciones MAC solo puede tener un puerto asociado a cada MAC, por lo que el conmutador solo enviaría las tramas al último que haya enviado alguna trama.
  • 72. Redes 3-72Universidad de Valencia Rogelio Montañana IP: 10.0.0.1/16 10.0.0.1/16 10.0.0.3/16 MAC: 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:01 00:00:01:00:00:03 X Y Z Duplicidad de IP y MAC Supongamos ahora que X e Y tienen la misma IP y la misma MAC: En este caso si Z envía un ARP request buscando a 10.0.0.1 recibirá dos respuestas (de X e Y). Solo una de ellas será incluida en la ARP cache, pero como ambas son idénticas no importa cual de ellas es incorporada por Z en su tabla. Todos los paquetes que Z envíe serán procesados, y respondidos en su caso, por X e Y. Si por ejemplo Z intenta establecer una conexión TCP con 10.0.0.1 recibirá dos respuestas a su petición de conexión, y muy probablemente las incongruencias que observe en las respuestas duplicadas le lleven a abortar el intento.
  • 73. Redes 3-73Universidad de Valencia Rogelio Montañana BOOTP (Bootstrap Protocol) • Función análoga a RARP, pero: – Permite suministrar todos los parámetros de configuración al cliente, no solo la dir. IP – El servidor y el cliente pueden estar en LANs diferentes. Los mensajes BOOTP viajan dentro de datagramas IP y por tanto pueden pasar por los routers • En la LAN del cliente debe haber un agente responsable de capturar la pregunta BOOTP (broadcast) para reenviarla al servidor remoto • A cada dirección MAC se le asigna una dirección IP de forma estática (correspondencia biunívoca) • Los mensajes BOOTP viajan en datagramas IP
  • 74. Redes 3-74Universidad de Valencia Rogelio Montañana Funcionamiento de BOOTP • El host cliente cuando arranca envía un ‘BOOTP request’ a la dirección 255.255.255.255 (broadcast en la LAN) con dirección de origen 0.0.0.0 (pues aun no sabe su IP) • El servidor recibe el mensaje, busca en su tabla la MAC del solicitante y si la encuentra prepara el ‘BOOTP reply’ • Para enviar el BOOTP reply en unicast la MAC del cliente debe estar en la ARP cache del servidor, lo cual requiere que el cliente responda a un ARP request. Pero el cliente no puede responder pues aun no sabe su IP. Esto se resuleve de una de las dos maneras siguientes: – Enviar la respuesta en broadcast. – Si el kernel lo permite el proceso BOOTP modifica ‘ilegalmente’ la tabla ARP y responde entonces en unicast.
  • 75. Redes 3-75Universidad de Valencia Rogelio Montañana A 165.12.32.5 A Tabla BOOTP A 165.12.32.5/2 4 Servidor BOOTP 4. b) B modifica su ARP cache para incluir en ella a A y le envía el BOOTP reply en unicast B ARP cache Funcionamiento de BOOTP 1 ¿IP? D.O.: 0.0.0.0 (A) D.D.: 255.255.255.255 (F) 2 ¿A? 4 a IP 165.12.32.5/24 D.O.: 165.12.32.2 (B) D.D.: 255.255.255.255 (F) 165.12.32.2 4 b IP 165.12.32.5/24 D.O.: 165.12.32.2 (B) D.D.: 165.12.32.5 (A)(F): Dirección MAC broadcast Dirección MAC 3 ¿165.12.32.5? 1. A lanza BOOTP request en broadcast preguntando su IP 2. B busca en su tabla la MAC de A. Encuentra que su IP es 165.12.32.5 3. B no puede enviar un datagrama a 165.12.32.5 porque no esta en su ARP cache; tampoco puede enviar un ARP request pues A no responderá 4. a) B lanza BOOTP reply en broadcast, o bien
  • 76. Redes 3-76Universidad de Valencia Rogelio Montañana BOOTP con servidor remoto • Si el servidor BOOTP es remoto algún equipo de la LAN (normalmente un router) actúa como BOOTP relay y redirige las ‘BOOTP request’ al servidor • El router anota en el BOOTP request su dirección; así cuando vuelva el BOOTP reply sabe que lo ha de distribuir por broadcast • En la LAN del cliente tanto el BOOTP request como el reply viajan normalmente en tramas broadcast. En el resto de la red viajan en unicast (transporte UDP).
  • 77. Redes 3-77Universidad de Valencia Rogelio Montañana LAN A 165.12.32.0/24 LAN B 165.12.40.0/24 LAN C 165.34.0.0/16 W X U V Y Tabla BOOTP U 165.12.32.5/2 4 V 165.12.32.7/2 4 Y 165.34.56.3/1 6 Funcionamiento de BOOTP entre LANs Z 165.12.32.1/24 165.12.40.1/24 165.34.0.1/16 BOOTP requests a 165.34.0.2 165.12.40.2/24 Servidor BOOTP local Tabla BOOTP W 165.12.40.3/2 4 X 165.12.40.7/2 4 192.168.1.1/30 192.168.1.2/30 A 165.34.0.0/16 por 192.168.1.2 A 165.12.32.0/24 por 192.168.1.1 A 165.12.40.0/24 por 192.168.1.1 165.34.0.2/16 Servidor BOOTP local y remoto
  • 78. Redes 3-78Universidad de Valencia Rogelio Montañana DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) • Es como BOOTP pero permite una asignación muy flexible de las direcciones IP. La asignación puede ser: – Manual. Fijada por el administrador de forma estática para cada MAC, como en BOOTP. – Automática. Es también estática, pero el servidor decide que IP asigna a cada host cuando recibe la petición por primera vez – Dinámica. La dirección se le asigna al host de un pool por un tiempo limitado. Pasado ese tiempo la dirección se retira, salvo que se renueve la petición. Permite reaprovechamiento de direcciones. • Usa el mismo mecanismo que BOOTP para acceder a servidores en otras LANs • Es lo más parecido a la autoconfiguración
  • 79. Redes 3-79Universidad de Valencia Rogelio Montañana Parámetros BOOTP/DHCP • Dirección IP del cliente • Hostname del cliente • Máscara de subred • Dirección(es) IP de: – Router(s) – Servidor(es) de nombres – Servidor(es) de impresión (LPR) – Servidor(es) de tiempo • Nombre y ubicación del fichero que debe usarse para hacer boot (lo cargará después por TFTP)
  • 80. Redes 3-80Universidad de Valencia Rogelio Montañana s_FarmaciaSotano: ht=ether: sm=255.255.254.0: ds=147.156.1.1 147.156.1.3 147.156.122.64: dn=uv.es: gw=147.156.16.1: nt=147.156.1.3: ts=147.156.1.3: hn: to=auto: na=147.156.1.46: infsecre2:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a21f8:ip=147.156.17.135 sdisco:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a24e7:ip=147.156.16.32 pfc7:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a35d3:ip=147.156.17.133 pfc5:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a35d8:ip=147.156.17.131 pfc6:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a35df:ip=147.156.17.132 sweb:tc=s_FarmaciaSotano:ha=004f4e0a44ab:ip=147.156.16.46 Configuración de un servidor BOOTP (o DHCP con asignación manual de direcciones Parámetros comunes a toda la subred
  • 81. Redes 3-81Universidad de Valencia Rogelio Montañana Subnet 239.252.197.0 netmask 255.255.255.0 { range 239.252.197.10 239.252.197.250; default-lease-time 600 max-lease-time 7200; option subnet-mask 255.255.255.0; option broadcast-address 239.252.197.255; option routers 239.252.197.1; option domain-name-servers 239.252.197.2, 239.252.197.3; option domain-name “isc.org”; } Host haagen { hardware ethernet 08:00:2b:4c:59:23; fixed-address 239.252.197.9; filename “/tftpboot/haagen.boot”; option domain-name-servers 192.5.5.1; option domain-name “vix.com”; } Configuración de un servidor DHCP con asignación dinámica de direcciones Excepción a la ‘regla’
  • 82. Redes 3-82Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sumario • Generalidades • El Datagrama IP. Estructura de la cabecera • Direcciones de red. Enrutamiento básico • Subredes y superredes. Máscaras • Protocolos de control y resolución de direcciones • Fragmentación • Protocolos de routing • IPv6
  • 83. Redes 3-83Universidad de Valencia Rogelio Montañana Fragmentación en IP • El nivel de red ha de acomodar cada datagrama en una trama (del nivel de enlace). • Cada tecnología de nivel de enlace tiene un valor máximo de paquete que puede aceptar, Ej.: – Ethernet: 1500 bytes (DIX), 1492 (LLC-SNAP). – Token Ring: 4440 bytes (4 Mb/s, THT 8 ms). • Este valor máximo es la MTU (Maximum Transfer Unit). • Si el datagrama no cabe se ha de fragmentar. Ej: datagrama de 4000 bytes creado en red Token Ring que pasa a Ethernet. El router ha de fragmentar • A veces el host ha de fragmentar de entrada pues genera datagramas demasiado grandes, ej: NFS construye datagramas de 8 KB, incluso en Ethernet
  • 84. Redes 3-84Universidad de Valencia Rogelio Montañana Nivel de enlace MTU (bytes) PPP normal 1500 PPP bajo retardo 296 X.25 1600 (RFC 1356) Frame Relay 1600 (normalmente) Ethernet DIX 1500 Ethernet LLC-SNAP 1492 Token Ring 4 Mb/s 4440 (THT 8ms) Classical IP over ATM 9180 MTU de algunos medios a nivel de enlace
  • 85. Redes 3-85Universidad de Valencia Rogelio Montañana Cab. ABCDEF GHIJKL MNOP Cab. ABCDEF Token Ring E-net DIX Cab. GHIJKL Cab. MNOP PPP Bajo Retardo Cab. M Cab. N Cab. O Cab. P Fragmentación múltiple
  • 86. Redes 3-86Universidad de Valencia Rogelio Montañana Fragmentación en IP • Los fragmentos reciben la misma cabecera que el datagrama original salvo por los campos ‘Longitud Total’, ‘MF’ y ‘Desplazamiento del Fragmento’. • Los fragmentos de un mismo datagrama se identifican por el campo ‘Identificación’. • Todos los fragmentos, menos el último, tienen a 1 el bit MF (More Fragments). • La unidad básica de fragmentación es 8 bytes. Los datos se reparten en tantos fragmentos como haga falta, todos múltiplos de 8 bytes (salvo quizá el último). • Toda red debe aceptar un MTU de al menos 68 bytes. El mínimo recomendado es de 576 bytes.
  • 87. Redes 3-87Universidad de Valencia Rogelio Montañana Id Long DF MF Desplaz. Datos Fragmento 1 XXX 1500 0 1 0 ABCDEF Fragmento 2 XXX 1500 0 1 185 GHIJKL Fragmento 3 XXX 1060 0 0 370 MNOP Datagrama Original XXX 4020 0 0 0 ABCDEF GHIJKL MNOP Fragm. 3a XXX 292 0 1 370 M Fragm. 3b XXX 292 0 1 404 N Fragm. 3c XXX 292 0 1 438 O Fragm. 3d XXX 244 0 0 472 P Ejemplo de fragmentación múltiple Token Ring E-net DIX PPP Bajo Retardo Los bytes se cuentan en grupos de 8 bytes
  • 88. Redes 3-88Universidad de Valencia Rogelio Montañana Bit DF (Don’t Fragment) • Indica que ese datagrama no se debe fragmentar. Ej.: ping –f (windows). • Se usa: – Cuando un host no está capacitado para reensamblar (ej.: estaciones ‘diskless’). – En la técnica de descubrimiento de la MTU del trayecto o ‘Path MTU discovery’.
  • 89. Redes 3-89Universidad de Valencia Rogelio Montañana Token Ring A B Ethernet 1: A envía a B un paquete de 4020 bytes con DF=1. 4020 DF X 2: X descarta el paquete y responde a A con un ICMP ‘destino inaccesible’ indicando que si hubiera sido de 1500 o menos habría pasado. Max 1500 3: A fragmenta la información y a partir de ahora no mandará a B paquetes de más de 1500 bytes. Sigue usando el bit DF. 1060 DF 1500 DF1500 DF Funcionamiento del ‘Path MTU discovery’ Paquete normal Mensaje ICMP
  • 90. Redes 3-90Universidad de Valencia Rogelio Montañana Preguntas sobre fragmentación ¿Cual es el tamaño mínimo posible de MTU en una red para que puedan pasar por ella datagramas IPv4? En caso de fragmentación las opciones de la cabecera IP (record route, timestamp, strict source route y loose source route), ¿han de copiarse en todos los fragmentos o solo en uno? Cuando se emite un datagrama IP, ¿se ha de marcar siempre el campo Identificación, o solo cuando el datagrama se vaya a fragmentar?
