3. 3
Arquitectura TCP/IPArquitectura TCP/IP
SNMPDNSSMTPFTPTelnet
ARP Internet Protocol
ICMP
Ethernet WANsToken Ring FDDI
Transmission
Control Protocol
User Datagram
Protocol
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte Transporte
(host-to-host)
Acceso a la red
(host a red
Aplicación
InternetRed
Enlace
Físico
4. 4
Orígenes
TCP/IP es en realidad un conjunto de
protocolos para la interconexión de redes y
computadoras sin importar su arquitectura ni su
sistema operativo.
Consiste de protocolos de comunicación y
protocolos de aplicación estandarizados.
Desarrollado inicialmente por el DARPA del
Departamento de Defensa (DoD) de los EE.UU..
para la red ARPANET a principios de 1970.
5. 5
(...) Orígenes
ARPANET fue diseñado como un experimento
de conmutación de paquetes en una red WAN.
Sus primeros resultados satisfactorios
provocaron la expansión y perfeccionamiento
del protocolo TCP/IP hasta lograr su adaptación
a redes LAN.
A principios de los 80s, TCP/IP se comenzó a
incluir en las diferentes versiones de Unix.
En 1983, TCP/IP se convirtió en el protocolo
estándar de redes e interconexión de redes
militares: ARNET y MILNET (división que
resulto de ARPANET).
6. 6
Internet
Internet es una colección de redes y conecta a
todo tipo de organizaciones: gubernamentales,
de investigación, sociales, comerciales,
educativas, etc.
Internet tomo forma en 1980 cuando las
instituciones de investigación sobre DARPA
empezaron su conversión a TCP/IP. La
conversión fue culminada en 1983.
7. 7
RFC
Request For Comment.
Se usan para formalizar protocolos y otros
procedimientos de operaciones en Internet.
Un RFC es primero publicado electrónicamente
y comentado sobre todo por aquellos quienes
tomaron parte en la discusión electrónica.
El documento podría pasar por varias revisiones
antes de llegar finalmente a un acuerdo. Si el
documento es aceptado como una buena idea
se le asigna un número y se archiva con otros
RFCs.
8. 8
Categorización de RFCs
Por el estado de estandarización:
Estándar
Propuesta
Experimental
Histórica
Por el estado del protocolo:
Requerida
Recomendada
Electiva
No recomendada
9. 9
(...) Categorización de RFCs
Un protocolo estándar y requerido debe ser
implementado por los hosts conectados a
Internet.
Un protocolo electivo y propuesto es discutido y
acordado pero su implementación no es
obligatoria.
Los informativos RFCs contienen información
objetiva acerca de Internet y sus operaciones.
Sólo algunos de los RFCs son actualmente
estándares. La mayoría son para propósitos de
información y discusión.
12. 12
IP
Internet Protocol.
Responsable de transmitir bloques de datos a
través de un conjunto de redes interconectadas.
IP recibe dichos bloques (datagramas) desde
un nivel superior de protocolos (como TCP o
UDP) y luego los retransmite a través de
Internet.
Proporciona un servicio de entrega sin conexión
entre estaciones terminales. Cada datagrama
contiene la dirección de destino y es ruteada a
través del sistema, independientemente de los
otros datagramas.
14. 14
(...) Formato
VERS. Versión del protocolo IP utilizado para crear el
datagrama.
LEN. Longitud del encabezado.
Type of Service. Tipo de servicio requerido para el
datagrama.
Total Length. Longitud del datagrama medida en
bytes, incluye la cabecera y los datos. Todos los hosts
deben ser capaces de recibir datagramas de 576 bytes.
Los hosts enviarán datagramas mayores sólo cuando el
administrador de la red tenga la seguridad que el host
destino puede aceptar dichos datagramas.
15. 15
(...) Formato
Identification. Identificación exclusiva del datagrama.
El emisor del datagrama asigna este valor al datagrama
original no fragmentado. Si el datagrama es
fragmentado por un ruteador, dicho valor se copia en el
campo Identification de todos los fragmentos
resultantes.
Flags. Información de control de fragmentación. La
configuración de estos bits determina si un datagrama
puede ser fragmentado o no. Si un datagrama es
fragmentado, el campo Flags se usa para indicar si hay
más fragmentos o si este es el último fragmento en una
serie de fragmentos.
16. 16
(...) Formato
Fragment Offset. Indica la ubicación del fragmento en
el datagrama original. El valor es una medida en
unidades de 8 bytes desde el inicio del datagrama
original. El primer fragmento tiene el valor 0.
TTL. Time To Live, tiempo de vida del datagrama.
Protocol. Formato de protocolo del campo de datos.
Header cheksum. Suma de comprobación de la
cabecera.
Source IP address. Dirección IP de origen.
17. 17
(...) Formato
Destination IP address. Dirección IP de destino.
Options. Opciones IP
Padding. Bits de relleno
Data. Datos enviados dentro del paquete IP.
18. 18
Direccionamiento IP
Dirección de red Dirección de host
0 1 2 3 . . . . . . 29 30 31
Las direcciones IP consisten de 32 bits de los cuales,
unos identifican a la red y otros identifican al host.
20. 20
0 1 7 8 31
Clase AClase A
0 Red Dirección de host (24)
Clases de Direcciones IPClases de Direcciones IP
El primer byte se encuentra entre 0 y 127.
Hay 126 redes clase A.
Cada red clase A puede tener 16777214 hosts.
La máscara estándar es 255.0.0.0
El primer bit es 0.
21. 21
0 1 2 15 16
31
Clase BClase B
Dirección de host (16)1 0 Red
(…) Clases de Direcciones IP(…) Clases de Direcciones IP
El primer byte se encuentra entre 128 y 191.
Hay 16382 redes clase B.
Cada red clase B puede tener 65534 hosts.
La máscara estándar es 255.255.0.0
Los dos primeros bits son 10.
22. 22
0 1 2 3 23 24
31
Clase CClase C
Host (8)1 1 0 Red
(…) Clases de Direcciones IP(…) Clases de Direcciones IP
El primer byte se encuentra entre 192 y 223.
Hay 2097150 redes clase C.
Cada red clase C puede tener 254 hosts.
La máscara estándar es 255.255.255.0
Los tres primeros bits son 110.
23. 23
0 1 2 3 4
31
Clase DClase D
Direcciones multicast1 1 1 0
(…) Clases de Direcciones IP(…) Clases de Direcciones IP
El primer byte se encuentra entre 224 y 239.
Usado para operaciones multicast.
No usa máscara.
Los cuatro primeros bits son 1110.
24. 24
0 1 2 3 4
31
Clase EClase E
Direcciones reservadas1 1 1 1
(…) Clases de Direcciones IP(…) Clases de Direcciones IP
El primer byte se encuentra entre 240 y 255.
Reservado por la IETF.
Los cuatro primeros bits son 1111.
25. 25
Red
Ejemplo de Clase A (30.10.21.17 / 8)Ejemplo de Clase A (30.10.21.17 / 8)
00011110 . 00001010 . 00010101 . 00010001
0 31
Host
30 10 21 17
Red
Ejemplo Clase B (129.10.2.3 / 16)Ejemplo Clase B (129.10.2.3 / 16)
10000001. 00001010 . 00000010 . 00000011
0 31
Host
129 10 2 3
Notación decimalNotación decimal
27. 27
Direcciones especiales
IP: 0.0.0.0
M: 0.0.0.0
Indica toda la internet. Usado como ruta por defecto por
los ruteadores.
También puede indicar ausencia de configuración IP.
127.0.0.0
Dirección IP de la red loopback, hace referencia a la
propia red (red local). La dirección 127.0.0.1 pertenece
a esta red y hace referencia al propio host (localhost).
28. 28
(…) Direcciones especiales
IP: 169.254.0.0
M: 255.255.0.0
Usado la auto-configuración DHCP en ausencia de un
servidor DHCP.
Todos los bits de host en 0
Dirección IP de la red.
29. 29
(…) Direcciones especiales
Todos los bits de host en 1
Dirección IP de broadcast.
Todos los bits de red en 0
Reservado.
Todos los bits de red en 1
Reservado.
