Este documento describe el modelo TCP/IP, incluyendo su arquitectura de capas, protocolos clave como IP, TCP y UDP, direccionamiento IP, y protocolos de resolución de direcciones como ARP. Explica que TCP/IP es un estándar abierto e independiente de la tecnología subyacente que permite la interconexión de sistemas heterogéneos a través de direcciones IP universales.

1. Modelo
TCP/IP
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2. Índice: Página
1.-Introducción 3
2.-Arquitectura TCP/IP 3
3.-Protocolo IP 8
4.-Direccionamiento IP 9
5.-Otros Protocolos de la capa de Red. 12
6.-Ejercicios 13
7.-Protocolos de resolución de direcciones. 14
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3. 1.-Introducción
Cuatro son las razones técnicas principales que justifican el crecimiento exponencial de Internet.
Todas se sustentan en el modelo TCP/IP.
1.- TCP/IP es un estándar abierto.
2.- TCP/IP es independiente de la tecnología utilizada en los niveles inferiores, se sustenta
sobre cualquier tipo de red. (ATM, RDSI, X25, Ethernet, etc...).
3.- La principal característica de TCP/IP es su interoperatividad, es decir fué concebido
para interconectar sistemas heterogeneos.
4.- Las direcciones asociadas a los computadores que forman internet son universales,
siendo reconocidas en todo el mundo.
2.-Arquitectura TCP/IP
El nombre de TCP/IP hace referencia a los protocolos más conocidos de este modelo, pero son
más los protocolos utilizados, y más las aplicaciones utilizadas. En comparación con OSI:
OSI TCP/IP
Aplicación
Aplicación
Presentación
Sesión
Tranporte
Transporte
Red Red
Enlace
Red Subyacente
Física
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4. Estructura básica de la familia de
Aplicación Aplicación protocolos TCP/IP, donde vemos la
interacción de la capa de APLICACIÓN
con los protocolos de la capa de
TRANSPORTE, y a su vez con capa de
TCP UDP RED.
En la capa de RED FÍSICA están
englobados las subcapas LLC, MAC y
IP Física de la red en concreto que estemos
tratando, que puede ser distinta en cada
caso. En este punto es donde se conecta
con el estándar IEEE, y donde pondremos
la red que necesitemos.
Red Física
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5. Vemos cada capa:
1.-APLICACIÓN:
Capa que implementa servicios de usuario, tales como: correo electrónico (SNTP),
transferencia de ficheros (FTP), transferencia de hipertexto (HTTP), nombres de dominio
(DNS), etc...
2.-TRANSPORTE:
Capa extremo a extremo que involucra exclusivamente a los puntos finales y donde
básicamente se ofrecen dos tipos de servicios:
Orientado a Conexión Fiafle: Uso de TCP (con control de flujo, control de
congestión, conexión y de errores).
No Orientado a conexión, No Fiable: Uso de UDP
3.-RED (o INTERNET):
Capa inferior donde se ofrece un Servicio no Orientado a Conexión y no Fiable mediante
el protocolo IP, opera salto a salto y tiene como misión principal la interconexión de diferentes
(sub)redes que componen Internet y el encaminamiento de los datos sobre ellas.
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6. Como hemos dicho TCP/IP es independiente de la tecnología de la red subyacente, pudiéndose
implementar sobre cualquier LAN o WAN ya existente. Para que esto sea posible se recurre a
protocolos característicos que hacen la función de “interfaz” entre IP y la capa inferior sobre la
que se sustenta. Éste es el objetivo de los protocolos ARP y RARP que veremos más adelante,
y del PPP ya visto.
El encapsulado TCP/IP es lo mismo que en cualquier otra red, los datos van pasando de
capa en capa de forma que la entidad correspondiente en cada capa le añade a su cabecera
pertinente:
Datos usuario
Cabecera Datos usuario Aplicación
Cabecera PDU Aplicación Segmento TCP/Datagrama UDP
Tranporte:
Cabecera PDU Transporte Red: datagrama IP
Cabecera Datagrama IP Capa inferior
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7. La pila de protocolos TCP/IP la podemos esquematizar en la siguiente figura, donde
vemos el protocolo más importante el IP de la capa de Red y los TCP y UDP de la capa de
Transporte. Vemos también algunos protocolos de la capa de Aplicación tales como el FTP
(protocolo de transferencia de ficheros) el SMTP (correo electrónico), el HTTP (transferencia
de hipertexto), etc...