  • 91. Redes 3-91Universidad de Valencia Rogelio Montañana Preguntas sobre fragmentación Si un fragmento se pierde el host receptor no podrá reensamblar el datagrama original; ¿cuanto tiempo esperará el host antes de considerar que se ha perdido y descartar los demás fragmentos? Un datagrama de 4020 bytes pasa de una red Token Ring con THT 8 ms (MTU 4400) a una Ethernet (MTU 1500) y después pasa por un enlace PPP con bajo retardo (MTU 296). Si ese mismo datagrama pasara directamente de la red Token Ring al enlace PPP (sin pasar por la red Ethernet) ¿habría alguna diferencia en la forma como se produce la fragmentación?
  • 92. Redes 3-92Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sumario • Generalidades • El Datagrama IP. Estructura de la cabecera • Direcciones de red. Enrutamiento básico • Subredes y superredes. Máscaras • Protocolos de control y resolución de direcciones • Fragmentación • Protocolos de routing • IPv6
  • 93. Redes 3-93Universidad de Valencia Rogelio Montañana Protocolos de Routing • Protocolos de routing dentro de un AS • Concepto de Sistema Autónomo (AS) • Protocolos de routing entre ASes • Arquitectura de Internet y puntos neutros de interconexión
  • 94. Redes 3-94Universidad de Valencia Rogelio Montañana Protocolos de routing • Vector distancia – RIP – IGRP y EIGRP – BGP (entre Sistemas Autónomos) • Estado del enlace – IS-IS – OSPF
  • 95. Redes 3-95Universidad de Valencia Rogelio Montañana RIP (Routing Information Protocol) • Sufre los problemas típicos del vector distancia (cuenta a infinito) • Solo útil en redes pequeñas (5-10 routers) • Métrica basada en número de saltos únicamente. Máximo 15 saltos • La información se intercambia cada 30 segundos. Los routers tienden a sincronizarse y la red se bloquea cuando ocurre el intercambio. • RIPv1 no soporta subredes ni máscaras de tamaño variable (sí en RIPv2) • No permite usar múltiples rutas simultáneamente (algunas versiones sí) • Es bastante habitual en máquinas UNIX
  • 96. Redes 3-96Universidad de Valencia Rogelio Montañana IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) y EIGRP (Enhanced IGRP) • Protocolos propietarios de Cisco • Resuelven muchos de los problemas de RIP – Métrica sofisticada – Reparto de tráfico entre múltiples rutas • Incluyen soporte multiprotocolo • Mejoras de EIGRP sobre IGRP – Soporta subredes – Solo transmite modificaciones • Se utilizan en muchas redes (ej. UV)
  • 97. Redes 3-97Universidad de Valencia Rogelio Montañana Métrica por defecto de IGRP/EIGRP Métrica = bandwidth + delay Donde: – bandwidth = 2,56*109 / (ancho de banda en Kb/s) – delay = 25,575 * (retardo en microsegundos) El retardo de un trayecto se calcula como la suma de los retardos de los enlaces. Para el ancho de banda se considera el enlace de menor caudal únicamente • La métrica aumenta con el retardo y disminuye con el ancho de banda. • Ej.: ruta que pasa por dos enlaces, uno de 128 y el otro de 64 Kb/s, ambos con delay=20 ms – Bw = 2,56*109 / 64 = 40.000.000 – Delay = 25,575 * (20.000 + 20.000) = 1.023.000 – Métrica = 41.023.000 • Mediante fórmulas más complejas se puede tomar en cuenta también la carga y la fiabilidad del trayecto, pero normalmente no se hace
  • 98. Redes 3-98Universidad de Valencia Rogelio Montañana OSPF (Open Shortest Path First) • Desarrollado por el IETF entre 1988-1990 • Basado en estado del enlace, algoritmo de Dijkstra • Dos niveles jerárquicos (áreas): – Area 0 o backbone (obligatoria) – Areas adicionales (opcionales) • Resuelve los problemas de RIP: – Rutas de red, subred y host (máscaras de tamaño variable) – Admite métricas complejas, como EIGRP. En la práctica se usa solo ancho de banda y retardo (como en EIGRP) – Reparte tráfico entre múltiples rutas • Las rutas óptimas pueden no ser simétricas.
  • 99. Redes 3-99Universidad de Valencia Rogelio Montañana • Clases de routers en OSPF: – Routers backbone: los que se encuentran en el área 0 – Routers internos: pertenecen únicamente a un área – Routers frontera de área: los que conectan dos o mas áreas (una de ellas necesariamente el backbone) – Routers frontera de AS: los que conectan con otros ASes. Pueden estar en el backbone o en cualquier otra área • Tipos de rutas en OSPF: – Intra-área: las determina directamente el router – Inter-área: se resuelven en tres fases: • Ruta hacia el router backbone en el área • Ruta hacia el área de destino en el backbone • Ruta hacia el router en el área de destino – Inter-AS: se envían al router frontera de AS más próximo (empleando alguna de las dos anteriores).
  • 100. Redes 3-100Universidad de Valencia Rogelio Montañana A otros ASes Router Backbone Router Frontera de Sistema Autónomo Router Frontera de Area Router Interno Area 0 (Backbone) Area 1 Area 2 Ruta intra-área: D-G-H Ruta inter-área: F-C,C-A-D,D-G-H Ruta inter-AS: A-D,D-G-H, H-... Funcionamiento de OSPF A F G H E D B C
  • 101. Redes 3-101Universidad de Valencia Rogelio Montañana A E D C B A E D C B Sin router designado (RIP) Con router designado (OSPF) Si hay varios routers en una red multiacceso (LAN, X.25, FR o ATM) uno de ellos actúa como designado y es el único que intercambia información con los demás: A EDCB Router designado en OSPF
  • 102. Redes 3-102Universidad de Valencia Rogelio Montañana IS-IS (Intermediate System- Intermediate System) • Intermediate-System significa router en ‘ISOese’ (host es ES, End System) • Muy similar a OSPF, pero no es estándar Internet. Es estándar ISO (OSI) • Soporte Multiprotocolo (routing integrado). OSPF no lo tiene. • Es el protocolo habitual en las grandes redes (ISPs). Se utiliza en RedIRIS, por ejemplo.
  • 103. Redes 3-103Universidad de Valencia Rogelio Montañana Protocolo Algoritmo Subredes Métrica compleja Notifica Actualiz. Niveles jerárquicos Estándar RIPv1 Vector Distancia NO NO NO NO SI RIPv2 Vector Distancia SI NO NO NO SI IGRP Vector Distancia NO SI NO NO NO EIGRP Vector Distancia SI SI SI NO NO OSPF Estado Enlace SI SI SI SI SI (Internet) IS-IS Estado Enlace SI SI SI SI SI (ISO) Protocolos de routing de Internet
  • 104. Redes 3-104Universidad de Valencia Rogelio Montañana Mecanismo de enrutado de paquetes • Los paquetes se enrutan de acuerdo con su dirección de destino. La dirección de origen no se toma en cuenta para nada. • Si al enrutar un paquete el router descubre que existen varias rutas posibles para llegar al destino aplica tres criterios de selección, por este orden: 1. Usar la ruta de máscara más larga 2. Usar la ruta de distancia administrativa menor 3. Usar la ruta de métrica menor
  • 105. Redes 3-105Universidad de Valencia Rogelio Montañana Máscara más larga • Supongamos que se han declarado las siguientes rutas estáticas: a) ip route 172.16.32.0 255.255.254.0 10.0.0.1 b) ip route 172.16.32.0 255.255.255.0 10.0.0.2 c) ip route 172.16.32.0 255.255.255.128 10.0.0.3 • Al tener máscaras diferentes las tres rutas son diferentes y se incorporan todas ellas en la tabla de rutas • Pregunta: ¿Por donde se enviará un datagrama dirigido a 172.16.32.1? • Respuesta: por 10.0.0.3 pues la ruta c) es la que tiene una máscara más larga • El orden como se introducen las rutas en una configuración no tiene ninguna importancia. Lo único que cuenta es la longitud de la máscara.
  • 106. Redes 3-106Universidad de Valencia Rogelio Montañana Distancia administrativa • La distancia administrativa es un mecanismo para resolver el conflicto que se presenta cuando hay dos rutas hacia un mismo destino, conocidas por dos mecanismos diferentes. Ejemplos: – Un router que está ejecutando RIP e IGRP recibe rutas a un mismo destino por ambos protocolos. – Un router que ejecuta OSPF recibe un anuncio de una ruta para la que se le ha configurado una ruta estática. • Siempre se da preferencia a la ruta que tiene una distancia administrativa menor • Las distancias administrativas reflejan la confianza relativa que nos merece un protocolo de routing frente a otro
  • 107. Redes 3-107Universidad de Valencia Rogelio Montañana Distancias administrativas por defecto en routers cisco Mecanismo como se conoce la ruta Distancia administrativa Red directamente conectada 0 Ruta estática 1 Sumarizada de EIGRP 5 BGP externa 20 EIGRP 90 IGRP 100 OSPF 110 IS-IS 115 RIP 120 EGP 140 Routing bajo demanda 160 EIGRP externo 170 BGP interno 200 Desconocido 255 Si se modifican los valores por defecto hay que hacerlo con cuidado y de forma consistente en toda la red (se pueden producir bucles) Las rutas con distancia 255 no se utilizan
  • 108. Redes 3-108Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejemplo de uso de la distancia administrativa • Se puede cambiar la distancia administrativa de un protocolo determinado. • También se puede cambiar, de forma individualizada, la distancia administrativa de una ruta estática. Ejemplo: queremos configurar una ruta por defecto de emergencia, de forma que solo actúe cuando un destino determinado no se nos anuncia por ningún protocolo de routing. Para ello le asignamos distancia 201: ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 4.4.4.4 201 Esta ruta solo se aplicará como último recurso cuando fallen todas las demás.
  • 109. Redes 3-109Universidad de Valencia Rogelio Montañana Métrica menor • Dadas dos rutas de igual máscara e igual distancia administrativa siempre se elige la de métrica más baja • Solo se balancea tráfico entre dos rutas cuando su métrica es idéntica (salvo que se haya modificado la varianza) • Las métricas peores quedan en reserva por si falla la mejor. Son lo que se denomina ‘sucesores factibles’ • Cada protocolo de routing maneja métricas diferentes, por lo que los valores de diferentes protocolos no son comparables. Como normalmente los protocolos tienen distancias administrativas diferentes la comparación de métricas solo suele hacerse entre rutas obtenidas por el mismo protocolo
  • 110. Redes 3-110Universidad de Valencia Rogelio Montañana Mecanismo de enrutado: resumen RIP IGRP Rutas Estáticas Instalar rutas; elegir ganador en base a distancia administrativa Tabla de rutas Proceso de enrutado Utilizar la ruta de máscara más largaRIP IGRP Procesos de routing Seleccionar rutas óptimas en base a la métrica Configuración manual Flujo de paquetes entrantes A la cola de la interfaz de salida
  • 111. Redes 3-111Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sistema Autónomo • Un Sistema Autónomo (AS) está formado por un conjunto de routers que tienen: – Un protocolo de routing común (posiblemente también rutas estáticas) – Una gestión común • Normalmente cada ISP tiene al menos un sistema autónomo (a veces varios). • También las grandes organizaciones (las que están conectadas a más de un proveedor). • El AS se identifica por un número de 16 bits. Los números de AS los asignan los RIR (Registros Regionales). • Los valores del 64512 al 65535 están reservados para uso privado (RFC 1930). Equivalen a las direcciones privadas • Ejemplos de AS: RedIRIS: 766. Univ. Valencia: 65432
  • 112. Redes 3-112Universidad de Valencia Rogelio Montañana Protocolo de routing externo (entre ASes): BGP (Border Gateway Protocol) • Necesario incluir factores ‘políticos’ en el cálculo de rutas entre ASes. Requiere otros protocolos. • Hasta 1990 se usaba EGP (Exterior Gateway Protocol). • En 1989 se desarrolló BGP. Hoy se usa la versión 4 (BGP-4 incluye soporte de CIDR) • Usado por prácticamente todos los proveedores de Internet en la comunicación de rutas entre ASes.
  • 113. Redes 3-113Universidad de Valencia Rogelio Montañana BGP (Border Gateway Protocol) • Algoritmo de vector distancia modificado: además de la interfaz y el costo se incluye la ruta completa en cada caso. • El router descubre y descarta las rutas que pasan por él mismo. Así evita el problema de la cuenta a infinito. • La métrica suele ser la más simple posible: número de saltos. • Permite introducir restricciones o reglas ‘políticas’. Una ruta que viola estas reglas recibe una distancia infinito.