30. 30
(…) Direcciones especiales
10.0.0.0 – 10.255.255.255
172.16.0.0 – 172.31.255.255
192.168.0.0 – 192.168.255.255
Direcciones IP privadas. Para usa interno en las
redes locales.
Existen en clase A (1), clase B (16) y clase C
(256).
No pueden usarse en Internet.
31. 31
Subnetting
Una máscara diferente a la máscara estándar
nos indica que estamos ante un caso de
subredes.
Máscaras estándar:
255.0.0.0 (clase A)
255.255.0.0 (clase B)
255.255.255.0 (clase C)
Máscara no estándar:
255.255.255.240
32. 32
(…) Subnetting
Las direcciones IP se han convertido en un
recurso escaso.
Los proveedores del servicio de Internet
proporcionan un conjunto limitado de
direcciones IP. Por ejemplo, la dirección:
IP: 200.48.1.192
M: 255.255.255.240
identifica a una subred de sólo 16 direcciones IP.
33. 33
Función de la máscara de subred
Tenga en cuenta:
Dirección IP: Conjunto de 32 bits que identifica a
un host.
Máscara de subred: Conjunto de 32 bits, donde
los bits que identifican a la red se ponen en 1 y los
bits que identifican al host se ponen en 0.
Por tanto, la máscara
255.255.255.240=11111111.11111111.11111111.11110000
indica que la red tiene sólo 4 bits para los hosts,
esto es 16 hosts.
37. 37
Trama muy grandeTrama muy grande
HostHost
RouterRouter
Capa Internet : IPCapa Internet : IP
WANWAN
Trama
pequeña
Trama
pequeña
Trama
pequeña
38. 38
Formato IPFormato IP
versionversion
HeadHead
lengthlength TOSTOS
identificaciónidentificación
TTLTTL protocoloprotocolo
Direccion IP de la FuenteDireccion IP de la Fuente
Dirección IP del DestinoDirección IP del Destino
Longitud TotalLongitud Total
flagflag Desplaz. fragmentoDesplaz. fragmento
Suma verific. encabezadoSuma verific. encabezado
OPCIONES IPOPCIONES IP RellenoRelleno
DATOSDATOS
..................................................
0 4 8 16 24 310 4 8 16 24 31
39. 39
Mensajes deMensajes de
ErrorError
Destination
Unreachable
Redirect
Source Quench
Time Exceeded
Parameter
Problem
Mensajes deMensajes de
InformaciónInformación
Echo/Request
(Ping)
Information
TimeStamp
Address Mask
Router
Discovery
Capa Internet : InternetCapa Internet : Internet
Control Message Protocol (ICMPControl Message Protocol (ICMP))
49. 49
Dest. Addr: 172.3.0.0Dest. Addr: 172.3.0.0
Next Router Hops Owner Timer
172.5.3.2 3 RIP 145
172.5.4.7 3 RIP 170
172.5.3.9 6 RIP 25
Tablas de EnrutamientoTablas de Enrutamiento
50. 50
Port 1
Port 2
Port 1
Port 2
Port 1
Port 2
140.4.0.0
150.5.0.0 160.6.0.0 170.7.0.0
140.4.0.1
150.5.0.1
150.5.0.2
160.6.0.1
160.6.0.2
170.7.0.1
Router A Router B Router C
Tablas de EnrutamientoTablas de Enrutamiento
51. 51
Port 1
Port 2
Port 1
Port 2
Port 1
Port 2
140.4.0.0
150.5.0.0 160.6.0.0 170.7.0.0
140.4.0.1
150.5.0.1
150.5.0.2
160.6.0.1
160.6.0.2
170.7.0.1
Router A Router B Router C
Modelo de FuncionamientoModelo de Funcionamiento
% 080002001111% 080002001111
% 080002001234% 080002001234
% 080002001235% 080002001235
% 080002001236% 080002001236
% 080002002222% 080002002222
% 080002001232% 080002001232
% 080002001231% 080002001231 % 080002001233% 080002001233
140.4.0.2 170.7.0.2
AA BB
52. 52
Host DestinoHost Destino
170.7.0.2170.7.0.2
Host OrigenHost Origen
140.4.0.2140.4.0.2
IP DataIP Data
MAC DestinoMAC Destino
% 80002001231% 80002001231
MAC OrigenMAC Origen
% 80002001111% 80002001111
TypeType
08000800 Ethernet DataEthernet Data CRCCRC
IPIP
EthernetEthernet
Paquete en la RedPaquete en la Red
140.4.0.0140.4.0.0
53. 53
Host DestinoHost Destino
170.7.0.2170.7.0.2
Host OrigenHost Origen
140.4.0.2140.4.0.2
IP DataIP Data
MAC DestinoMAC Destino
% 80002001233% 80002001233
MAC OrigenMAC Origen
% 80002001232% 80002001232
TypeType
08000800 Ethernet DataEthernet Data CRCCRC
IPIP
EthernetEthernet
Paquete en la RedPaquete en la Red
150.5.0.0150.5.0.0
54. 54
Host DestinoHost Destino
170.7.0.2170.7.0.2
Host OrigenHost Origen
140.4.0.2140.4.0.2
IP DataIP Data
MAC DestinoMAC Destino
% 80002001235% 80002001235
MAC OrigenMAC Origen
% 80002001234% 80002001234
TypeType
08000800 Ethernet DataEthernet Data CRCCRC
IPIP
EthernetEthernet
Paquete en la RedPaquete en la Red
160.6.0.0160.6.0.0
55. 55
Host DestinoHost Destino
170.7.0.2170.7.0.2
Host OrigenHost Origen
140.4.0.2140.4.0.2
IP DataIP Data
MAC DestinoMAC Destino
% 80002002222% 80002002222
MAC OrigenMAC Origen
% 80002001236% 80002001236
TypeType
08000800 Ethernet DataEthernet Data CRCCRC
IPIP
EthernetEthernet
Paquete en la RedPaquete en la Red
170.7.0.0170.7.0.0
56. 56
Rutas por DefaultRutas por Default
Si la ruta para un datagrama no
puede ser localizado, se descarta
el paquete.
Si está definido la ruta por
default, el router lo utiliza.
Las rutas por default, reducen el
tamaño de las tablas
57. 57
Redes Lógicas MúltiplesRedes Lógicas Múltiples
Red 140.4.0.0Red 140.4.0.0
Red 150.5.0.0Red 150.5.0.0
Red 160.6.0.0Red 160.6.0.0
140.4.0.3140.4.0.3
140.4.0.2140.4.0.2
150.5.0.1150.5.0.1140.4.0.1140.4.0.1
160.6.0.1160.6.0.1
160.6.0.3160.6.0.3 160.6.0.2160.6.0.2
150.5.0.2150.5.0.2 150.5.0.3150.5.0.3
58. 58
IGP y EGPIGP y EGP
IGP1IGP1
IGP1IGP1
IGP1IGP1
IGP1IGP1
IGP2IGP2
IGP2IGP2
IGP2IGP2
IGP2IGP2
IGP1IGP1
EGPEGP
Sistema autónomo 1Sistema autónomo 1 Sistema Autónomo 2Sistema Autónomo 2
59. 59
Algoritmos deAlgoritmos de
EnrutamientoEnrutamiento
ESTATICOESTATICO
Tablas creadas por
el Administrador.
Problemas con
cambios y
crecimiento rápidos.
Si cambia la
topología el router
debe ser
actualizado
manualmente
Ubicar errores es
DINAMICO
Responden
automáticamente a
los cambios de
topología
Responden
automáticamente a
problemas de
congestión
60. 60
Dos tipos:
Vector-Distancia (Bellman-Ford)
Estado de Enlace (Shortest Path First ó
Dijkstra
Usan métricas para calcular el camino más
corto a la red destino.
Algunas métricas usadas son:
Número de Saltos (hop)
Retardo de transmisión.
Ancho de Banda de la línea
Definida por el administrador
Algoritmos de EnrutamientoAlgoritmos de Enrutamiento
DinámicoDinámico
61. 61
Ventajas:
Fácil de implementar
Requiere pocos ciclos de CPU.