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8. 3.-Protocolo IP.
IP fué desarrollado para interconexión de redes heterogeneas. Tiene las siguientes
características:
-S.N.O.C.- Servicio No Orientado a Conexión, basado en el envío de Datagramas.
-No fiable.- No realiza ni control de errores ni de flujo sobre los datos transmitidos.
-IP.- Protocolo de mínimo esfuerzo, es una ventaja pues se reduce así la carga
computacional a implementar en la subred, la subred se sólo se limita a
retransmitir los paquetes. Es evidente que es responsabilidad de las capas
superiores proporcionar fiabilidad a las comunicaciones.
A diferencia del X.25 en IP sólo se considera un tipo de paquete: (cabecera hasta Relleno)
Relleno | Datos
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9. Pregunta de examen:
¿para qué tiene un campo de chequeo, si hemos dicho que no se comprueban errores?
Dentro de los campos anteriores destacamos los siguientes:
Versión: En esto momentos estamos en laversión Ipv4, pero la Ipv6 ya está definida
aunque aún no se ha establecido en Internet.
Chequeo:Campo de comprobación de errores correspondientes sólo a los campos de la
cabecera del paquete.
Direcciones origen y destino: Campos de 32 bits cada uno. Son necesarios dada la
naturaleza de Datagrama de los envíos.
Relleno: La longitud total de la cabecera del paquete IP debe ser múltiplo de 32 bits, por
eso en este campo de longitud variable se introducen tantos ceros como sean
necesarios.
4.-Direccionamiento IP.
Algo importante son las direcciones de los host. La principal característica de éstas es su
naturaleza software (lógica) frente a la hardware (física) utilizada en la capa MAC, esto
significa que si cambiamos el emplazamiento de una estación, también hemos de modificar la
dirección IP asiciada (esto no es cierto si el cámbio de localización se hace dentro de la misma
subred).
Así, si un dispositivo de red tiene más de una conexión (ej: un puente) también debe tener
más de una dirección IP asociada, una por conexión.
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10. Hemos visto que las direcciones IP tienen una longitud de 32 bits, los dividimos en 4
octetos separados por puntos (ej: 190 . 14 . 220 . 34).
Podemos decir que las direcciones IP son jerárquicas, puesto que hay una parte de 32 bits
que indica en el host, y otra parte que indica la red.
Existen 5 clases de direcciones IP, diferenciadas por el número de bits que se dedican
para indicar el host y la red. (todo en la versión del protocolo Ipv4 ):
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11. Clase A: 7 bits de Red y 24 bits de Host
128 redes posibles.
16.777.216 host por cada red.
Clase B: 14 bits de Red y 16 bits de Host
16.384 redes.
65.536 host por cada red.
Clase C: 21 bits de Red y 8 bits de Host.
Clase D: Dirección multidestino.
Clase E: Reservado para uso futuro.
El la actualidad está casi agotado el espacio de direcciones deInternet, lo que ha motivado
el desarrollo de direcciones IP de 128 bits frente a los de 32 de ahora.
Situaciones Especiales.
●red=0 → significa “esta red”. No es válida como dirección IP. Así la red de
clase A va de 1 a 127. Se usa en el proceso de arranque de un
host o dispositivo.
●red=0 y host=0 → significa “este host”. No es válida como dirección IP.
●host=11...1 → significa “difusión para la red indicada”. No es válida como
dirección IP origen
●red=11..1, host=11..1 → significa “difusión a la red local”. No es válida como
dirección IP origen.
●127.x.x.x → significa “autobucle”. No debe aparecer asignada a una red.
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12. Además de estos casos particulares, tenemos que mencionar direcciones IP privadas,
válidas como direcciones origen y destino en una internet corporativa (LAN) pero no en
Internet como tal. Así se encuentran reservados los rangos:
10.0.0.0 – 10.255.255.255 – Clase A
172.16.0.0 – 172.31.255.255 – Clase B
192.168.0.0 – 192.168.255.255 -Clase C
5.-Otros Protocolos de la capa de Red.