  • 114. Redes 3-114Universidad de Valencia Rogelio Montañana Red con BGP Int. Dist. Ruta i 3 BAEH j 4 CGIH k 2 GIH m 4 CGIH Rutas descartadas BA C E i j k D AS 1 H AS 8 I AS 9 AS 2 F AS 6 AS 3 G AS 7 AS 5 m AS 4 Ruta óptima de C a H. Información recibida por C de sus vecinos: Ruta óptima EL AS 6 intercambia tráfico con AS 3 y AS 8, pero no acepta tráfico de tránsito. Para ello F oculta su conexión con C cuando se anuncia a H y su conexión con H cuando se anuncia a C Tr Tr ISP U ISP X ISP V ISP W ISP Y ISP Z
  • 115. Redes 3-115Universidad de Valencia Rogelio Montañana
  • 116. Redes 3-116Universidad de Valencia Rogelio Montañana 65432 (UV)
  • 117. Redes 3-117Universidad de Valencia Rogelio Montañana ISP de tránsito ISP nacional ISP regional ISP local ISP de tránsito ISP de tránsito ISP nacional ISP nacional ISP nacional ISP regional ISP regional ISP regional ISP regional ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local Proveedor Cliente Modelo jerárquico de Internet
  • 118. Redes 3-118Universidad de Valencia Rogelio Montañana Telefónica BT La interconexión en otro país supone un uso innecesario de enlaces internacionales Washington Intercambio de tráfico entre ISPs en otro país
  • 119. Redes 3-119Universidad de Valencia Rogelio Montañana Puntos neutros de interconexión • Los puntos de interconexión (o puntos neutros) permiten el fácil intercambio de tráfico entre ISPs. • También se llaman CIX (Commercial Internet Exchange) • El hecho de que dos ISPs estén conectados al mismo CIX no implica necesariamente que intercambien tráfico. Algunos CIX requieren que cada ISP establezca sus propios acuerdos de ‘peering’
  • 120. Redes 3-120Universidad de Valencia Rogelio Montañana Red IP cliente Exchange Red IP cliente ISP ISP ISPISP Exchange Exchange ExchangeISP ISP Red IP cliente Red IP clienteRed IP cliente Clientes dialup Cliente Cliente ProveedorProveedor Peer Peer Acuedo de Peering Servicio al por mayor Servicio minorista Interconexiones y relaciones en Internet
  • 121. Redes 3-121Universidad de Valencia Rogelio Montañana Puntos neutros de interconexión en España Nombre Ubicación Creación URL Proveedores Espanix Madrid 2/1997 www.espanix.net 33 Catnix Barcelona 6/1999 www.catnix.net 10 Galnix Santiago de Compostela 7/2002 www.galnix.net 6 NAP Madrid 9/2002 www.napmadrid.com ? Mad-IX Madrid 3/2003 www.mad-ix.net 7 Euskonix Bilbao 6/2003 www.euskonix.com 7
  • 122. Redes 3-122Universidad de Valencia Rogelio Montañana Esquema de GALNIX
  • 123. Redes 3-123Universidad de Valencia Rogelio Montañana Acuerdos de peering en ESPANIX
  • 124. Redes 3-124Universidad de Valencia Rogelio Montañana Sumario • Generalidades • El Datagrama IP. Estructura de la cabecera • Direcciones de red. Enrutamiento básico • Subredes y superredes. Máscaras • Protocolos de control y resolución de direcciones • Fragmentación • Protocolos de routing • IPv6
  • 125. Redes 3-125Universidad de Valencia Rogelio Montañana Protocolo IPv6 • Desarrollado fundamentalmente para resolver el problema de escasez de direcciones de IPv4 • De paso se incorporaron mejoras en seguridad, eficiencia, calidad de servicio, tráfico multicast, etc. • Especificado en RFC 1883 (12/1995), modificado (campo DS) en RFC 2460 (12/1998)
  • 126. Redes 3-126Universidad de Valencia Rogelio Montañana Objetivos de IPv6 • Direcciones: Pasa a direcciones de 128 bits. • Eficiencia: Simplifica cabeceras. Omite checksum. Estructura jerárquica, reduce tablas de routing. • Seguridad: Incorpora mecanismos de privacidad y validación mediante criptografía • Calidad de Servicio: Previsto soporte de tráfico en tiempo real. • Multicast: Mejora soporte. • Sencillez: posibilidad de autoconfiguración de equipos • Movilidad: Permite movilidad manteniendo dirección. • Evolución: Contempla mecanismo para futuras opciones. • Compatibilidad: puede coexistir con IPv4
  • 127. Redes 3-127Universidad de Valencia Rogelio Montañana Principales novedades de IPv6 • Autoconfiguración y movilidad: el host asigna los 8 últimos bytes (dir. EUI-64) y toma los 8 primeros del router. • Posibilidad de envíos unicast, multicast y anycast • Eficiencia (se suprime el checksum) • Opciones encadenadas: reemplazan al campo opciones, con lo que se simplifica el proceso en cada router y da un mecanismo que permite extenderlas. • Fragmentación en ruta: prohibida. Todos los nodos han de soportar MTU mínima de 1280 bytes.
  • 128. Redes 3-128Universidad de Valencia Rogelio Montañana Versión DS Etiqueta de flujo Longitud de carga útil Sig. Cabecera Límite saltos Dirección de origen (16 bytes) Dirección de destino (16 bytes) Version Lon.Cab. DS Longitud total Identificación X D F M F Desplazamiento fragmento Tiempo de vida Protocolo Checksum Dirección de origen Dirección de destino Opciones Cabecera IPv6 Cabecera IPv4 40 bytes 20 bytes
  • 129. Redes 3-129Universidad de Valencia Rogelio Montañana Autoconfiguración en IPv6 • En la autoconfiguración el host construye su propia dirección a partir de dos partes: – La parte red (8 bytes) que le indica el router – La parte host (8 bytes) es su dirección MAC extendida o EUI-64 (Extended Unique Identifier). La crea a partir de su propia MAC de 6 bytes. • Si el host no tiene MAC se inventa un identificador al azar (con suerte no coincidirá con ningún otro de la red). • También es posible asignar manualmente una dirección cualquiera al host
  • 130. Redes 3-130Universidad de Valencia Rogelio Montañana Conversión de EUI-48 a EUI-64 OUI Equipo 3 5 Conversión EUI-48 → EUI-64 para IPv6: xxxxxx00 cd ef gh ij kl xxxxxx10 cd ef 0xFF 0xFE gh ij kl Bit I/G (Individual/Grupo) 0/1 Bit G/L (Global/Local) 0/1. (Este bit se cambia al hacer la conversión) Formato EUI-64 (IEEE):
  • 131. Redes 3-131Universidad de Valencia Rogelio Montañana Autoconfiguración en IPv6 2 Host IPv6 MAC: 0008:0267:5cca EUI-64: 0208:02ff:fe67:5cca IPv6: ?? 1: Mensaje (multicast a todos los routers IPv6): ¿Me podeis decir el prefijo de esta red? 1 Router IPv6 Prefijo red: 2001:0720:1014:00022: Respuesta (unicast): El prefijo es 2001:720:1014:2 3: Entonces mi dirección IPv6 debe ser 2001:720:1014:2:208:2ff:fe67:5cca
  • 132. Redes 3-132Universidad de Valencia Rogelio Montañana Direcciones IPv6 • Inicialmente propuestas de 8, 16 y 20 bytes • 8 bytes: suficiente, pero no habría permitido autoconfiguración con dirección MAC • 20 bytes: formato OSI (protocolo CLNP). Impopular por ser OSI • 16 bytes: fue la solución aceptada
  • 133. Redes 3-133Universidad de Valencia Rogelio Montañana Direcciones IPv6 • Dirección IPv6 en decimal: 128.0.0.0.0.0.0.0.1.35.69.103.137.171.205.239 • La misma en hexadecimal: 8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF • Los ceros a la izquierda pueden omitirse; si uno o más grupos son todo cero se puede abreviar con dobles dos puntos: 8000::123:4567:89AB:CDEF • Para direcciones IPv4 se puede usar la notación decimal con puntos simples: ::147.156.11.11
  • 134. Redes 3-134Universidad de Valencia Rogelio Montañana Prefijo (binario) Uso 0000 0000 Reservado (incluye IPv4) 0000 0001 No asignado 0000 001 Direcciones OSI NSAP 0000 010 Direcciones IPX de Novell Netware 0000 011, 0000 1, 0001 No asignado 001 Direcciones globales unicast agregables 010, 011, 100, 101 No asignado 110, 1110, 1111 0, 1111 10 No asignado 1111 110, 1111 1110 0 No asignado 1111 1110 10 Direcciones privadas para enlaces 1111 1110 11 Direcciones privadas 1111 1111 Direcciones multicast Clases de direcciones IPv6 (RFC 2373, 7/1998)
  • 135. Redes 3-135Universidad de Valencia Rogelio Montañana FP TLA Res NLA SLA Interface ID Toplogía pública Toplogía de organización Interfaz Parte red Parte host Direcciones unicast agregables en IPv6 Formato estándar FP TLA Sub TLA Res NLA SLA Interface ID Toplogía pública Toplogía de organización Interfaz Parte red Parte host Formato RIPE 3 3 8 24 16 6413 13 6 13 641613 FP: Format Prefix (siempre 001) TLA: Top Level Agregator NLA: NExt Level Agregator SLA: Site level Agregator RIPE 16 bits (2001) RedIRIS 19 bits (0720) UV 13 bits (1014) Interno 16 bits
  • 136. Redes 3-136Universidad de Valencia Rogelio Montañana Opciones en IPv6 Cabecera TCP + Datos Cabecera IPv6 Siguiente Cab. = TCP Cabecera TCP + Datos Fragmento de Cab. TCP + Datos Cabecera IPv6 Siguiente Cab. = Routing Cabecera IPv6 Siguiente Cab. = Routing Cabecera Routing Siguiente Cab. = TCP Cabecera Routing Siguiente Cab. = Fragment. Cabecera Fragment. Siguiente Cab. = TCP Las opciones se expresan como cabeceras adicionales encadenadas
  • 137. Redes 3-137Universidad de Valencia Rogelio Montañana Situación actual de IPv6 • Red experimental a nivel mundial (6Bone) desde 1995 mediante túneles. • Las principales redes académicas del mundo participan en 6Bone. • Decepción respecto a las expectativas que había en 1995-96. La mayoría de las mejoras de IPv6 se han incorporado por un proceso evolutivo en IPv4 • Fabricantes e ISPs han mostrado poco (o nulo) interés por IPv6.
  • 138. Redes 3-138Universidad de Valencia Rogelio Montañana Mejoras recientes en IPv4 (o porqué no ha tenido más éxito IPv6) • Direcciones: NAT (Network Address Translation), Proxies, Cortafuegos, direcciones privadas (RFC 1918). • Reducción tablas de routing: CIDR (RFC 1817, 8/1995) • Seguridad: IPSEC (RFC 2410, 11/1998). • Calidad de Servicio: Intserv (RFC 1633, 6/1994) y Diffserv (RFC 2475, 12/1998) • Multicast: ámbito administrativo: RFC2365 (7/1998) • Movilidad: DHCP (RFC 1534) y soluciones propietarias • Autoconfiguración: DHCP
  • 139. Redes 3-139Universidad de Valencia Rogelio Montañana Agotamiento del espacio de direcciones IPv4 (predicciones más recientes) 232
  • 140. Redes 3-140Universidad de Valencia Rogelio Montañana De Internet Protocol Journal Sept-2005
  • 141. Redes 3-141Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicios
  • 142. Redes 3-142Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 2 • Tres routers unidos por tres líneas de 64 Kb/s • Discutir diferencia entre routing dinámico o estático desde el punto de vista de: – Fiabilidad – Eficiencia
  • 143. Redes 3-143Universidad de Valencia Rogelio Montañana •Fiabilidad: Con Routing dinámico en caso de fallo de una línea el tráfico se reencamina por la ruta alternativa. •Eficiencia: Routing dinámico permite repartir tráfico entre varios caminos posibles (no con RIP) B A C Ejercicio 2 64 Kb/s 64 Kb/s 64 Kb/s
  • 144. Redes 3-144Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 3 P: Un datagrama con la opción source routing se fragmenta. ¿Deberá copiarse esta opción en todos los fragmentos o solo en el primero? R: Para que todos los fragmentos sigan la misma ruta la opción source routing ha de copiarse en todos ellos.