Desventajas:
Dificil de verificar la veracidad de las
tablas
Actualización lenta en redes grandes
Dificil de localizar fallas en routers
Pueden generarse cadenas de
actualización
Algoritmos deAlgoritmos de
Vector - DistanciaVector - Distancia
62. 62
Conocen la topología completa de la
red
Las tablas contienen el estado de cada
ruta.
Los routers usan la misma base de
datos.
Ventajas:
Elimina los lazos y convergencia lenta
Fácil de detectar routers que fallan
Facilidad de crecimiento ó
escalabilidad
Algoritmos deAlgoritmos de
Estado de EnlaceEstado de Enlace
63. 63
PaquetePaquete
recibidorecibido Manejo de Paquetes por el Router IPManejo de Paquetes por el Router IP
CabeceraCabecera
y checksumy checksum
válidos ?válidos ?
NONO
SISI
NONO Enviar ICMPEnviar ICMP
time exceededtime exceeded
DescartarDescartar
paquetepaquete
Disminuir TTLDisminuir TTL
es TTL>0 ?es TTL>0 ?
SISI
64. 64
Si la ruta es UP, buscar ARP cachéSi la ruta es UP, buscar ARP caché
para mapa direccionespara mapa direcciones
ChequearChequear
tabla con dirección.tabla con dirección.
Destino IPDestino IP
RutaRuta
encontrada ?encontrada ?
SISI
NONO
Enviar ICMPEnviar ICMP
destinationdestination
unreachableunreachable
DescartarDescartar
paquetepaquete
Ruta porRuta por
DefaultDefault
definida ?definida ?
SISI
TTL>0TTL>0SISI
NONO
65. 65
ARP Reply recibidoARP Reply recibido
almacenar direccionesalmacenar direcciones
en caché ARPen caché ARP
MACMAC
encontrada ?encontrada ?
NONO
Enviar ARPEnviar ARP
RequestRequest
SISI
Use número de puerto de la tablaUse número de puerto de la tabla
de rutas, use dirección físicade rutas, use dirección física
del caché ARPdel caché ARP
Enviar paquete paraEnviar paquete para
su transmisiónsu transmisión
68. 68
Jerarquía de SubredesJerarquía de Subredes
NetIDNetID
NetIDNetID
HostIDHostID
SubnetIDSubnetID HostIDHostID
Dos NivelesDos Niveles
Tres NivelesTres Niveles
69. 69
Máscara de la subredMáscara de la subred
Número de RedNúmero de Red Número de HostNúmero de Host
Número de RedNúmero de Red SubredSubred Host de SubredHost de Subred
Dirección IP NormalDirección IP Normal
Dirección de SubredDirección de Subred
11111111 11111111 11111111 0000000011111111 11111111 11111111 00000000
MáscaraMáscara
de la subredde la subred
11111111 11111111 00000000 0000000011111111 11111111 00000000 00000000DefaultDefault
MaskMask
70. 70
Prefijo de Red ExtendidoPrefijo de Red Extendido
NetIDNetID SubnetIDSubnetID HostIDHostID
Prefijo de Red ExtendidoPrefijo de Red Extendido
71. 71
ConsideracionesConsideraciones
de Diseño de Subredesde Diseño de Subredes
1. Cuántas Subredes necesitamos
hoy?
2. Cuántas Subredes necesitaremos
en el futuro.
3. Cuántos Hosts por cada subred
necesitamos hoy?.
4. Cuántos Hosts por cada subred
necesitaremos en el futuro?
72. 72
Proceso deProceso de
PlanificaciónPlanificación
1. Considerar el máximo número
de subredes proyectadas.
2. Expresar éste valor en potencia
de dos(2n
).
3. Asegurarse que el número de
hosts por cada subred son
suficientes.
73. 73
Solución AlternativaSolución Alternativa
1. Asignar números de Red de
Direcciones Privadas (RFC 1918:
Intranets) al interior de la
empresa,
2. Usar un NAT (Network Address
Translator para proporcionar
acceso externo.
74. 74
Transmisión deTransmisión de
PaquetesPaquetes
Host Origen: 129.10.3.15
Host Address:
10000001.00001010.00000011.00001111
Subnet Mask:
11111111.11111111.11111111.00000000
----------------------------------------------------------
-----------
Origen AND Mask:
10000001.00001010.00000011.00000000
76. 76
Transmisión deTransmisión de
PaquetesPaquetes
Host Destino B: 129.10.5.4
Host Address: 10000001.00001010.00000101.00000100
Subnet Mask: 11111111.11111111.11111111.00000000
---------------------------------------------------------------------
Dest.A AND Mask: 10000001.00001010.00000101.00000000
Host Origen con host A: comunicación directa
Host Origen con Host B: Deben usar un router
77. 77
Seudocódigo sin subredesSeudocódigo sin subredes
Get IP Address from Source host
Get IP Address from Destination
host
IF ((Source NetNumber) = (Destination
NetNumber)) THEN
Destination is local / Transmit
directly
ELSE
Destination is remote / Use a
78. 78
Seudocódigo conSeudocódigo con
subredessubredes
Get IP Address from Source host
Get IP Address from Destination
host
IF ((Source AND Mask) = (Destination AND
Mask)) THEN
Destination is local / Transmit
directly
ELSE
Destination is remote / Use a
80. 80
IntroducciónIntroducción
RFC 1009 (1987) : especificación
de subredes que usan más de
una máscara de subred.
RIP-1: Permite una sóla máscara
de subred, porque no
proporcionaba máscara de
subred en intercambio de tablas
de rutas.
81. 81
VLSMVLSM
Permite una división recursiva
del espacio de direcciones.
Reduce la información de
enrutamiento en el nivel más
alto.
Una red se divide en subredes,
algunas de las subredes son
luego divididas en sub-subredes
y algunas en sub2-subredes.
85. 85
Introducción
Problemas generados por el
crecimiento de Internet:
Se agotan las direcciones de clase
B
Excesivo crecimiento de las tablas
de enrutamiento.
El colapso de las direcciones IPv4
86. 86
Introducción
Los dos primeros problemas se
volvieron críticos en los años 1994-
1995
“La respuesta fue el desarrollo del
concepto de Supernetting ó
Classless inter-Domain Routing
(CIDR)”
87. 87
Introducción
El tercer problema está siendo
resuelto por el grupo de trabajo
de IETF de IPv6.
CIDR fue documentado
oficialmente en 1993 en RFC
1517, 1518, 1519 y 1520
88. 88
Caracteríticas de
CIDR
Elimina el concepto tradicional
de direcciones de red de clase A,
B, C.
Simplificación de las tablas de
Enrutamiento.
Soporta redes de tamaño
arbitrario.
89. 89
Eficiente distribución del
espacio de direcciones
IPv4
Utiliza el concepto de “Network-
Prefix”.
Vgr.: Una red con 20 bits de
número de red y 12 bits de
número de host, podría
representarse con el prefijo de
longitud=20 (a/20)
10.23.64.0/20
130.5.0.0/20
90. 90
Entorno ClasslessEntorno Classless
Dividir el bloque 200.25.16.0/20 en dos
pedazos de igual tamaño:
200.25.16.0/21: Organización A
200.25.24.0/21: Reservado
Dividir el bloque reservado en dos
piezas de igual tamaño:
200.25.24.0/22: Organización B
200.25.28.0/22: Reservado
98. 98
ARP
Address Resolution Protocol.
Traduce una dirección IP a una dirección MAC.
ARP estrictamente no es un protocolo IP puesto
que no tiene cabecera IP.
ARP no usa los servicios de IP ya que los
mensajes ARP no salen de la red lógica y
nunca necesitan ser ruteados.
102. 102
Características
Dos hosts en una misma red que desean
comunicarse necesitan conocer algo más que
su dirección IP, ellos necesitan también conocer
su dirección MAC. Si los dos host no estuvieran
en la misma red, el host de origen debería
enviar el paquete al default gateway y dejar que
éste lleve el paquete a la red apropiada.
No hay una conexión inéquivoca entre una
dirección IP y una dirección MAC, por lo que
hace necesario un mecanismo de traducir una
dirección lógica IP a una dirección física MAC.