1.-ARP y RARP: Como IP se implementa sobre cualquier tipo de red, el modelo TCP/IP
no considera direcciones físicas correspondientes a la capa MAC. Así es necesario la
conversión de unas en otras a fin de posibilitar la transmisión de los paquetes IP en tramas
MAC. Esto lo hacen los protocolos ARP (Address Resolution Protocol) y RARP (Reverse
Address Resolution Protocol).
2.-ICMP: Como IP no lleva a cabo control de errores de la transmisión, es necesario
controlar situaciones de error en la subred. Este control se realiza con el protocolo de mensajes
de control de internet ICMP (Internet Control Messajes Protocol) que encapsulado sobre IP
pertenece a la capa de Red.
3.-RID, OSPF, BGP: Actualización de las tablas de encaminamiento en los nodos de la
subred. Se realiza mediante un esquema distribuido jerárquico y se implementa con protocolos
como RID (Routing Information Protocol), OSPF (Open-Shortest Path First) y BGP (Border
Gateway Protocol).
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13. 6.-Ejercicios.
Ejercicio1: Encuentre el identificador de red y de estación en las siguientes direcciones IP:
a) 4.23.145.90
b) 227.34.78.7
c) 246.7.3.8
d) 129.6.8.4
e) 198.76.9.23
Ejercicio2: encuentre la dirección de red de cada una de las direcciones anteriores.
En la siguiente figura se muestra un ejemplo de asignación de direcciones IP a interfaces en una
intranet. Hay 3 redes LAN Ethernet con direcciones privadas clase B tipo 172.16.x.x. A los host se los
asigna una única dirección, mientras que a los dispositivos de encaminamiento se les asigna tantas
direcciones IP como interconexiones a red.
Mencionar que R2, una de sus interfaces pertenece a una red en el dominio de internet,
150.214.190.14 la cual constituirá la ruta a y desde el exterior. R2 deberá implementar
algún esquema de traducción de direcciones IP si deseamos que los distintos host de la
intranet accedan a Internet haciendo uso de direcciones IP válidas.
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15. 7.-Protocolos de resolución de direcciones.
Los paquetes IP deben encapsularse en la PDU de la capa inferior. Si tenemos una
Ethernet, por ejemplo, el encapsulado se hará sobre la capa LLC, que a su vez se encapsulará
en la trama MAC. En este punto hemos de señalar que la transmisión sebre la red precisa de la
especificación de las direcciones hardware de las estaciones origen y destino, no de las
direcciones IP. Es necesario pues, usar un método que lleve a cabo la traducción de direcciones
IP a direcciones físicas y viceversa.
El protocolo de resolución de direcciones ARP (Address Resolution Protocol, RFC 826)
permite la obtención de la dirección hardware de un host a partir del conocimiento de su
dirección IP.
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16. Supongamos que B desea transmitir hacia D pero no conoce su dirección Ethernet, sólo la
IP, entonces procederá como sigue:
a) B sifunde (broadcast) una consulta ARP a todos los hots (trama MAC
FF:FF:FF:FF:FF:FF) preguntando por aquel cuya dirección IP se especifica, fig a.
b)El host que posea esa dirección (D en nuestro ejemplo) emitirá una respuesta ARP
indicando su dirección hardware, fig b.
Haciendo uso de una memoria caché, almacenará las direcciones donde su consulta previa
evitará difusiones de petición de resolución de direcciones física-IP ya conocidas.
También puede que necesite realizar el caso contrario, es decir, obtener su dirección IP a
través de su dirección hardware. Se usa para ello el Protocolo de Resolución de Direcciones
Contrario RARP (Reverse Adderess Resolution Protocol, RFC 903).
Esta operación se realiza por host sin disco que arrancan remotamente y, por tanto, no
tienen dirección IP. Supongamos que B arranca de manera remota y debe conocer su dirección
IP, los pasos a seguir serían:
a) B difunde una consulta RARP a todos los host preguntando por la dirección IP del host
cuya dirección hasrware se especifica, la suya. Fig a.
b) El host que conozca dicha información emitirá una respuesta RARP indicando la
dirección IP solicitada. Fig c. Para evitar una avalancha de respuestas, una estación omite su
respuesta si detecta que otra ya la ha emitido.
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