  • 145. Redes 3-145Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 4 P: En IPv6 se modifica de forma sustancial la cabecera del datagrama debido al aumento de longitud de las direcciones (de 32 a 128 bits). ¿Como afecta esto a los puentes transparentes? ¿Y a los puentes con encaminamiento desde el origen? R: De ninguna forma. Los puentes solo manejan direcciones MAC (que no cambian en IPv6). Desde el punto de vista de los puentes la cabecera IP forma parte de los datos.
  • 146. Redes 3-146Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 5 P: Diga cuales de los siguientes protocolos permiten la asignación dinámica de direcciones: BOOTP DHCP RARP ARP PPP SLIP R: DHCP y PPP
  • 147. Redes 3-147Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 8 Internet 147.156.1.11/17 147.156.147.129/27 147.156.0.0-127.255 147.156.147.128-159 192.168.1.1/30 192.168.1.5/30 192.168.1.2/30 192.168.1.6/30 130.206.211. 6/30 147.156.147.130 130.206.211.174 A 130.206.211.174/32 por 147.156.147.130 A 147.156.198.0/23 por 192.168.1.2 A 147.156.198.0/23 por 192.168.1.6 A 193.145.246.0/24 por 147.156.15.9 A 150.208.0.0/16 por 130.206.211.6 A 0.0.0.0/0 por 130.206.211.1 A 127.0.0.1/32 por Null0 130.206.211.5/30 147.156.15.9 IATA 193.145.246.0/24 E0 E1 S1 S0 UJI 150.208.0.0/16 130.206.211. 1/30130.206.211.2/30 S2 S3 147.156.198.0-199.255 Balanceo de tráfico
  • 148. Redes 3-148Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 9 • Suprimimos ruta por defecto. • Enviamos datagrama de 147.156.147.132 a 138.247.12.32. Que sucede? R: El router descarta el datagrama y devuelve ‘ICMP Destination Unreachable’ al emisor • Ahora enviamos datagrama de 138.247.12.32 a 147.156.147.132. Que sucede? R: El datagrama llega correctamente
  • 149. Redes 3-149Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 11 194.125.1.63/26 E0 E1 S0 S1195.0.0.195/25 195.0.0.128-255 194.125.1.0-63 Dirección de host inválida (Broadcast de la subred) 195.100.1.2/30 195.100.1.0-3 197.160.1.1/30 197.160.1.0-3 A 157.34.33.0/32 por 195.0.0.199 A 160.87.34.0/21 por 195.100.1.1 A 198.0.0.0/15 por 197.160.1.2 A 0.0.0.0/0 por 195.100.1.1Agregación de direcciones (CIDR) Dirección de red inválida (parte host ≠ 0) 160.87.34.0: 10100000.01010111.00100010.00000000 Máscara: 11111111.11111111.11111000.00000000 194.125.1.63: ---.----.---.00111111 Máscara: 255.255.255.11000000
  • 150. Redes 3-150Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 12 Internet Madrid Barcelona Sevilla Bilbao 128 Kb/s 256 Kb/s 128 Kb/s 128 Kb/s 100 ord. 20 ord. 50 ord. 25 ord. Red 194.100.100.0/24
  • 151. Redes 3-151Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 12 Oficina Subred Máscara Rango Direcc. útiles Madrid 194.100.100.0/25 255.255.255.12 8 194.100.100.0-127 126 Barcelona 194.100.100.128/2 6 255.255.255.19 2 194.100.100.128- 191 62 Bilbao 194.100.100.192/2 7 255.255.255.22 4 194.100.100.192- 223 30 Sevilla 194.100.100.224/2 7 255.255.255.22 4 194.100.100.224- 255 30 Reparto de las direcciones (subnet-zero)
  • 152. Redes 3-152Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 12 Internet Ma Ba Se Bi 194.100.100.1/25 192.168.1.2/30 192.168.2.1/30 192.168.3.1/30 Red 194.100.100.0/25 Red 194.100.100.224/27 Red 194.100.100.128/26 Red 194.100.100.192/27 A 194.100.100.128/26 por 192.168.2.2 A 194.100.100.192/27 por 192.168.2.2 A 194.100.100.224/27 por 192.168.3.2 A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.1 A 127.0.0.1/32 por Null0 192.168.2.2/30 192.168.3.2/30 192.168.1.1/30
  • 153. Redes 3-153Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ejercicio 13 • Empresa con una LAN y dos redes IP: – 199.199.199.0/24, Proveedor X, lento – 200.200.200.0/24, Proveedor Y, rápido • Se quiere conectar unos ordenadores a través del proveedor X y otros a través del proveedor Y • Estudiar posibilidad de utilizar uno o dos routers
  • 154. Redes 3-154Universidad de Valencia Rogelio Montañana 199.199.199.1/24 200.200.200.1/24 Proveedor X Proveedor Y 192.168.1.5/30 192.168.2.5/30 A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.6 A 0.0.0.0/0 por 192.168.2.6 Solución con un router Red 199.199.199.0/24 Rtr 199.199.199.1 Red 200.200.200.0/24 Rtr 200.200.200.1 192.168.1.6/30 192.168.2.6/30 Reparto de tráfico entre proveedores Posibilidad de caminos asimétricos Posibilidad de rechazo de datagramas A 200.200.200.0/24 por 192.168.2.5 A 199.199.199.0 por Internet A 199.199.199.0/24 por 192.168.1.5 A 200.200.200.0/24 por Internet Ejercicio 13 Internet
  • 155. Redes 3-155Universidad de Valencia Rogelio Montañana 199.199.199.1/24 200.200.200.2/24 Proveedor X Proveedor Y 192.168.1.5/30 Red 199.199.199.0/24 Rtr 199.199.199.1 Red 200.200.200.0/24 Rtr 200.200.200.1 Solución con dos routers 200.200.200.1/24 199.199.199.2/24 192.168.2.5/30 A 0.0.0.0/0 por 192.168.2.6 A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.6 192.168.2.6/30 192.168.1.6/30 Internet A 200.200.200.0/24 por 192.168.2.5 A 199.199.199.0/24 por Internet A 199.199.199.0/24 por 192.168.1.5 A 200.200.200.0/24 por Internet Ejercicio 13
  • 156. Redes 3-156Universidad de Valencia Rogelio Montañana IP:130.206.212.7/24 Rtr: 130.206.212.1 IP: 130.206.220.5/24 Rtr: 130.206.220.1 IP:130.206.212.1/24 IP:130.206.220.1/24 Switch LAN Red B Red E Red F Red C Red A Red D Ping 130.206.220.5 Indique todas las tramas ethernet que genera el comando ping. Todos los equipos se acaban de encender. Problema examen junio 2000
  • 157. Redes 3-157Universidad de Valencia Rogelio Montañana Ping 130.206.220.5 Solución Problema examen junio 2000 A C B MAC orig. MAC dest. Ethertype Mensaje A FF ARP (806) ARP Req. ¿quién es 130.206.212.1? B A ARP (806) ARP Resp. 130.206.212.1 es B A B IP (800) ICMP ECHO Req. Para 130.206.220.5 C FF ARP (806) ARP Req. ¿quién es 130.206.220.5? D C ARP (806) ARP Resp. 130.206.220.5 es D C D IP (800) ICMP ECHO Req. para 130.206.220.5 D C IP (800) ICMP ECHO Reply para 130.206.212.7 B A IP (800) ICMP ECHO Reply para 130.206.212.7 IP:130.206.212.7/24 Rtr: 130.206.212.1 IP: 130.206.220.5/24 Rtr: 130.206.220.1 IP:130.206.212.1/24 IP:130.206.220.1/24 Switch LAN Red B Red E Red F Red C Red A Red D D
  • 158. Redes 3-158Universidad de Valencia Rogelio Montañana Suceso Trama Red Emitida por Recibida por 1 1 B A Broadcast 2.1 1 A Sw LAN Broadcast 2.2 1 C Sw LAN Broadcast 3 2 C B Sw LAN 4 2 B Sw LAN A 5 3 B A Sw LAN 6 3 C Sw LAN B 7 4 D C Broadcast 8 4 E Sw LAN Broadcast 9 4 F Sw LAN Broadcast IP:130.206.212.7/24 Rtr: 130.206.212.1 IP: 130.206.220.5/24 Rtr: 130.206.220.1 IP:130.206.212.1/24 IP:130.206.220.1/24 Switch LAN Red B Red E Red F Red C Red A Red D Suceso Trama Red Emitida por Recibida por 10 5 F D Sw LAN 11 5 E Sw LAN Sw LAN 12 5 D Sw LAN C 13 6 D C Sw LAN 14 6 E Sw LAN Sw LAN 15 6 F Sw LAN D 16 7 F D Sw LAN 17 7 E Sw LAN Sw LAN 18 7 D Sw LAN C 19 8 C B Sw LAN 20 8 B Sw LAN A A B C D Ping 130.206.220.5 Solución Problema examen junio 2000: tramas totales
  • 159. Redes 3-159Universidad de Valencia Rogelio Montañana Chicago Madrid 193.1.1.130 193.1.1.194 193.1.1.2 193.1.1.66 T1 128 Kb/s B C D A X W Z Y Aplicación Subred Datos normales 193.1.1.128/2 6 Voz sobre IP 193.1.1.192/2 6 Aplicación Subred Datos normales 193.1.1.0/26 Voz sobre IP 193.1.1.64/26 Problema examen septiembre 2000 Solo tráfico VoIP (Y-W) Resto tráfico (X-Z,X-W,Y-Z)
  • 160. Redes 3-160Universidad de Valencia Rogelio Montañana Chicago Madrid 193.1.1.130/26 Rtr: 193.1.1.129 193.1.1.194/26 Rtr: 193.1.1.193 193.1.1.2/26 Rtr: 193.1.1.1 193.1.1.66/26 Rtr: 193.1.1.65 T1 128 Kb/s B C D A X W Z Y 193.1.1.193/26 193.1.1.131/26 193.1.1.65/26 193.1.1.3/26 192.168.1.5/30 192.168.1.6/30 193.1.1.129/26 193.1.1.195/26 193.1.1.1/26 193.1.1.67/26 192.168.1.1/30 192.168.1.2/30 A 193.1.1.0/25 por 192.168.1.2 A 193.1.1.128/25 por 192.168.1.1 A 193.1.1.64/26 por 192.168.1.6 A 193.1.1.0/26 por 193.1.1.129 A 193.1.1.192/26 por 192.168.1.5 A 193.1.1.128/26 por 193.1.1.1 Aplicación Subred Datos normales 193.1.1.128/26 Voz sobre IP 193.1.1.192/26 Aplicación Subred Datos normales 193.1.1.0/26 Voz sobre IP 193.1.1.64/26 Solución problema examen septiembre 2000
  • 161. Redes 3-161Universidad de Valencia Rogelio Montañana Chicago Madrid 193.1.1.130/25 Rtr: 193.1.1.129 193.1.1.194/25 Rtr: 193.1.1.193 193.1.1.2/25 Rtr: 193.1.1.1 193.1.1.66/25 Rtr: 193.1.1.65 T1 128 Kb/s B C D A X W Z Y 193.1.1.193/25 193.1.1.65/25 192.168.1.5/30 192.168.1.6/30 193.1.1.129/25 193.1.1.1/25 192.168.1.1/30 192.168.1.2/30 A 193.1.1.0/25 por 192.168.1.2 A 193.1.1.128/25 por 192.168.1.1 A 193.1.1.64/26 por 192.168.1.6 A 193.1.1.0/26 por 193.1.1.129 A 193.1.1.192/26 por 192.168.1.5 A 193.1.1.128/26 por 193.1.1.1 Problema examen septiembre 2000: solución alternativa Aplicación Subred Datos normales 193.1.1.128/26 Voz sobre IP 193.1.1.192/26 Aplicación Subred Datos normales 193.1.1.0/26 Voz sobre IP 193.1.1.64/26
  • 162. Redes 3-162Universidad de Valencia Rogelio Montañana Internet Enlace LAN inalámbrico A B C X Y Oficina Nueva Oficina Vieja Z Red 195.123.0.0 Conexión a Internet: 192.169.15.6/30 Realizar la asignación de direcciones Detallar la configuración de los routers (X, Y y Z) y de los hosts (A, B y C) ¿Cuántas tramas MAC atraviesan el radioenlace si ping de A a B? ¿cuántas si ping de A a C? ¿Que pasa si suprimimos el router X o el Y? Se pide:Datos: Problema examen junio 2001