103. 103
(...) Características
El ARP Request debe ser enviado mediante un
broadcast y no puede ser enviado directamente
al host de destino.
Para lograr una operación eficiente y reducir el
broadcast, cada host mantiene un cache de
mapeo Internet-Ethernet. Antes de transmisitir
un paquete, el host siempre consulta su caché
antes de enviar un ARP Request.
Las entradas en el cachée son removidas si no
son utilizadas en determinado período de
tiempo.
104. 104
(...) Carácterísticas
Para reducir el tráfico, el emisor de un ARP
Request incluye en éste su mapeo Internet-
Ethernet a fin de que el receptor pueda
adicionar este mapeo a su cache.
Puesto que un ARP Request es un broadcast,
todas los hosts de la red local tienen la
posibilidad de agregar el mapeo del emisor en
su propio caché.
105. 105
Encapsulación del paquete ARP
El paquete ARP se encapsula en un paquete
Ethernet para su transmisión sobre la red física
107. 107
(...) Formato
Hardware Address Space. Tipo de hardware
utilizado en el nivel de red. Para Ethernet, este valor es
1.
Protocol Address Space. Indica el protocolo usado
en el nivel de red.
Hardware Address Length. Indica la longitud de la
dirección de hardware en bytes. Para Ethernet, este
valor es 6.
Protocol Address Length. Indica la longitud de la
dirección del protocolo en bytes. Para el protocolo
TCP/IP, este valor debería ser 4.
108. 108
(...) Formato
Operation Code. Describe la función del paquete:
ARP Request, ARP Response, RARP Request y RARP
Response.
Source Hardware Address. Dirección de hardware
del host emisor. Para la mayoría de los casos debería
se la dirección Ethernet.
Source Protocol Address. La dirección IP del host
emisor.
109. 109
(...) Formato
Target Hardware Address. Cuando realice un ARP
Request, esta es la dirección de hardware del receptor.
La respuesta trasportara ambos, la dirección de
hardware y la de Internet del host destino. Para la
mayoria de aplicaciones deberia ser la dirección de
Internet.
Target Protocol Address. Cuando realice un ARP
Request, éste contiene la dirección IP destino. La
respuesta transportara ambas direcciones la de
hardware y la dirección IP.
111. 111
RARP
Reverse Address Resolution Protocol.
La dirección IP de un host es asignado por el
administrador de la red cuando el software de
comunicación o sistema operativo es
inicialmente instalado.
Un host diskless no tiene como almacenar una
dirección IP, por lo que debe solicitar al servidor
una dirección IP mediante RARP
identificándose con su dirección MAC.
114. 114
Características
El host que requiere de una dirección IP emite
un broadcast limitado RARP Request
incluyendo su dirección Ethernet en el campo
Target Hardware Address.
Un servidor procesa la solicitud y envia una
respuesta. Para que el RARP sea exitoso, la
red debe contener por lo menos un servidor
RARP.
116. 116
ICMP
Internet Control Message Protocol.
Todos los ruteadores y hosts que implementan
IP deben implementar obligatoriamente ICMP.
Proporcionan el mecanismo necesario para que
un ruteador o host de destino pueda reportar un
error al procesar un datagrama, hacia el host de
orígen.
El uso de mensajes ICMP no puede ser
considerado como confiable, los mensajes
ICMP pueden ser perdidos o descartados.
117. 117
Errores comunes reportados
Cuando:
Un ruteador descarta un datagrama cuyo tiempo de
vida expiro.
Un ruteador no tiene el buffer necesario para
redireccionar un datagrama.
Un ruteador debe fragmentar un datagrama que tiene
el atributo No Fragmentado.
Se descubre un error de sintaxis en la cabecera IP.
Un ruteador no tiene una ruta para la red de destino
en su tabla de ruteo.
Un ruteador pregunta por un host origen para utilizar
otro ruteador que proporciona una ruta más corta.
119. 119
Características
ICMP, al igual que IP, opera en la capa 3 del
modelo OSI, a pesar de ello es un usuario de
IP.
Cada mensaje ICMP es construido y luego
pasado hacia el proceso IP local. IP encapsula
el mensaje con una cabecera IP y trasmite el
datagrama resultante de la red física hacia el
host o ruteador de destino.
Puesto que ICMP debe cruzar ruteadores y
redes es mandatorio el uso de encapsulado IP
en lugar del encapsulado Ethernet.
121. 121
DHCP
Dynamic Host Configuration Protocol.
Configura de manera automática los hosts de
una red TCP/IP.
DHCP se basa en el protocolo BOOTP al que
agrega la capacidad de asignar
automáticamente direcciones IP reutilizables y
opciones de configuración adicionales.
122. 122
Modos de asignación
DHCP soporta tres modos de asignación de
direcciones IP:
Asignación automática: DHCP asigna al host una
dirección IP permanente.
Asignación dinámica: DHCP asigna al host una
dirección IP por un tiempo determinado. Este modo
permite la reutilización de las direcciones que ya no
son utilizadas.
Asignación manual: La dirección IP es asignada por
el administrador.
123. 123
Almacenamiento de parámetros
de clientes
DHCP permite un almacenamiento persistente
de los parámetros de red de los clientes.
DHCP almacena una entrada con un valor y
una clave para cada cliente; donde el valor
contiene los parámetros de configuración del
cliente, y la clave es un identificador único, por
ejemplo un número IP de subred y un
identificador único dentro de la subred.
124. 124
Funcionamiento
El cliente emite un mensaje DHCPDISCOVER,
el cual es un broadcast.
El mensaje DHCPDISCOVER puede incluir
algunas opciones como sugerencias de la
dirección de la red, duración de la concesión,
etc.
Cada servidor DHCP puede responder con un
mensaje DHCPOFFER que incluye una
dirección de red disponible y otras opciones de
configuración.
125. 125
(...) Funcionamiento
El cliente recibe uno o más mensajes
DHCPOFFER y elige uno de acuerdo a los
parámetros ofertados.
El cliente emite un mensaje DHCPREQUEST
que incluye el nombre del servidor DHCP al
cual se le ha aceptado la oferta.
El mensaje DHCPREQUEST, el cual es un
broadcast, sirve también para informar a los
otros servidores DHCP que el cliente ya ha sido
satisfecho.
126. 126
(...) Funcionamiento
El servidor DHCP seleccionado registra al
cliente en su tabla de almacenamiento y emite
un mensaje DHCPACK que contiene los
parámetros de configuración para el cliente.
El cliente recibe el DHCPACK, comprueba los
parámetros usando ARP y adopta la
configuración sugerida.
Si hubiera un problema con los parámetros del
DHCPACK, el cliente emite un DHCPDECLINE
y reinicia el proceso de configuración.
127. 127
(...) Funcionamiento
Para liberar la dirección IP asignada, el cliente
puede emitir una mensaje DHCPRELEASE.
Para renovar la concesión de la dirección IP, el
cliente emite un DHCPREQUEST con la
dirección IP solicitada y otros parámetros.
Los servidores que conozcan los parámetros de
configuración del cliente responden con un
DHCPACK.
El cliente recibe el DHCPACK, comprueba los
parámetros y adopta la configuración sugerida.
128. 128
(...) Funcionamiento
Si hubiera algún problema con los parámetros
en el mensaje DHCPACK, el cliente emite un
mensaje DHCPDECLINE y reinicia el proceso
de configuración.
Si el cliente recibe un mensaje DHCPNAK, no
podrá utilizar la dirección que solicito y deberá
seguir el procedimiento para solicitar una nueva
dirección IP.
130. 130
(...) Formato
code. 1, Request. 2, Reply.
HWtype. Indica el tipo de hardware. 1, Ethernet. 6,
IEEE 802 Networks.
length. Longitud en bytes de la dirección de hardware.
Ethernet y las redes en anillo usan 6 bytes.
hops. El cliente lo pone en 0. Cada ruteador que
retransmite la solicitud a otro servidor lo incrementa con
el fin de detectar bucles. 3 indica un bucle.
Transaction ID. Número aleatorio usado para
comparar la solicitud con la respuesta que genera.