  • 163. Redes 3-163Universidad de Valencia Rogelio Montañana Internet Enlace LAN inalámbrico A B C X Y Oficina Nueva 195.123.0.128/25 Oficina Vieja 195.123.0.0/25 Z 195.123.0.129/25 195.123.0.131/25 GW 195.123.0.129 195.123.0.130/25 GW 195.123.0.129 195.123.0.3/25 GW 195.123.0.1 195.123.0.1/25 195.123.0.2/25 192.169.15.6/30 192.168.0.2/24 192.168.0.1/24 A 0.0.0.0/0 por 192.168.0.1 A 195.123.0.128/25 por 192.168.0.2 A 0.0.0.0/0 por 195.123.0.2 A 195.123.0.128/25 por 195.123.0.1 A 0.0.0.0/0 por 192.169.15.5 192.169.15.5/30 Ping de A a B no genera ningún tráfico en radioenlace, es filtrado por router X Ping de A a C genera cuatro tramas en radioenlace, dos ARP y dos ICMP Si suprimimos X o Y el broadcast/multicast de la oficina nueva o vieja inunda el radioenlace Solución problema examen junio 2001
  • 164. Redes 3-164Universidad de Valencia Rogelio Montañana A C D B Problema 1 examen septiembre 2001 Diseñar plan de direcciones para todas las LAN y las WAN Indicar interfaces y rutas en A, B, C y D (routing estático) Calcular tráfico relativo para cada enlace WAN Intentar un reparto lo más homogéneo posible de tráfico entre los cuatro enlaces Se pide:
  • 165. Redes 3-165Universidad de Valencia Rogelio Montañana A C D B 192.168.0.0/24 192.168.1.0/24 192.168.3.0/24 192.168.2.0/24 192.168.0.1/24 192.168.1.1/24 192.168.3.1/24 192.168.2.1/24 192.169.0.5/30 192.169.0.6/30 192.169.1.6/30 192.169.1.5/30 192.169.2.5/30 192.169.2.6/30 192.169.3.6/30 192.169.3.5/30 A 192.168.1.0/24 por 192.169.0.6 A 192.168.2.0/24 por 192.169.0.6 A 192.168.3.0/24 por 192.169.3.5 A 192.168.0.0/24 por 192.169.0.5 A 192.168.2.0/24 por 192.169.1.6 A 192.168.3.0/24 por 192.169.1.6 A 192.168.0.0/24 por 192.169.1.5 A 192.168.1.0/24 por 192.169.1.5 A 192.168.3.0/24 por 192.169.2.6 A 192.168.0.0/24 por 192.169.3.6 A 192.168.1.0/24 por 192.169.2.5 A 192.168.2.0/24 por 192.169.2.5 Problema 1 examen septiembre 2001: solución 1 Tráfico A-C y C-A por B Tráfico B-D y D-B por C
  • 166. Redes 3-166Universidad de Valencia Rogelio Montañana A C D B 192.168.0.0/24 192.168.1.0/24 192.168.3.0/24 192.168.2.0/24 192.168.0.1/24 192.168.1.1/24 192.168.3.1/24 192.168.2.1/24 192.169.0.5/30 192.169.0.6/30 192.169.1.6/30 192.169.1.5/30 192.169.2.5/30 192.169.2.6/30 192.169.3.6/30 192.169.3.5/30 A 192.168.1.0/24 por 192.169.0.6 A 192.168.2.0/24 por 192.169.0.6 A 192.168.3.0/24 por 192.169.3.5 A 192.168.0.0/24 por 192.169.0.5 A 192.168.2.0/24 por 192.169.1.6 A 192.168.3.0/24 por 192.169.1.6 A 192.168.0.0/24 por 192.169.2.6 A 192.168.1.0/24 por 192.169.1.5 A 192.168.3.0/24 por 192.169.2.6 A 192.168.0.0/24 por 192.169.3.6 A 192.168.1.0/24 por 192.169.3.6 A 192.168.2.0/24 por 192.169.2.5 Problema 1 examen septiembre 2001: solución 2 Tráfico A-C por B Tráfico B-D por C Tráfico C-A por D Tráfico D-B por A
  • 167. Redes 3-167Universidad de Valencia Rogelio Montañana A C D B 192.168.0.0/24 192.168.1.0/24 192.168.3.0/24 192.168.2.0/24 192.168.0.1/24 192.168.1.1/24 192.168.3.1/24 192.168.2.1/24 192.169.0.5/30 192.169.0.6/30 192.169.1.6/30 192.169.1.5/30 192.169.2.5/30 192.169.2.6/30 192.169.3.6/30 192.169.3.5/30 A 192.168.1.0/24 por 192.169.0.6 A 192.168.2.0/25 por 192.169.0.6 A 192.168.2.128/25 por 192.169.3.5 A 192.168.3.0/24 por 192.169.3.5 A 192.168.0.0/24 por 192.169.0.5 A 192.168.2.0/24 por 192.169.1.6 A 192.168.3.0/25 por 192.169.1.6 A 192.168.3.128/25 por 192.169.0.5 A 192.168.0.0/25 por 192.169.2.6 A 192.168.0.128/25 por 192.169.1.5 A 192.168.1.0/24 por 192.169.1.5 A 192.168.3.0/24 por 192.169.2.6 A 192.168.0.0/24 por 192.169.3.6 A 192.168.1.0/25 por 192.169.3.6 A 192.168.1.128/25 por 192.169.2.5 A 192.168.2.0/24 por 192.169.2.5 Problema 1 examen septiembre 2001: solución 3 Tráfico A-C y C-A por B y D Tráfico B-D y D-A por C y A Reparto estático separando en subredes
  • 168. Redes 3-168Universidad de Valencia Rogelio Montañana A C D B 192.168.0.0/24 192.168.1.0/24 192.168.3.0/24 192.168.2.0/24 192.168.0.1/24 192.168.1.1/24 192.168.3.1/24 192.168.2.1/24 192.169.0.5/30 192.169.0.6/30 192.169.1.6/30 192.169.1.5/30 192.169.2.5/30 192.169.2.6/30 192.169.3.6/30 192.169.3.5/30 A 192.168.1.0/24 por 192.169.0.6 A 192.168.2.0/24 por 192.169.0.6 A 192.168.2.0/24 por 192.169.3.5 A 192.168.3.0/24 por 192.169.3.5 A 192.168.0.0/24 por 192.169.0.5 A 192.168.2.0/24 por 192.169.1.6 A 192.168.3.0/24 por 192.169.1.6 A 192.168.3.0/24 por 192.169.0.5 A 192.168.0.0/24 por 192.169.2.6 A 192.168.0.0/24 por 192.169.1.5 A 192.168.1.0/24 por 192.169.1.5 A 192.168.3.0/24 por 192.169.2.6 A 192.168.0.0/24 por 192.169.3.6 A 192.168.1.0/24 por 192.169.3.6 A 192.168.1.0/24 por 192.169.2.5 A 192.168.2.0/24 por 192.169.2.5 Problema 1 examen septiembre 2001: solución 4 Tráfico A-C y C-A por B y D Tráfico B-D y D-B por C y A Reparto separando por paquetes en router
  • 169. Redes 3-169Universidad de Valencia Rogelio Montañana 202.1.1.1/25 202.1.1.129/25 202.1.1.2/25 Rtr.: 202.1.1.1 202.1.1.130/25 Rtr.: 202.1.1.129 A B Problema 2 examen septiembre 2001 A ejecuta ‘ping 202.1.1.130’ y recibe una respuesta. Describa la secuencia de tramas Ethernet producidas y su contenido MAC Or. MAC Des. LAN Orig. Pasa puente Ethertype Mensaje AA FF X SI ARP ARP Request ¿quién es 202.1.1.1? CC AA X NO ARP ARP Response: es CC AA CC X NO IP ICMP ECHO REQUEST para 202.1.1.130 DD FF Y SI ARP ARP Request ¿quién es 202.1.1.130? BB DD Y NO ARP ARP Response: es BB DD BB Y NO IP ICMP ECHO REQUEST para 202.1.1.130 BB DD Y NO IP ICMP ECHO REPLY para 202.1.1.2 CC AA X NO IP ICMP ECHO REPLY para 202.1.1.2 C D

Notas del editor

  1. La cabecera de un datagrama IP contiene la información que deben interpretar los routers. El tamaño de la cabecera es normalmente de 20 bytes, pudiendo llegar como máximo a 60 si se utilizan los campos opcionales. La longitud de la cabecera en bytes siempre ha de ser múltiplo de cuatro, por eso se mide (campo ‘Lon Cab’) en palabras de 32 bits. En cambio la longitud total del datagrama completo incluídos los datos puede ser cualquier número entero de bytes. La longitud del datagrama se expresa enbytes en el campo ‘Longitud Total’.
  2. El objetivo del campo protocolo es indicar que significado tiene la información contenida en el datagrama IP. En principio el nivel de red tiene como objetivo ofrecer sus servicios al nivel de transporte. En este sentido cabría pensar en principio que el campo protocolo solo especificara los posibles protocolos utilizados a nivel de transporte, que en el caso de Internet son casi exclusivamente TCP y UDP. Sin embargo existen una gran cantidad de protocolos auxiliares que se utilizan en Internet para diversas tareas y cada uno de ellos se identifica por un valor diferente del campo Protocolo. La tabla de esta diapositiva recoge algunos de esos valores, entre los que podemos ver por ejemplo OSPF e IGRP, que son protocolos de routing
  3. En esta figura se muestra una de las configuraciones de router más simples que puede haber. Se tienen tres LANs, A, B y C, a las que se han asignado las redes 147.156.0.0, 213.15.1.0 y 193.146.62.0, que corresponden a redes clase B, C y C respectivamente. El router dispone de tres interfaces que se conectan a las tres LANs y a cada una se le asigna la primera dirección válida (aunque podría haber sido cualquier otra) de cada una de las tres LANs. Al configurar una interfaz del router, por ejemplo la , con una dirección IP (en este caso la 147.156.0.1) el router deduce inmediatamente que por ese cable puede llegar a cualquier host que pertenezca a dicha red, de modo que si a partir de ese momento recibe un datagrama dirigido a cualquier dirección comprendida en el rango 147.156.0.2 – 147.156.255.255 lo enviará por su interfaz  (la dirección 147.156.255.255, que corresponde a un envío broadcast en esa red, no es válida para un host pero sí lo es como dirección de destino de datagramas). De manera análoga procederá en el caso de las interfaces  y  con los rangos 213.15.1.2 – 213.15.1.255 y 193.146.62.2 – 193.146.62.255, respectivamente. Como en este ejemplo no hay más que las tres redes locales conectadas al router no es necesario acceder a ninguna otra y tampoco es preciso definir ruta alguna en el router. Decimos que en este caso las redes están directamente conectadas al router. Los hosts que se encuentran en cada de las tres LANs reciben direcciones IP de sus rangos respectivos. Cuando tengan que enviar datagramas a otros hosts en su propia red lo harán de forma directa. Además es preciso indicarle a cada uno cual es su router por defecto para que puedan enviar datagramas a hosts en las otras dos redes.
  4. Aquí tenemos tres LANs como en el ejemplo anterior, pero en vez de un router con tres interfaces utilizamos dos routers con dos interfaces cada uno. Esto puede deberse a que simplemente no se disponga de un router con tres interfaces o a que físicamente no coincidan las tres MANs en un punto y por tanto no sea factible conectarlas con un solo router. El router X tiene dos redes directamente conectadas, y el Y otras dos. La red intermedia (la B) está directamente conectada a ambos, y no necesita por tanto definirse para ella ninguna ruta. Sin embargo es preciso definir la ruta para la red remota, por ejemplo en el router X hay que definir una ruta para acceder a la LAN C. La definición de una ruta puede variar de unos fabricantes a otros, aunque siempre se especifica la red de destino y la dirección a través de la cual se puede llegar a dicho destino. Dicha dirección intermedia debe pertenecer a otro equipo (no al propio router) que se encuentre bien en una red directamente conectada o en una red para la se haya definido previamente una ruta. Nosotros utilizaremos la notación autoexplicativa ‘A r.r.r.r por h.h.h.h’ donde r.r.r.r es el número de la red a la que se pretende acceder y h.h.h.h es la dirección IP a través de la cual se llega a ella. Obsérvese que en este caso la configuración de los hosts de la LAN intermedia se complica un poco puesto que ya no se configura un router por defecto. Es preciso definir en los hosts dos rutas para que puedan acceder a las LANs A y C.
  5. En este caso tenemos un host (H6) conectado a dos redes simultáneamente. El host deberá tener evidentemente dos tarjetas LAN y le asignaremos dos direcciones IP, una perteneciente a cada LAN. Esto es lo que se denomina un host ‘multihomed’. Dado que el host no actúa de router la comunicación entre las LANs A y C ha de discurrir necesariamente a través de los routers X e Y, el host multihomed no permitirá que se le utilice como vía de tránsito para el tráfico entre A y C. En caso de que un usuario de la LAN A desee acceder a H6 debería utilizar la dirección 202.1.1.4; si utiliza la dirección 204.1.1.4 accederá atravesando X e Y. Como hemos definido X como router por defecto de H6 los paquetes que H6 envíe a H5 se mandarán por su interfaz α vía X. Si en algún momento X queda fuera de servicio H6 no pdrá comunicar con H5, auqnue en principio haya una ruta posible, entretanto no se modifique su router por defecto. En el caso H5 para poder acceder a las LANs A y C es preciso definir dos rutas.
  6. Aquí hemos reemplazado el host multihomed por un tercer router, con lo que hemos creado un bucle. Esto no es problema pues por la forma como están definidas las rutas no existe un camino circular por el que puedan discurrir los datagramas, es decir hemos creado un bucle físico pero no lógico. Cada router tiene declarada una ruta para que pueda acceder a la LAN que no tiene directamente conectada. Por ejemplo el router X tiene declarada una ruta para acceder a la LAN C. Aunque existen dos caminos posibles para la comunicación, al declarar la ruta se está optando por uno de ellos (en este caso por el que pasa a través de LAN B y del router Y). Si mas tarde fallara la comunicación por esa vía (por ejemplo fallara el router Y) se podría restablecer la comunicación de X con LAN C a través de Z, pero para esto habría que modificar la ruta definida en X. En cuanto a los hosts en este caso se ha elegido un router por defecto diferente para cada uno. Por ejemplo en la LAN A H1 utiliza el router X, mientras que H2 utiliza el router Z. Análogamente ocurre con H3 y H4 en la LAN C. En cuanto a H5 en la la LAN B seguimos declarando dos rutas, una para LAN A y otra para LAN C. La forma de declarar las rutas en este caso puede dar lugar a rutas asimétricas, por ejemplo el camino de H2 a H3 es diferente al de H3 hacia H2, cosa que podría comprobarse con la opción record route, por ejemplo usando el ping –r en windows o ping –R en linux.
  7. Aquí vemos un ejemplo de cómo se realiza normalmente una conexión entre dos routers a través de un enlace punto a punto. Para el enlace punto a punto (normalmente denominado línea serie en este contexto) se utiliza una red, de forma análoga a como se procede con una LAN. La diferencia es que en este caso solo se utilizan dos direcciones, pues la línea serie no tendrá hosts conectados. Nosotros hemos utilizado direcciones contiguas, aunque podríamos haber colocado dos direcciones cualesquiera dentro del rango 192.168.2.1 – 192.168.2.254. Dado que las interfaces serie no serán accedidas directamente por los usuarios normales es bastante frecuente utilizar en estos casos direcciones del rango privado según se especifica en el RFC 1918, para no desperdiciar direcciones públicas. Para que haya conectividad entre LANs es preciso definir en ambos routers una ruta para la LAN remota. Por ejemplo para llegar a la LAN B desde el router X se ha definido una ruta que apunta a la dirección IP 192.168.2.2, que corresponde a la interfaz serie de Y. X ya sabe como legar a la dirección 192.168.2.2, pues al tener su interfaz serie el número 192.168.2.1 la ve directamente conectada. Obsérvese que la ruta especifica la dirección IP del extremo remoto de la línea, no la local; de hacerlo así no habríamos resuelto el problema del routing. Aunque en este caso concreto al tratarse de una línea punto a punto se podría pensar que solo hay un destino posible ese mecanismo no funcionaría si hubiera varios, como en el caso de dos routers conectando tres LANs que hemos visto antes. En cuanto a los hosts la única configuración a introducir es la correspondiente al router por defecto, que será la interfaz LAN de X para los de LAN A y la de Y para los de LAN B.
  8. En este caso tenemos una topología en estrella en la que tres routers se conectan a uno central mediante líneas punto a punto. Cada router dispone además de una LAN. Se utiliza una red diferente (del rango privado RFC 1918) para cada uno de los tres enlaces punto a punto. Hay que definir rutas en el router principal (X) para cada una de las tres LANs remotas (B, C y D), dirigiéndolas a las direcciones correspondientes. En cuanto los tres routers periféricos en principio habría que definir en cada uno de ellos tres rutas para cada una de las tres redes remotas, y todas apuntando a la dirección de la interfaz serie correspondiente en X. Así hemos procedido en el caso del router Y. Pero también es posible definir lo que se conoce como una ruta por defecto, que consiste en especificar una ruta para la red 0.0.0.0, inexistente. Dicha ruta se entiende por convenio que se debe utilizar para todos los datagramas, excepto los dirigidos a las redes directamente conectadas.
  9. En este ejemplo se muestra una empresa que desea conectar su red a Internet. La empresa posee una oficina principal y una sucursal. La oficina principal posee la red clase B 147.156.0.0 y la sucursal la clase C 193.146.62.0. Ambas sedes se encuentran conectadas mediante una línea serie y la conexión al proveedor de Internet se realiza desde la oficina principal, mediante otra línea serie. El router de la sucursal tiene definida únicamente la ruta por defecto, ya que se puede asegurar que cualquier tráfico que intercambie con el exterior tendrá que salir por la línea serie. En la oficina principal el router prevé una ruta explícita para la sucursal y una ruta por defecto hacia el proveedor de Internet para el resto del tráfico. Obsérvese que es posible utilizar la ruta por defecto combinada con rutas explícitas. En este caso se intenta siempre hacer uso en primer lugar de las rutas explícitas y en caso de que estas no resuelvan el problema del enrutado se hace uso de la ruta por defecto. Por este motivo a la ruta por defecto se la conoce también como la ruta de último recurso. Por su parte el proveedor de Internet ha tenido que incluir en su router de acceso dos rutas, una para la red de la oficina principal y otra para la sucursal.
  10. Esta figura muestra un ejemplo de la utilidad de las direcciones privadas. Supongamos que dos empresas, X e Y, deciden establecer una red local basada en los protocolos TCP/IP. En principio ninguna de ambas redes estará conectada a Internet, aunque esta es una posibilidad que debe preverse para el futuro. La empresa X decide utilizar para el direccionamiento IP la red privada 172.16.0.0. En cambio la empresa Y utiliza la 147.156.0.0, que es una red pública asignada en Internet. Después de todo al no estar conectada a Internet la empresa Y puede utilizar cualquier red sin causar conflicto. Más tarde las dos empresas deciden conectarse a Internet mediante un router. Para evitar modificar las direcciones IP de los hosts las dos empresas deciden implementar en el router de salida la función NAT (Network Address Translation) que traduce las direcciones internas en la dirección pública asignada por el ISP (Internet Service Provider). Cuando intentan acceder al servidor A (152.48.7.5) tanto los usuarios de la empresa X como los de la empresa Y pueden intercambiar tráfico. Sin embargo cuando intentan acceder al servidor B (147.156.1.10) los usuarios de la empresa X pueden acceder, pero no los de la empresa Y ya que existe un host dentro de su propia LAN que tiene esa dirección y los paquetes dirigidos a 147.156.1.10 no son enviados al router. Para resolver el problema la empresa Y deberá cambiar a una red privada, lo cual requiere renumerar todos sus ordenadores
  11. El tamaño de una subred se indica por medio de la máscara. En el ejemplo de esta diapositiva se ha dividido una red clase B en 256 subredes usando para ello los ocho primeros bits de la parte host. Las subredes tienen por tanto la máscara 255.255.255.0, que equivale a poner a 1 los primeros 24 bits. Esto significa que dentro de cada subred los primeros 24 bits tendrán el mismo valor para todas las direcciones, debiendo utilizar los 8 restantes para construir las direcciones que pertenecen a la subred. Por tanto en este caso cada subred tendrá 2**8 = 256 direcciones. En realidad hemos dividido la clase B original en 256 subredes, cada una del tamaño de una red clase C.
  12. Esta figura muestra una forma alternativa de realizar la conexión a Internet de una empresa formada por una oficina principal y su sucursal. En este caso el uso de subredes nos va a permitir estructurar mejor la red. Empezamos asignando a la empresa la red 140.140.0.0/16 completa (máscara 255.255.0.0). De dicha red asignamos la subred 140.140.13.0/24 (máscara 255.255.255.0) a la oficina principal. La notación ‘red/n’ (n=número de bits de la máscara) nos permite indicar de forma más concisa la subred y su máscara. Asignamos a continuación la subred 140.140.15.0/24 a la sucursal. Esta subred abarca desde la dirección 140.140.15.0 hasta la 140.140.15.255. Con estas subredes se simplifica la tabla de rutas en el router del proveedor (Z) ya que solo es necesario especificar una ruta para encaminar todo el tráfico de la red de la empresa. Obsérvese que el punto de vista de una red depende de donde nos encontremos. Para el router Z solo existe la red 140.140.0.0/16, mientras que para el router Y existen dos subredes, la 140.140.13.0/24, que se encuentra directamente conectada a su interfaz Ethernet, y la 140.140.15.0/24, a la que puede acceder a través de 192.168.0.1. Por último, para X solo existe la subred 140.140.15.0/24 de la que forma parte su interfaz Ethernet, y el resto del mundo. La ruta por defecto puede especificarse como la ruta hacia la red 0.0.0.0/0 (máscara de 0 bits) ya que esta red con esta máscara abarca todas las direcciones posibles (desde la 0.0.0.0 hasta la 255.255.255.255). En este ejemplo se sigue la costumbre habitual de asignar a las líneas serie direcciones privadas para evitar consumir direcciones públicas en interfaces que normalmente no necesitan estar accesibles desde el exterior. Se supone que las interfaces serie que conectan X e Y no van a ofrecer ningún servicio a usuarios del exterior de la empresa.
  13. Del rango de direcciones que abarca cada subred la primera dirección posible (la formada poniendo a ceros toda la parte host) es la que identifica a la subred misma. Así en nuestro caso la segunda subred, la formada por las direcciones que van de la 140.140.1.0 a la 140.140.1.255, se identifica mediante la dirección 140.140.1.0 y por tanto esta no debe asignarse a ningún host en la subred. La primera dirección que puede utilizarse es pues la 140.140.1.1. La última dirección del rango de una subred (en nuestro ejemplo la 140.140.1.255) también está reservada pues corresponde a la dirección broadcast en la subred. Por tanto en cada subred creada se pierden siempre dos direcciones.
  14. Cuando se divide una red en subredes se produce una ambigüedad entre la dirección que identifica a la primera subred y la de la red en su conjunto, ya que son la misma. Algo parecido ocurre entre la dirección de broadcast de la red y la de la última subred. Para resolver este problema los estándares establecen que cuando una red se divide en subredes no se debe utilizar ni la primera ni la última subred. Sin embargo esta es una restricción que resulta en muchos casos inconveniente, por lo que muchos equipos permiten incumplirla. En algunos casos la configuración defecto ya contempla esta posibilidad y en otros hay un comando de configuración que lo permite. Por ejemplo el software de los routers Cisco antes de la versión 11 requería que se incluyera en la configuración el comando ‘subnet-zero’ para que se pudieran utilizar la primera y última subredes, siendo este el comportamiento por defecto a partir de la versión 11.
  15. La división de una red en subredes no ha de hacerse necesariamente con máscaras múltiplo de 8 bits. Por ejemplo podemos dividir una red en cuatro subredes aplicándole una máscara de 2 bits. Utilizando la red clase B de nuestro ejemplo obtendríamos una máscara de 18 bits, que se representa como 255.255.192.0. Las cuatro subredes obtenidas serían en este caso 140.140.0.0/18, 140.140.64.0/18, 140.140.128.0/18 y 140.140.192.0/18. Cada subred tendrá 2**14 = 16384 direcciones de las cuales 16382 serán asignables (todas menos la primera y la última). En caso de no poder utilizar ‘subnet-zero’ al aplicar una máscara de subred de dos bits perderíamos la mitad de las direcciones, ya que nos quedaríamos solo con las dos subredes centrales, la 140.140.64.0/18 y la 140.140.128.0/18. Obsérvese que, independientemente de que podamos o no aplicar la condición de ‘subnet-zero’ nunca puede utilizarse en ninguna subred la primera y última direcciones del rango. Si aumenta el número de bits de subred, es decir si aumentamos el tamaño de la máscara, el número de subredes aumenta y el tamaño de cada una disminuye. Por ejemplo si en vez de dos bits utilizamos tres tendremos ocho subredes, comprendiendo cada una 8192 direcciones (de las cuales podremos utilizar 8190).