131. 131
(...) Formato
Seconds. Tiempo transcurrido, en segundos, desde
que el cliente inicio el proceso de arranque. Es fijado por
el cliente.
Flags Field. El bit más significativo de este campo se
usa como flag de broadcast. Todos los demás bits
deben estar a 0; están reservados para usos futuros.
Normalmente, los servidores DHCP tratan de entregar
los mensajes DHCPREPLY directamente al cliente
usando unicast. La dirección de destino en la cabecera
IP se pone al valor de la dirección IP fijada por el
servidor DHCP, y la dirección MAC a la dirección
hardware del cliente DHCP.
132. 132
(...) Formato
Si un host no puede recibir un datagrama IP en unicast
hasta saber su propia dirección IP, el bit de broadcast
se debe poner a 1 para indicar al servidor que el
mensaje DHCPREPLY se debe enviar como un
broadcast en IP y MAC. De otro modo, este bit debe
ponerse a cero.
Client IP address. Fijada por el cliente. O bien es su
dirección IP real o 0.0.0.0.
Your IP address. Fijada por el servidor si el valor del
campo anterior es 0.0.0.0
Server IP address. Fijada por el servidor.
Router IP address. Fijada por el ruteador
retransmisor si se usa retransmisión BOOTP.
133. 133
(...) Formato
Client hardware address. Fijada por el cliente y
usada por el servidor para identificar cuál de los clientes
registrados está arrancando.
Server host name. Nombre opcional del host servidor
acabado en X’00.
Nombre del archivo de arranque. El cliente o bien
deja este campo vacío o especifica un nombre genérico,
como ruteador indicando el tipo de archivo de arranque
a usar. En la solicitud de DHCPDISCOVER se pone al
valor nulo. El servidor devuelve la ruta de acceso
completa del archivo en una respuesta DHCPOFFER. El
valor termina en X’00.
134. 134
(...) Formato
Options. Los cuatro primeros bytes del campo de
opciones del mensaje DHCP contienen el cookie
(99.130.83.99). El resto del campo de opciones consiste
en parámetros marcados llamados opciones.
136. 136
DNS
Domain Name System.
Una zona de autoridad es un conjunto de
nombres simbólicos, también conocido como
espacio de nombres distribuido.
En cada zona, uno o más hosts (conocidos
como servidores de nombres) tienen la
tarea de mantener una base de datos de
nombres simbólicos y direcciones IP; además
de atender las solicitudes de los clientes para la
traducción de nombres simbólicos a direcciones
IP.
137. 137
Dominios
Los servidores de nombres se interconectan
lógicamente en un árbol jerárquico de
dominios.
Cada zona contiene una parte del árbol y los
nombres de dicha zona se administran de
manera independiente. La autoridad sobre una
zona se delega a los servidores de
nombres.
Generalmente, los servidores de nombres
que tienen autoridad en una zona tendrán
nombres de dominio de la misma.
138. 138
(...) Dominios
Los servidores de nombres también pueden
delegar autoridad sobre sí mismos; en este
caso, el espacio de nombres sigue dividido en
zonas, pero la autoridad para ambas las ejerce
el mismo servidor.
La división por zonas se realiza utilizando los
registros guardados en el DNS:
SOA, define el inicio de una zona.
NS, marca el fin de una zona iniciada por un SOA y
apunta al servidor de nombres con autoridad sobre la
zona siguiente.
139. 139
Características
No se usa un único servidor central para la base
de datos, sino que el trabajo implicado en
mantenerla se reparte entre los hosts a lo largo
y ancho del espacio de nombres.
La autoridad para crear/cambiar nombres de
hosts y la responsabilidad de mantener una
base de datos le corresponde a la organización
propietaria de la zona que los contiene.
Desde el punto de vista del usuario, hay una
sola base de datos que resuelve los nombres
142. 142
Registros
La base de datos distribuida del DNS se
componen de registros de recursos RR
(Resource Records) y son los siguientes:
SOA, Start of Authority, inicio de autoridad.
NS, Name Server, servidor de nombres
A, Address, nombre de host.
CNAME, nombre de dominio
MX, Mail Exchanger, intercambiador de correos.
PTR, registro para la resolución inversa.
143. 143
Tipos de servidores DNS
Hay tres tipos de servidores DNS: Servidor
primario, Servidor secundario y Servidor caché.
Un servidor DNS puede operar como primario o
secundario para varios dominios. También,
puede operar como primario para un dominio y
secundario para otro dominio.
Un servidor primario o secundario realiza todas
las funciones de un servidor caché.
144. 144
(...) Tipos de servidores DNS
Primario. Un servidor primario carga de disco la
información de una zona y tiene autoridad sobre ella.
Secundario. Tiene autoridad sobre una zona pero
obtiene la información de un servidor primario
mediante un proceso llamado transferencia de
zona. Para asegurar su sincronismo con el servidor
primario ejecutan una transferencia de zona cada
cierto tiempo.
Caché. No tiene autoridad sobre zona alguna.
Obtiene todos sus datos de servidores primarios y
secundarios. Requiere al menos un registro NS que
apunte al servidor del cual pueda obtener datos.
146. 146
UDP
User Data Protocol.
Proporciona un servicio de entrega orientado a
transacciones y de mejor esfuerzo para
aplicaciones que no requieren un servicio
confiable de datos.
Sus principales clientes son:
Network File System, NFS.
Domain Name Service, DNS.
Trivial File Transfer Protocol, TFTP.
Simple Network Management Protocol, SNMP.
147. 147
Características
Proporciona la confiabilidad que proporciona IP.
No implementa control de flujo.
No requiere el uso de reconocimientos ACK.
No usa secuenciamiento de paquetes.
Ocasiona un overhead mínimo.
Proporciona la posibilidad de demultiplexar
datos.
La cabecera UDP incluye un checksum que
ayuda a detectar errores.
149. 149
(...) Formato
Source Port. Número de puerto del proceso origen. Es
opcional.
Destination Port. Número de puerto de destino usado
para demultiplexar datagramas entre los procesos del
host destino.
Lenght. Longitud total. Incluye cabecera y datos.
Checksum. Suma de comprobación ya que el
checksum de IP no cubre la porción de datos del
datagrama. Es opcional.
151. 151
TCP
Transport Control Protocol.
TCP es un protocolo orientado a la conexión y
proporciona una comunicación host-to-host
altamente confiable entre pares de
computadoras.
Sus principales clientes son:
El protocolo de inicio de sesión remoto Telnet.
El protocolo de transferencia de archivos, FTP.
El protocolo de transferencia de correo simple,
SMTP.
152. 152
Funciones
Establecer y terminar las conexiones.
Mantenimiento de la entrega confiable de
paquetes.
Entrega de paquetes en secuencia.
Control de flujo para proteger a los host de una
sobrecarga de datos.
Recuperación de errores: pérdida o duplicación
de paquetes.
Demultiplexado entre las múltiples aplicaciones
en un host.
154. 154
(...) Formato
Source Port. Identifica a la aplicación (dentro de un
host) que origino la transmisión.
Destination Port. Indentifica a la aplicación (dentro de
un host) a la que deber ser transmitido los datos.
Sequence Number. Número de secuencia del primer
byte de datos dentro del segmento (excepto cuando
SYN está presente). Cuando SYN está presente, el
número de secuencia es el número de secuencia inicial
(ISN) y el primer byte de datos es ISN+1.
155. 155
(...) Formato
Acknowledge Number. Es el próximo número de
secuencia que el host origen del segmento esta
esperando recibir. Aplicable sólo si el bit de control ACK
es fijado. Si una conexión es establecida, este valor
siempre es enviado.
Data Offset. Indica donde comienzan los datos del
segmento, ya que el campo Options es variable.
Reserverd. Reservados y siempre en cero.
Controls Bits. Acompañan al reconocimiento y otras
funciones específicas.
156. 156
(...) Formato
Window. Número de bytes que puede ser aceptado por
el host destino, que valiéndose de un ACK se lo hace
saber al host origen. Comienza en 1.
Checksum. Suma de comprobación. Si un error es
detectado, el segmento es descartado.