  16. En todos los ejemplos anteriores hemos supuesto implícitamente que la división entre parte red y parte host venía marcada según el tipo de red, clase A, B o C. A partir de ahora la separación vendrá indicada mediante una máscara que acompañará a la especificación de dirección IP de cualquier interfaz de router o host. Asimismo las rutas tendrán asociada una máscara que permitirá saber la parte red y la parte host. Esta figura nos muestra un ejemplo de configuración de equipos con subredes. La LAN A tiene la subred 158.42.20.0 255.255.255.0, que abarca desde la dirección 158.42.20.0 hasta la 158.42.20.255. Una subred análoga corresponde a la LAN B, la 158.42.30.0 255.255.255.0. En cambio las dos interfaces serie tienen una subred mucho más pequeña, formada únicamente por cuatro direcciones que van desde la 192.168.1.0 hasta la 192.168.1.3. La primera dirección está reservada para identificar a la subred misma, y la última está reservada para realizar envíos broadcast a la subred; por tanto solo hay disponibles para hosts las dos direcciones intermedias, que son las que se han utilizado para las interfaces de los routers. Las rutas también van acompañadas de máscaras. Esto permite especificar su rango de validez. Por ejemplo el router X tiene una ruta que puede utilizar para encaminar datagramas cuya dirección de destino se encuentre en el rango 158.42.30.1 - 158.42.30.255. Esa ruta no se utilizará para otros destinos.
  17. En el ejemplo de esta figura se supone que una empresa u organización se ha conectado a Internet desde su router principal (A) con el router (X) de un proveedor cualquiera. A la empresa se le ha asignado la red 140.140.0.0/16. Sobre esta red la empresa ha realizado una división en subredes de acuerdo al tamaño de cada una de ellas. En concreto la LAN de A tiene una subred /22 (1024 direcciones), las LANs de B y C tienen subredes /23 (512 direcciones) y las LANs de D y E subredes /24 (256 direcciones) Además de asignar subredes del tamaño adecuado se ha buscado que las subredes sean agregables de acuerdo con la topología de la red. Así por ejemplo las subredes de B y C se pueden considerar conjuntamente como la subred 140.140.4.0/22. Análogamente las subredes de D y E se pueden referenciar conjuntamente como la subred 140.140.8.0/23. Esto permite reducir el número de rutas a definir en A al mínimo posible, puesto que hay defindias dos rutas que vayan por la misma interfaz. Esto es lo que se conoce como la agregación de rutas. Obsérvese que para conseguir la agregación de rutas no basta con asignar dos subredes contiguas cualesquiera. Por ejemplo en el caso de D y E, si en vez de las subredes 8 y 9 se les hubiera asignado las subredes 9 y 10 no habría sido posible englobarlas en una subred /23 común, ya que la mínima subred que las englobaría en ese caso caso es la 140.140.8.0/22, que también incluye la 8 y las 11. Y si en vez de elegir la 9 y la 10 se hubiera utilizado la 15 y la 16 la mínima subred que las englobara sería la 140.140.0.0/19, que incluye a muchas otras subredes diferentes.(todas las comprendidas entre 0 31). Por tanto la adecuada elección de los números de subred resulta fundamental para poder realizar correctamente la agregación de rutas.
  18. La subred más pequeña que se puede crear es la de máscara de 30 bits, que corresponde a cuatro direcciones. No tiene sentido crear subredes con máscara de 31 bits pues solo tendrían dos direcciones una de las cuales sería la subred misma y la otra broadcast dentro de la subred; en este caso no quedaría ninguna dirección útil para hosts. A diferencia de las máscaras de 31 bits las de 32 bits sí que tienen una aplicación concreta. Estas máscaras se utilizan para especificar rutas que solo encaminan tráfico a un host concreto, por lo que se las denomina rutas host. Las rutas host se utilizan en diversas circunstancias, por ejemplo cuando se quiere acceder a un host que no se encuentra en su ubicación habitual; es preciso en este caso contemplar el enrutamiento hacia ese host como una ‘excepción a la regla establecida para el resto de hosts de su subred. Es entonces cuando resulta útil la ruta host. En el ejemplo de la figura se supone que el host W tenía su ubicación habitual en la LAN B, pero por alguna razón ha tenido que trasladarse a la LAN C (la red Token Ring). La definición de una ruta host como se muestra en la figura permite mantener la accesibilidad de dicho host como si siguiera en su red local inicial.
  19. 4/1969 (RFC 1): 5 bits 9/1969: 6 bits 1972: 8 bits 12/1974: TCP con 32 bits (RFC 675, Vinton Cerf) 1/1976: 63 hosts en ARPANET 1/1980: IP con 32 bits (RFC 760, Jon Postel) 9/1981: clase A, B, C (RFC 790, Jon Postel) 9/1993: CIDR (RFC 1518 y 1519)
  20. En esta figura se muestra un caso donde se utiliza el comando ICMP REDIRECT. En el host W se ha definido únicamente X como el router por defecto, para no incluir las dos rutas explícitas y simplificar así su configuración.En estas condiciones la comunicación con LAN C se realiza de manera indirecta, ya que W envía los datagramas dirigidos a la LAN C hacia X, quien a su vez ha de reenviarlos a Y para que los entregue a la LAN de destino. Además del mayor tiempo empleado en el envío esto tiene dos inconvenientes importantes: aumenta innecesariamente la carga de trabajo en el router X y requiere que X esté operativo para que la comunicación entre W y la LAN C sea posible. Para evitarlo existe el comando ICMP REDIRECT que funciona de la siguiente forma: cuando el router X detecta que ha recibido un datagrama de W dirigido a la LAN C, además de enviar ese datagrama hacia Y para su entrega envía un mensaje ICMP REDIRECT hacia W informándole que existe una mejor ruta para llegar a la red 204.1.1.0 (LAN C) y que dicha ruta es accesible a través de 203.1.1.2 (Y). X considera que la ruta utilizada no es óptima cuando observa que la interfaz de salida para un datagrama coincide con la interfaz de entrada.
  21. El comando ‘netstat –nr’ permite en muchos UNIX consultar la tabla de rutas activas. En esta diapositiva podemos ver la salida generada por consola por el comando ‘netstat –nr’ ejecutado en el host W de la figura anterior antes y después de recibir el mensaje ICMP REDIRECT del router X. Antes del ICMP REDIRECT el host dispone de: Una entrada 127.0.0.1 para la ruta loopback que apunta a una interfaz virtual, la lo0, correspondiente al dispositivo /dev/null. Esta ruta está operativa (flag U) y es una ruta host (flag H) es decir con máscara de 32 bits, por lo que solo será utilizada para datagramas dirigidos precisamente a la dirección 127.0.0.1, no para otras direcciones de la misma red. Una entrada ‘Default’ que corresponde al router por defecto (203.1.1.1). Esta ruta está operativa (flag U) y es una ruta Gateway (flag G), es decir una ruta que da acceso a otras redes. Su interfaz de salida es la le0,q ue corresponde con la tarjeta Ethernet del host. Una entrada para la ruta 203.1.1.0 (que es la propia LAN B) a la cual se accede a través de 203.1.1.4, que es la dirección de la interfaz Ethernet del host, le0. La entrada marcada en negrita corresponde a la ruta añadida como consecuencia del mensaje ICMP REDIRECT recibido. Se trata también de una ruta Gateway que ha sido añadida dinámicamente (flag D), lo cual significa que la próxima vez que se levante el sistema esta ruta no estará en las tablas entretanto no se reciba el mensaje ICMP REDIRECT.
  22. Otro ejemplo interesante de uso de ICMP REDIRECT es el que se presenta en esta figura. Se trata de dos redes IP independientes, la 132.15.0.0/16 y la 200.1.1.0/24, que comparten la misma LAN. Hay un router conectado a la LAN que tiene su interfaz configurada con dos direcciones IP, una perteneciente a cada red IP. Podríamos decir que se trata de un router ‘multihomed virtual’, algo relativamente frecuente en routers. Cuando X, host de la red A, intenta comunicar con Y, que pertenece a la red B, lo hará a través del router Z ya que X no tiene ruta para acceder a la red B. El router detectará que el datagrama ha de salir por la misma interfaz por la que entró, por lo que además de reenviarlo a su destino enviará a X un mensaje ICMP REDIRECT indicándole que incorpore a su tabla de rutas una entrada que le permita comunicar directamente (por la tarjeta Ethernet) con los hosts de la red B.
  23. El comando arp –a permite averiguar la tabla ARP cache de un host. En este ejemplo se muestra la salida generada por consola en un host UNIX multiusuario. Además de las direcciones IP se muestra elnombre correspondiente accediendo al servicio DNS. Sin embargo conviene aclarar que este es un servicio adicional ofrecido por el programa, la tabla ARP cache en sí misma no continee esta informacón sino únicamente la correspondencia entre direcciones MAC e IP. En un caso (ljgene.geneti.uv.es) podemos ver como la ARP request está pendiente de respuesta, por lo que el host aún no conoce la dirección MAC correspondiente. Es posible que en este caso se esté intentando acceder a un host que está apagado o fuera de servicio.
  24. Cuando un host tiene que enviar un datagrama IP en una red local lo ha de colocar en una trama, por ejemplo Ethernet, para lo cual sigue el proceso que se muestra en esta diapositiva. En primer lugar busca si la dirección IP de destino del datagrama se encuentra en su tabla ARP cache. En caso afirmativo coloca como dirección de destino de la trama la dirección MAC correspondiente en la ARP cache. Si la dirección IP de destino no se encuentra en la ARP cache entonces el host compara la parte red de dicha dirección de destino con la suya propia para saber si se encuentra o no en su propia red. El host puede saber que parte de la dirección es red gracias a la máscara que se le ha asignado al configurarle su dirección IP. Si la IP de destino se encuentra en la misma red el host lanza un mensaje ARP Request y espera un tiempo razonable para que el destinatario responda y se rellene la entrada correspondiente en la ARP Cache. Si pasado ese tiempo no aparece la dirección en la ARP cache el host concluye que el destino buscado está inaccesible por lo que envía un mensaje ICMP Destination Unreachable. Si la dirección de destino pertenece a otra red el host consultará su tabla de rutas para averiguar la dirección IP del router más adecuado para llegar a ese destino. Una vez averiguada la dirección del router (que necesariamente ha de pertenecer a la misma red) se sigue el mismo proceso que antes, pero ahora buscando la dirección MAC correspondiente a la IP del router, es decir se busca en la ARP cache; si la encuentra la usa en la trama y si no lanza un ARP Request, si hay respuesta se envía la trama a la dirección encontrada y si no se reporta un mensaje ICMP destino inaccesible
  25. En este ejemplo se supone que A es un cliente BOOTP y B es el servidor. Por abreviar nos referiremos a las direcciones MAC de A y B precisamente como A y B. Al encenderse A desconoce cual es su dirección IP, por lo que envía un mensaje BOOTP request para averiguarla. Dicho mensaje tiene como dirección IP de origen 0.0.0.0 y de destino 255.255.255.255; la dirección MAC de origen será A y la de destino será la dirección broadcast, FF:FF:FF:FF:FF:FF, a la que nos referiremos abreviadamente como F. Al recibir el BOOTP request B consulta su tabla de direcciones para ver si tiene una entrada que corresponda a la dirección MAC de A, y efectivamente encuentra que le corresponde la dirección IP 165.12.32.5/24. El servidor BOOTP debe ahora enviar un datagrama con la información requerida a la dirección 165.12.32.5. Para ello debería consultar la tabla ARP cache y si la dirección buscada no se encuentra enviar un ARP request preguntando por la dirección MAC correspondiente. Pero A no responderá a un ARP request ya que aún no sabe que dirección IP le corresponde. Este problema se resuelve de una de las dos maneras siguientes: o bien se envía el BOOTP reply en una trama broadcast, con lo que seguro que será recibida por A, o si el kernel o los drivers lo permiten el proceso BOOTP server modifica la tabla ARP cache incluyendo una nueva entrada para el cliente (en este caso para A) y a continuación envían el datagrama normalmente. Esta segunda opción, que es más eficiente pues reduce el tráfico broadcast, es posible por ejemplo en el UNIX BSD.