Urgent Pointer. Es un desplazamiento positivo del
número de secuencia e indica el fin de Urgent Data.
Aplicable sólo si el bit URG es fijado.
Options. Campo de longitud variable.
Padding. Bits de relleno.
157. 157
Confiabilidad
TCP es capaz de recuperar segmentos
dañados, perdidos, duplicados o entregados
fuera de secuencia.
TCP asigna un número de secuencia a cada
segmento y exige un reconocimiento positivo
(ACK, Acknowledge) desde el host destino. Si
no se recibe el ACK, los segmentos deben ser
retransmitidos por el host origen.
El host destino usa el número de secuencia
para ordenar los segmentos evitando
duplicados y los segmentos entregados fuera
de secuencia.
158. 158
(...) Confiabilidad
Los segmentos dañados son resueltos
mediante la inclusión de un checksum en cada
segmento transmitido.
Si el checksum no es el correcto, se descarta el
segmento dañado.
Un segmento dañado no es reconocido
positivamente, por lo que el host origen debe
volver a transmitir los datos.
159. 159
Control de flujo
TCP proporciona un mecanismo para que el
host destino controle la cantidad de datos
enviados por el host origen.
Junto con cada ACK, es entregada una ventana
de recepción, en la que se indica al host origen
la cantidad de datos adicionales que el host
destino está en condiciones de aceptar.
A medida que el buffer de recepción se llena la
ventana de advertencia se contraerá. Si el búfer
se libera, la ventana de advertencia se
incrementará.
160. 160
Multiplexado
Al igual que el UDP, TCP usa puertos para
identificar el destino final de un segmento al
interior de una máquina.
TCP provee un conjunto de puertos dentro de
cada host para permitir múltiples procesos
dentro de un único host, lo que permite el uso
simultáneo de varios servicios de comunicación.
Un socket es creado mediante la combinación
de la dirección IP de un host con un número de
puerto.
161. 161
Sockets
Los sockets son el destino final de todo tráfico
TCP.
Un par de sockets, uno en cada host, identifica
a cada conexión.
Los procesos usados frecuentemente deben
usar números de puertos bien conocidos:
SMTP 25
FTP 21
HTTP80
DNS 53
162. 162
Conexión
Una conexión se define por cuatro números: las
direcciones IP y los números de puerto de cada
extremo.
Cada datagrama contiene esos cuatro números,
las direcciones IP residen en la cabecera IP y
los números de puertos residen en la cabecera
TCP.
Don conexiones no pueden tener los mismos
números y se diferencian por lo menos en un
número.
164. 164
Telnet
Proporciona una interfase estándar a través de
la cual un cliente Telnet remoto puede acceder
a los recursos de un servidor Telnet como si
fuera un cliente local.
165. 165
Funcionamiento
TELNET es un protocolo basado en tres ideas:
El concepto de NVT (Network Virtual Terminal).
Una perspectiva simétrica de las terminales y los
procesos.
Negociación de las opciones de la terminal.
Los dos hosts comienzan verificando que existe
una comprensión mutua entre ellos. Una vez
que se ha completado esta negociación inicial,
son capaces de trabajar en el nivel mínimo
implementado por la NVT.
166. 166
Network Virtual Terminal, NVT
Una NVT es un dispositivo lógico que posee una estructura básica
común a una amplia gama de terminales reales. Cada host mapea
las características de su propia terminal sobre las de su NVT, y
asume todos los demás hosts harán lo mismo.
Notas del editor
ARQUITECTURA TCP/IP
Divide el Modelo de referencia OSI en cuatro capas
Capa de Interface de Red - OSI: Capa Física y capa de Enlace
Capa de Internet - OSI: Capa de Red
Capa de Transporte - OSI: Capa de Transporte y capa de Sesión
Capa de Aplicación - OSI: Capa de Aplicación y capa de Presentación
Una aplicación típica de TCP/IP utiliza las cuatro capas cuando se establece la comunicación a través de la red.
Una Aplicación tal como un terminal virtual o correo electrónico.
Un protocolo de la capa de Transporte (como TCP) proporciona un
servicio de comunicación confiable, necesario para la capa de
aplicación.
Un protocolo de la capa de Internet ( como IP) proporciona el servicio
básico de ofrecer paquetes al destino final a través de múltiples redes.
Un protocolo de la capa Network Interface conecta el medio físico tal
como Ethernet o enlace punto a punto para enviar la información al
destino final.
DIRECCIONAMIENTO IP
Los Hosts conectados a la misma red deben tener el mismo número asignado a la porción de la dirección de red pero diferente número de host.
Para garantizar que el campo de red dentro de una dirección de Internet es único, ellos son asignados por una autoridad central: Internet Network Information Center (InterNIC). El campo de host de una dirección es responsabilidad del administrador local.
Para facilitar la lectura y entendimiento por los seres humanos, las direcciones IP se escriben en notación decimal, separados por puntos.
Los cuatro Bytes de una dirección pueden dividirse en dirección de red y dirección de host de varias formas, generándose las clases o tipos de Direcciones IP ( Clase A, B, C, D, E).
Las direcciones IP Clase A, B, C, se conocen como “classful”
Clases de Direcciones IP
Clase A : /8
Dirección de red: 8 bits (primer bit de orden superior: 0)
7 bits: 126 redes.
Dirección de Host: 24 bits: 16,777,214 hosts por cada red.
Clase B: /16
Dirección de red: 16 bits (primeros bits superiores: 1 0)
14 bits: 16,384 redes.
Dirección de Host: 16 bits: 65,534 hosts por red.
Clases de Direcciones IP
Clase A : /8
Dirección de red: 8 bits (primer bit de orden superior: 0)
7 bits: 126 redes.
Dirección de Host: 24 bits: 16,777,214 hosts por cada red.
Clase B: /16
Dirección de red: 16 bits (primeros bits superiores: 1 0)
14 bits: 16,384 redes.
Dirección de Host: 16 bits: 65,534 hosts por red.
Clases de Direcciones IP
Clase C : /24
Dirección de red: 24 bits (primeros bits de orden superior: 1 1 0)
21 bits: 2,097,152 redes.
Dirección de Host: 8 bits: 254 hosts por cada red.
Clase D:
Usado para direcciones Multicast
Los cuatro bits de orden superior: 1 1 1 0
Direcciones asignadas por el IAB.
IAB: Internet Architecture Board, pequeño grupo de personas que establece las políticas y directivas para el TCP/IP y la red global de Internet.
IETF: Internet Engineering Task Force, grupo de personas vinculado de cerca con el IAB, que trabaja en el diseño y la ingeniería del TCP/IP y la red global de Internet. El IETF se divide en areas, cada una de las cuales cuenta con una administración independiente. Las areas, a su vez, se dividen en grupos de trabajo.
Clases de Direcciones IP
Clase C : /24
Dirección de red: 24 bits (primeros bits de orden superior: 1 1 0)
21 bits: 2,097,152 redes.
Dirección de Host: 8 bits: 254 hosts por cada red.
Clase D:
Usado para direcciones Multicast
Los cuatro bits de orden superior: 1 1 1 0
Direcciones asignadas por el IAB.
IAB: Internet Architecture Board, pequeño grupo de personas que establece las políticas y directivas para el TCP/IP y la red global de Internet.
IETF: Internet Engineering Task Force, grupo de personas vinculado de cerca con el IAB, que trabaja en el diseño y la ingeniería del TCP/IP y la red global de Internet. El IETF se divide en areas, cada una de las cuales cuenta con una administración independiente. Las areas, a su vez, se dividen en grupos de trabajo.
Clases de Direcciones IP
Clase C : /24
Dirección de red: 24 bits (primeros bits de orden superior: 1 1 0)
21 bits: 2,097,152 redes.
Dirección de Host: 8 bits: 254 hosts por cada red.
Clase D:
Usado para direcciones Multicast
Los cuatro bits de orden superior: 1 1 1 0
Direcciones asignadas por el IAB.
IAB: Internet Architecture Board, pequeño grupo de personas que establece las políticas y directivas para el TCP/IP y la red global de Internet.
IETF: Internet Engineering Task Force, grupo de personas vinculado de cerca con el IAB, que trabaja en el diseño y la ingeniería del TCP/IP y la red global de Internet. El IETF se divide en areas, cada una de las cuales cuenta con una administración independiente. Las areas, a su vez, se dividen en grupos de trabajo.
Notación Decimal con puntos
Por simplicidad una dirección IP se especifica cada Byte en formato decimal, separados por puntos:
WW . XX . YY . ZZ
Vgr.
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1
129 10 2 3
129 . 10 . 2 . 3
Los números de red válidos para cada clase se muestran a continuación:
Clase A: 001 . hhh . hhh . hhh hasta 126 . hhh . hhh . hhh
Clase B: 128 . 000 . hhh . hhh hasta 191 . 255 . hhh . hhh
Clase C: 192 . 000 . 000 . hhh hasta 223 . 255 . 255 . hhh
Clase D: 224 . 000 . 000 . 000 hasta 239 . 255 . 255 . 255
Clase E: 240 . 000 . 000 . 000 hasta 247 . 255 . 255 . 255
Direcciones Especiales
127 . 0 . 0 . 0
Loopback: Permite realizar pruebas en procesos internos de la misma máquina. No es una dirección válida por lo tanto jamás viajará a través de la red.
0 . 0 . 0 . 0
Significa: “este Host”
Ceros en la Dirección de red + una dirección de Host
Significa: “Host en ésta red”
1 . 1 . 1 . 1
Significa: “difusión limitada” ( red local ). Esta red
Una Dirección de red + Unos en la dirección de host
Significa: “ Difusión dirigida para dicha red”.
Fragmentación
Es el proceso que permite dividir un paquete IP muy grande en piezas más pequeñas. Esto es necesario cuando IP es obligado a transmitir un paquete grande a través de una red que maneja paquetes pequeños, o una red con un pequeño MTU (Maximum Transmission Unit).
Los paquetes fragmentados atraviesan la internet como paquetes separados hasta que lleguen a su destino final. Es responsabilidad de la estación destino reensamblar los fragmentos para obtener el mensaje original. MTU: Ethernet (1500 Bytes), FDDI (4,470 Bytes), Router WAN (576 Bytes)
Options
El campo de Options proporciona al administrador de la red una herramienta para realizar pruebas, diagnósticos y depuración de su red.
Pueden o no aparecer en un paquete individual. Deben ser implementados por todos los módulos IP que residen en los hosts y routers.
Las siguientes opciones están disponibles:
Record Route (Registro de ruta): Registra el trayecto seguido por los paquetes a lo largo de la red. Cada router que procesa el paquete, agrega su propia dirección IP a la lista.
Source Route (Ruta original): Establece una ruta específica que seguirá un paquete a través de Internet.
TimeStamp (Sello de tiempo)
Cada router, registra su dirección IP , la fecha y hora en que se procesó el paquete IP. Proporciona información de la ruta seguida por el paquete así como el retardo asociado con la ruta.
Longitud del Encabezado: Indica la longitud de la cabecera en palabras de 32 bis.
Longitud Total: Incluye la cabecera fija y el campo variable de opciones y datos. (216 = 65535 Bytes).
Tipo de Servicio:Está subdividido en 5 subcampos:Prioridad(3 bits), Delay(1 bit), Throughput(1 bit), Reliability(1 bit), Sin uso(2 bits)
Identificación: Indica qué fragmentos pertenecen a qué paquetes. Sirve para identificar el datagrama. El contador se incrementa cada vez que se crea un paquete nuevo. Cada fragmento tiene el mismo formato que un paquete completo.
Desplazamiento de fragmentos: Especifica el desplazamiento en el paquete original de los datos que se están acarreando en el fragmento, medido en unidades de 8 Bytes, comenzando con un desplazamiento igual a cero hasta un desplazamiento de mayor valor.
Protocolo: Indica qué protocolo de alto nivel se utiliza (TCP, UDP)
ICMP: Internet Control Message Protocol (ICMP)
Mensajes Informativos ICMP:
Echo/Request - Informa sobre la comunicación entre dos hosts. Usa el comando Ping.
Information - Permite a las estaciones sin disco, descubrir su dirección IP al momento del arranque.
TimeStamp - Mecanismo para muestrear las caracte´risticas de retardo de la red.
Address Mask - Permite al host descubrir la máscara de la subred para su red.
Router Discovery - Permite al host descubrir la dirección IP del router vecino.
Transmission Control Protocol (TCP)
Multiplexaje:
TCP, al igual que UDP, identifica el destino con un número de PORTs para manejar múltiples procesos en un solo host.
Se genera un socket, combinando la dirección IP de un host con el número de puerto.(Socket= (IP Address del host) + (número de puerto).
Dos sockets ( uno por cada host) identifica cada conexión del circuito virtual TCP. Los sockets son el destino final de todo el tráfico TCP.
El enlace entre ports y procesos es manejado independientemente para cada host. Para procesos conocidos, el número de puerto es de dominio público y es utilizado para que los dispositivos tengan acceso a través de éstas direcciones: DNS ( port 53 ), FTP ( port 21 ), TELNET (port 23), SMTP (port 25).
Una conexión incluye número de socket, número de secuencia y un compromiso de confiabilidad y control de flujo.
Cuando dos procesos desean comunicarse, el proceso TCP de cada host debe establecer primero una conexión El proceso de conexión causa el intercambio de información de estado para cada lado del circuito virtual. Cuando se completa el intercambio de datos, se finaliza el enlace y se libera los recursos.Durante la transferencia cada dato es verificado.
Address Resolution Protocol (ARP)
Permite a un Host obtener la dirección física de una estación remota, si solamente conoce la dirección IP de dicha estación.
La máquina origen difunde un ARP Request (Broadcast), que contiene la dirección IP de la estación destino y espera que la estación destino responda.
ARP, asume que cada host conoce su propia dirección física asociada a su dirección lógica IP.
ARP Request:
El mensaje ARP es transmitido en la porción de datos de la trama de la capa de Enlace de Datos. Un valor de “1” indica un ARP Request.
El mensaje ARP no incluye la cabecera de la trama IP, sólo las direcciones IP, es decir, no puede ser retransmitido por un Router.
En el mensaje, el host origen, incluye:
La Dirección de hardware del host origen.
La Dirección IP del host origen.
La Dirección IP del host destino
El host origen espera que el host destino responda con su dirección MAC.
Address Resolution Protocol (ARP)
ARP Response:
Cuando un Host recibe un ARP Request, conteniendo su propia dirección IP, responde transmitiendo un ARP Reply (Unicast) a la estación que ha generado el ARP Request.
El protocolo ARP no soporta “No found” o errores en tramas.
La porción de datos de la trama de la capa de Enlace contiene el ARP Response. Un código de valor “2” indica un ARP Response
En la respuesta, el host destino proporciona su dirección física ó hardware address al host que originó el ARP request.
Reverse Address Resolution Protocol (RARP)
Basado en el modelo Cliente - Servidor
Permite a una máquina sin disco y sin disquetera o un host sin dirección IP configurada, obtener su propia dirección IP desde un Servidor.
La máquina difunde un broadcast request y espera hasta que el RARP Server responda.
RARP requiere que uno o más servidores (RARP Server) mantengan una base de datos de direcciones IP asociadas a direcciones MAC, para poder responder los requerimientos de los hosts clientes.
El host cliente además necesita aprender la máscara de la subred asociada con su dirección de red. El host cliente adquiere la máscara usando un mensaje informativo ICMP Address Mask Request, iniciado por el cliente RARP, después de recibir una direccción IP desde el RARP Server.
RARP Request:
RARP utiliza el mismo formato de mensaje ARP. Envía en la porción de datos de la trama de la capa de enlace . Un código “3” indica RARP Request. Un mensaje RARP no incluye la cabecera de la trama IP, es decir no puede retransmitirse por un Router.
En el mensaje de requerimiento, el host incluye su propia dirección de hardware, para identificarse así mismo con el RARP Server.