  26. El protocolo BOOTP permite que el servidor no se encuentre en la misma LAN que el cliente. En este caso debe designarse un agente de reenvío de los mensajes BOOTP o ‘BOOTP forwarding agent’ que puede ser un host o router (normalmente es un router) y que debe estar en la misma LAN que el cliente. En este ejemplo el agente de reenvío es el router que se encargará de reenviar los BOOTP request hacia el servidor. Cuando un router reenvía un mensaje BOOTP request anota en un campo del mensaje BOOTP la dirección IP de la interfaz por la que él ha recibido el BOOTP request (campo ‘giaddr’, Gateway IP Address). Esta información la copiará el servidor en un campo equivalente del mensaje BOOTP reply para que cuando llegue al router correspondiente este sepa que se trata de un mensaje BOOTP para su LAN y que debe distribuirlo apropiadamente (por ejemplo mediante una transmisión broadcast en la LAN correspondiente). En la red de la figura el BOOTP request enviado por el cliente U es recibido por el router Z que anota en el campo ‘giaddr’ del BOOTP request la dirección 165.12.32.1 (por la que recibió el mensaje); a continuación Z envía el BOOTP request hacia el servidor 165.34.0.2, pues así se lo indica la configuración de su interfaz en LAN A. El servidor copia el campo giaddr del BOOTP request en el BOOTP reply. Cuando más tarde Z reciba el BOOTP reply verá que la dirección que aparece en giaddr corresponde a una de sus interfaces, por lo que sabrá que debe entregarlo por su interfaz hacia LAN A siguiendo el procedimiento que tenga establecido para los mensajes BOOTP reply (envío broadcast o adición ‘manual’ de una entrada en la tabla ARP).
  27. Este ejemplo está extraído de la configuración real del servidor BOOTP/DHCP de la Universidad de Valencia. En primer lugar se especifican una serie de parámetros comunes para todos los hosts de la subred (en este caso la subred corresponde al semisótano de la Facultad de Farmacia); entre los parámetros comunes se indica el tipo de hardware utilizado (Ethernet) la máscara de la subred (255.255.254.0), los servidores de nombres (se especifican tres en este caso), el nombre de dominio utilizado, el router por defecto, etc. A continuación se indican los parámetros específicos de cada host; los únicos parámetros que se dan aquí normalmente son los específicos de cada host, que son la dirección hardware y la dirección IP de cada host. Sin embargo también se puede especificar algún parámetro de los indicados en la parte general, dándole un valor diferente; el valor dado en la parte general actúa como valor por defecto. Se tiene así máxima flexibilidad, permitiendo la especificación de casos particulares. En este caso las direcciones IP se asocian de forma permanente con las direcciones MAC, por lo que el funcionamiento corresponde al de un servidor BOOTP.
  28. En este caso tenemos un ejemplo de servidor DHCP donde las direcciones se ‘alquilan’ a los clientes por un tiempo limitado. Como puede verse se utiliza un rango de la subred 239.252.197.0/24, concretamente el que va desde la dirección 239.252.197.10 hasta la 239.252.197.250. Se especifican una serie de parámetros: el tiempo de alquiler por defecto y el tiempo de alquiler máximo, la máscara de subred, la dirección de broadcast, el router por defecto, los servidores de DNS y el nombre de dominio. Es posible contemplar excepciones al caso general, enumerándolas una a una. Ese es el caso del host ‘haagen’, para el cual se realiza una correspondencia estática de la dirección MAC con la dirección IP (funcionando por tanto como un servidor BOOTP). Esto podría ser útil por ejemplo para un servidor Web, que se quiere que tenga siempre asignada la misma dirección IP y no una alquilada por un período de tiempo determinado.
  29. El campo Identificación se utiliza para identificar los diferentes fragmentos que se puedan producir de un datagrama, algo parecido a un número de serie. Si el datagrama no se fragmenta este campo es innecesario, por lo que podría dejarse a cero. Sin embargo el host emisor no puede saber a priori si el datagrama se va o no a fragmentar y los routers no pueden alterar su valor. Por tanto el host emisor debe marcar todos los datagramas con un valor único en el campo Identificación ante la posibilidad de que sean fragmentados más tarde. Al tratarse de un campo de 16 bits (65536 valores diferentes) el riesgo de que dos datagramas distintos tengan el mismo valor en el campo Identificación es muy pequeño. En principio cada fragmento de un datagrama puede seguir una ruta diferente. Por este motivo si utilizamos las opciones que permiten marcar la ruta a seguir (strict source route y loose source route) y el datagrama se fragmenta las opciones se copian en todos los fragmentos. En cambio si lo único que queremos es saber que ruta se ha seguido (opciones record route y timestamp) se considera suficiente registrar la ruta del primer fragmento, suponiendo que esta es la más normal y que seguramente los demás seguirán la misma ruta. La cabecera IP puede llegar a tener, con opciones, 60 bytes. En algún caso (opciones strict o loose source route) se tiene que copiar dicha cabecera íntegra en cada fragmento. Además cada fragmento debe llevar como mínimo ocho bytes de datos, que es el fragmento más pequeño posible. Por tanto el tamaño mínimo de MTU en IPv4 es de 68 bytes.
  30. Cuando el host recibe un fragmento de datagrama lo almacena en su buffer a la espera de recibir el resto. Mientras el fragmento está en el buffer su TTL se reduce a razón de uno por segundo, siendo descartado cuando el TTL vale cero. Si la separación en el tiempo de llegada de los fragmentos es tal que para cuando llega el último ya se ha descartado el primero el host no podrá reensamblar el datagrama, y los fragmentos restantes irán expirando paulatinamente. En el caso de que protocolos de nivel superior (TCP por ejemplo) retransmitan el datagrama perdido se reenviará el datagrama completo, con otro Identificador; a todos los efectos este es un datagrama nuevo y distinto del anterior, por lo que el host receptor no podrá aprovechar fragmentos del primer envío para reensamblar los fragmentos del segundo. Es preciso que lleguen todos los fragmentos en un mismo envío para que el datagrama sea reensamblado con éxito. Si un datagrama de 4020 bytes pasa de Token Ring a Ethernet se genera la siguiente secuencia de fragmentos (indicamos tamaños totales, con cabecera IP): 1500-1500-1060 (se generan 40 bytes extra debido a las nuevas cabeceras IP que se producen). Cuando estos tres datagramas pasan a la red PPP se genera la siguiente secuencia de datagramas (16 en total): 292-292-292-292-292-140-292-292-292-292-292-140-292-292-292-244 En cambio cuando el datagrama Token Ring pasa directamente a la red PPP la secuencia de fragmentos (15 en total) está formada por 14 de 292 bytes y uno de 212. Por tanto la fragmentación se realiza de forma diferente en ambos casos.
  31. La selección de la ruta óptima en base a la métrica es tajante: una ruta de métrica emnor siempre es mejor que una de métrica mayor, independientemente de cual sea la diferencia de métricas. El único caso en que un router intentará utilizar simultáneamente dos rutas es cuando ambas tengan exactamente la misma métrica. Por la forma como se calculan las métricas y los valores que se suelen manejar esto solo ocurre normalmente cuando las dos rutas son idénticas en sus características (mismo número de enlaces con mismo ancho de banda y retardo). El usuario puede solicitar que el protocolo de routing tome en consideración las rutas que tienen una métrica mayor que la óptima hasta cierto punto, ajustando el parámetro varianza. Así por ejemplo si se especifica varianza 3 el protocolo de routing hará uso de las rutas que encuentre con métricas hasta tres veces superiores a la óptima, repartiendo el tráfico en cada ruta de forma inversamente proporcional a la métrica que le corresponde.
  32. En esta figura se muestra el orden como se realiza el proceso de selección de rutas. En primer lugar el router elige la ruta óptima de las varias posible que conoce a partir de cada protocolo de routing. A continuación las diferentes rutas óptimas compiten entre sí para elegir la ganadora en función de su distancia administrativa; esta es la ruta que se instala en la tabla de rutas. Por último, es posible que varias de las rutas existentes en la tabla de rutas sean aplicables a un paquete dado; en ese caso se elige la ruta que tiene una máscara más larga. Además de elegir la mejor ruta los protocolos de routing mantienen una lista de rutas ‘de reserva’ que se denominan ‘sucesores factibles’. Estas son rutas con una métrica peor que la óptima pero que podrían pasar a ser rutas óptimas si por algún motivo fallara la elegida. Análogamente si el protocolo de routing con menor distancia administrativa dejara de anunicar rutas para un destino determinado pasaría a encargarse de dicho destino el siguinete protocolo con menor distancia administartiva que tuviera una ruta para llegar a dicho destino.
  33. Aquí se muestran, con un ejemplo concreto, algunas de las principales características de BGP. Cada nube en la figura corresponde a un AS o Sistema Autónomo. Cada AS pertenece a un ISP. Algunos ISP tienen un sistema autónomo, pero otros tienen más de uno, como es el caso de los ISP U y V. En cada AS hay un router, y solo uno, ejecutando el protocolo BGP-4. Dicho router es el que conecta ese AS con el resto y les anuncia las rutas accesibles dentro de su AS. La topología de las conexiones es tal que existe conectividad entre todos los AS, en algunos casos por múltiples caminos gracias al mallado de la red. Todos los ISPs, excepto W, han establecido acuerdos que permiten que el tráfico circule libremente por cualquier AS. (Probablemente el ISP W paga íntegramente los costos de su conexión a V e Y y por este motivo ha decidido no permitir que los demás ISP le utilicen como vía de paso). Para bloquear el tráfico de tránsito el router F, al calcular el vector distancia que debe anunciar a C no toma en consideración el enlace que le une con H. Análogamente cuando F calcula el vector distancia que anunciará a H no incluirá en el cálculo el enlace que le une con C. Por su parte C recibe cuatro vectores distancia por los enlaces i, j, k y m. En la figura se muestran las cuatro entradas del router H para los vectores recibidos. Cada entrada viene acompañado de la ruta completa, lo cual permite a C descartar las rutas que pasan por él, que en este caso son las recibidas por j y m. Obsérvese que desde el punto de vista de C el router F parece estar en un extremo sin salida, como el router D. También es interesante notar en el ejemplo de la figura que la métrica normalmente utilizada por BGP-4, basada en el número de saltos únicamente, lleva en ocasiones a situaciones algo extrañas en las que la ruta óptima no es la que pasa por el menor número de ISPs diferentes. Así la ruta que pasa por U (BAEH) es descartada a favor de la que pasa por X y Z (GIH). La ruta BAEH será utilizada no obstante en caso de fallo de la GIH.
  34. Esta figura muestra un esquema general de la topología de la red TEN-34, que constituía el backbone de la red I+D europea en el año 1999. Aunque la topología mostrada ya no tiene ningún parecido con la actual la red es perfectamente válida como ejemplo.
  35. Esta figura, que se corresponde con la anterior, muestra la forma como están organizados los AS o Sistemas Autónomos de las redes de I+D europeas. Como se puede ver en la figura la red española de I+D, RedIRIS, tiene asignado el AS 766. Los AS de las diferentes redes nacionales intercambian entre sí información de routing mediante el protocolo BGP-4. Además podemos ver en la figura el AS 65432 que depende del AS 766 y pertenece a la Universidad de Valencia. El AS 65432 forma parte del rango de AS privados, que no deben intercambiar información con los AS públicos de Internet; por tanto este AS no intercambia con el resto información mediante BGP-4. El intercambio de rutas entre el AS 65432 y el AS 766 se consigue sencillamente integrando un router del AS 766 en el AS 65432 e indicando que redistribuya las rutas aprendidas de un AS en el otro.
  36. Desde sus orígenes Internet ha sido una red de redes, es decir un conjunto de sistemas autónomos interconectados. Algunos de estos sistemas autónomos tienen como objetivo dar acceso al usuario final, mientras que otros han sido creados con la finalidad de permitir la interconexión de otros sistemas autónomos. Aunque algunos ISP administran varios sistemas autónomos, podemos considerar a estos efectos que cada ISP tiene a su cargo un sistema autónomo. De forma natural Internet ha evolucionado hacia una estructura jerárquica con diferentes niveles en función del alcance de cada ISP; en este modelo un ISP de un determinado nivel es a la vez proveedor del ISP de nivel inferior y cliente del ISP de nivel superior. La estructura jerárquica da lugar en ocasiones a ineficiencias, tal como se muestra en la figura, debido a que la intercomunicación entre dos usuarios requiere subir muchos niveles con el consiguiente costo en los recursos utilizados.
  37. Las relaciones y acuerdos de interconectividad entre ISP se rigen por reglas algo diferentes de las que rigen la relación de los clientes finales con los ISPs. Estos acuerdos se conocen con el nombre acuerdos entre iguales o acuerdos de ‘peering’ (ISP-ISP). El aspecto fundamental a tener en cuenta al establecer una cuerdo de peering es el tamaño relativo de los ISP; si un ISP es mucho más grande que el otro se considera que la interconexión de ambos beneficia sobre todo al pequeño, por lo que este debe compensar económicamente al primero por la interconexión de sus AS.