Reverse Address Resolution Protocol (RARP)
RARP Response:
Cuando un RARP Server recibe un Requerimiento de un host cliente, inicia una búsqueda en la base de datos de las direcciones MAC asociadas con las direcciones IP. Si lo encuentra, entonces responde transmitiendo directamente una respuesta (Unicast) al cliente RARP. De lo contrario el requerimiento es descartado. El protocolo RARP no soporta “Not found” ó “Error frames”
La porción de datos de la capa de enlace contiene el RARP Response con un código de valor “4”. En el Response, el RARP Server proporciona la dirección IP del host cliente extraida de su base de datos.
Un protocolo más elaborado es el BOOTP ( BOOT-strap Protocol) que luego fue reemplazado por el DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol: Asignación dinámica de direcciones). Ambos utilizan el UDP de la capa de Transporte y el IP de la capa de Internet.
Inverse Address Resolution Protocol (InARP)
Permite a un host aprender en forma dinámica la dirección IP asociada con una dirección de Hardware dada. Específicamente éste protocolo se diseñó para ser usado por estaciones conectadas a redes Frame Relay, pero puede ser aplicado a otras redes similares.
En redes Frame Relay el DLCI (Data Link Connection Identifier) es el equivalente a una dirección de hardware. La estación que origina el requerimiento tiene un DLCI asociado con cada PVC (Permanent Virtual Circuit), pero no conoce la dirección IP de la estación que se encuentra en el otro extremo del PVC. El InARP permite obtener la dirección IP de la estación remota.
InARP Request:
Realiza unicast en la red, que contiene el DLCI (hardware address de la estación destino), el hardware address y la dirección IP del origen. Se llena con ceros el campo de dirección IP destino. Código “8” es InARP Request. Se encapsula el mensaje y se envía directamente a la estación destino.
InARP Response:
Unicast al host que originó el InARP Request, que contiene la dirección IP de la estación destino. InARP Response usa código “9”
Arquitectura de Internet
Internet es un conjunto de hosts y redes interconectados por routers IP. La suite de protocolos de Internet está diseñado para soportar la comunicación entre hosts y redes heterogéneas.
Dos hosts conectados a la misma red se comunican directamente.
Los hosts en diferentes redes deben usar un router
Si dos hosts en diferentes redes, desean comunicarse, el host origen envía el paquete al router apropiado. El router retransmite cada paquete a través del sistema de routers y redes hasta llegar al router que está conectado a la misma red del host destino. El router final, transmite el paquete a la dirección física del host destino.
Los routers envían los paquetes basados en el número de la red destino y no la dirección física del host destino.
La cantidad de información que un router necesita es proporcional al número de redes, no al número de hosts.
Routing Directo
Los hosts en la misma red, pueden comunicarse directamente.
No requieren de Router.
Procedimiento para Routng Directo:
El host origen, encapsula el datagrama IP en una trama física
Convierte el IP Address destino a una dirección física usando ARP y usa las direcciones físicas para entregar el datagrama.
Usar IP genera un gasto innecesario:
Se requiren ciclos adicionales de CPU en el host origen para generar la cabecera IP de la trama.
Se requieren ciclos extras de CPU para analizar la cabecera de la trama IP en el host destino.
Se requiere el uso de ancho de banda para transmitir la cabecera de la trama.
Routing Indirecto
Hosts en diferentes redes deben usar un Router
Es más complejo que el Routing Directo:
El host origen debe identificar primero el router intermedio.
El Router debe obtener información para enviar paquetes.
Se debe configurar un Router por Default (Default Gateway) para cada Host conectado a la red. Se asigna una dirección IP a cada puerto del router. Cada router tiene una dirección física por cada puerto (MAC address). Cuando el host origen y el router se comunican hay una comunicación directa. Cuando el router se comunica con el host destino también hay una comunicación directa. Sin embargo cuando dos hosts se comunican a través de un router, es una comunicación indirecta.
Procedimiento del Routing Indirecto:
El host origen examina la dirección de red origen y destino y los compara con la máscara, si son diferentes, se envía el paquete al Router por default; si son iguales se trata de una comunicación directa.
Los Router toman las decisiones de acuerdo a su tabla de rutas.
Tablas de Enrutamiento
Los Routers toman decisiones para cada datagrama antes de retransmitirla. Se realiza la búsqueda del número de la red destino en las tablas. Se debe mantener tablas de rutas exactas.
Cada tabla incluye las siguientes entradas:
Destination address, Next Router, Hop Count, Owner, Timer (age)
Los algoritmos de enrutamiento dinámico más conocidos:
Routing Information Protocol (RIP): Usa el algoritmo de enrutamiento por vector distancia. El algoritmo por vector distancia se utilizó en ARPANET (RIP), en DECnet e IPX. Los Routers de Cisco y AppleTalk usan protocolos por vector distancia mejorados
Open Shortest Path First Protocol (OSPF): Protocolo de estado de enlace.
Integrated Intermediate System to Intermediate System (IISIS).
Exterior Gateway Protocol: Protocolo de vector distancia mejorado
Border Gateway Protocol (BGP)
Router A:
Network number Next Hop Router Hops
140.4.0.0 Directo Port 1 0
150.5.0.0 Directo Port 2 0
160.6.0.0 150.5.0.2 1
170.7.0.0 150.5.0.2 2
Router B:
Network number Next Hop Router Hops
140.4.0.0 150.5.0.1 1
150.5.0.0 Directo Port 1 0
160.6.0.0 Directo Port 2 0
170.7.0.0 160.6.0.2 1
Router C:
Network number Next Hop Router Hops
140.4.0.0 160.6.0.1 2
150.5.0.0 160.6.0.1 1
160.6.0.0 Directo Port 1 0
170.7.0.0 Directo port 2 0
Modelo de Funcionamiento
Observar que la cabecera definida por el Host A, permanece constante y no cambia.
Las únicas direcciones que cambian son la direcciones físicas (MAC Ethernet) origen y destino.
Host A: aprendió que la dirección IP de su Router por Default es 140.4.0.1.
Si no conoce la dirección física, realiza un ARP.
Con la dirección física obtenida, envía la trama Ethernet que encapsula el datagrama IP.
El campo de Type en la trama Ethernet indica el tipo de protocolo. Para IP es 0800h
Modelo de Funcionamiento
Después de recibir el paquete, el router A, remueve la cabecera Ethernet y pasa el datagrama a su proceso IP. El proceso IP examina la dirección IP destino y localiza la ruta 170.7.0.0 en su tabla de rutas y se encuentra a 2 saltos (hops).
Y el proceso se repite hasta que el paquete llegue a su destino final.
Modelo de Funcionamiento
El Host B recibe el paquete, remueve la cabecera Ethernet y envia el datagrama a su módulo IP.
Se remueve la cabecera IP y se pasa al protocolo de Transporte (TCP). TCP examina el número de port y pasa el datagrama al socket Telnet para que sea utilizado por el proceso Telnet.
REDES LOGICAS MULTIPLES
Se puede configurar más de una red IP ó subred en una ´sola red física. Es decir múltiples redes IP pueden coexistir en una sóla red física. Los routers deben soportar ésta capacidad.
Ventajas:
- Usado en direcciones de red de clase C, cuando la red física tiene más computadoras de las que soporta el campo de direcciones de host asignados.
- Permite configurar VPNs (Virtual Private Network), en la misma red física, esto permite que un grupo de computadoras se comuniquen directamente.
Las computadoras en la misma red lógica no usan el router.
Las computadoras en diferentes redes lógicas, usan el router.
IGP y EGP
Sistema Autónomo: Es un grupo de Redes y routers administrados por una sola autoridad, utilizando protocolos de enrutamiento comunes.
Internet es un conjunto de secciones separadas o sistemas autónomos.
Interior Gateway Protocol (IGP): Usado para enrutamiento dentro de un sistema autónomo.
Tres IGP populares:
RIP-IP
OSPF
IISIS
Exterior Gateway Protocol (EGP): Usado para enrutamiento entre sistemas autónomos. Se requiere mayor seguridad como firewalls, políticas de control de acceso a la red.
Un router EGP también ejecutan un protocolo IGP.
EGPs conocidos:
EGP2 (Exterior Gateway Protocol Versión 2)
BGP4 (Border Gateway protocol Versión 4)