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Timestamp: 2018-02-25 23:42:18+00:00

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192.168.0.0/16 Introducción a las Redes IP
Dr. Ing. Álvaro Rendón Gallón Popayán, octubre de 2011
• Generalidades del modelo TCP/IP • Capa de acceso a la red: Ethernet • Capa de red: Internet • Capa de transporte: TCP y UDP • Protocolos de enrutamiento • Dispositivos de red
• Generalidades del modelo TCP/IP
– – – – Comunicación orientada y no orientada a conexión Redes de datagramas y de circuitos virtuales Tipos de redes Arquitectura de protocolos TCP/IP
Capa de acceso a la red: Ethernet Capa de red: Internet Capa de transporte: TCP y UDP Protocolos de enrutamiento Dispositivos de red
• Red telefónica • Red de enrutamiento por longitud de onda Redes Orientadas a Conexión • • • • X.25 Frame Relay ATM MPLS
H.G. Perros. Connection-Oriented Networks: SONET/SDH, ATM, MPLS and Optical Networks. John Wiley & Sons, Chichester (England), 2005. (Fig. 1-1, pag. 2).
Conmutación de Circuitos vs Conmutación de Paquetes
Conmutación de Circuitos Un circuito (físico o un canal) dedicado para la comunicación entre los usuarios (apropiado para telefonía) Requiere establecimiento y liberación El establecimiento requiere capacidad disponible de circuitos y conmutadores
Conmutación de Paquetes Los circuitos son compartidos entre las diferentes conexiones (uso más eficiente en transmisión de datos) Todos los datos son agrupados en paquetes La velocidad de transferencia de los paquetes varía en función del estado de la red
com/free/t_CircuitSwitchingandPacketSwitchingNetworks.tcpipguide.htm Comunicación Orientada a Conexión vs No Orientada a Conexión 8 Comunicación Orientada a Conexión (Connection-Oriented) Los paquetes siguen una ruta establecida antes de iniciar la transferencia: Circuito Virtual (conmutado o permanente) Requiere establecimiento y liberación Cada paquete lleva la identificación del circuito virtual La red puede hacer secuenciación y control de errores http://www.04/10/2011 Comunicación Orientada a Conexión vs No Orientada a Conexión 7 Comunicación No Orientada a Conexión (Connectionless) Cada paquete se procesa en forma independiente en los nodos y puede seguir una ruta distinta: Datagrama Cada paquete lleva la identificación del destino Los paquetes pueden llegar en desorden o perderse El receptor reordena y recupera los paquetes http://www.htm 4 .com/free/t_CircuitSwitchingandPacketSwitchingNetworks.tcpipguide.
04/10/2011 Circuitos físicos vs Circuitos virtuales Circuito virtual 9 Canal físico STM-1 E1 IT0 IT16 IT31 Circuito físico 10 Redes de datagramas • En una red de datagramas cada paquete contiene en su cabecera la dirección de destino (y de origen) • Los conmutadores de paquetes de la red (enrutadores) examinan la dirección destino de cada paquete. consultan una tabla (de enrutamiento) y con base en ella deciden cuál es el siguiente enrutador adonde enviar ese paquete • Los paquetes pueden llegar en desorden (o perderse): se les asigna un número de secuencia • La red no mantiene información de estado de los flujos de paquetes que circulan por ella 5 .
salto R3 R2 R4 R3 A R1 R5 R6 B (Cota et al. 2011) 6 . salto R6 R2 R4 Destino B Prox.04/10/2011 11 Redes de datagramas Destino B C Prox. salto R4 Destino B Prox. salto -- R3 A R1 R5 R6 B (Cota et al. 2011) 12 Redes de datagramas Destino B Prox. salto R2 R5 Destino B Prox...
2011) 7 .04/10/2011 13 Redes de circuitos virtuales • Los paquetes viajan de origen a destino siguiendo un Circuito Virtual (VC: Virtual Circuit) • El VC está conformado por los conmutadores/enrutadores y las conexiones virtuales entre ellos (saltos) • Cada paquete contiene en su cabecera la identificación de la conexión virtual asignada (etiqueta) en cada salto • Los conmutadores/enrutadores mantienen una tabla de asignación interfaz-etiqueta de entrada a interfazetiqueta de entrada salida para cada VC • Con la interfaz y la etiqueta de entrada del paquete.. el conmutador/enrutador obtiene la interfaz y la etiqueta de salida (próximo salto) • Las tablas de interfaz-etiqueta controlan el estado de los flujos de paquetes que circulan por la red 14 Redes de circuitos virtuales Intf Etiq Intf Etiq i2 3 i3 10 Intf Etiq Intf Etiq i0 10 i3 26 Intf Etiq Intf Etiq i1 26 i6 5 3 i2 i3 i1 i0 R2 i3 i2 R3 i1 R4 i6 Intf Etiq Intf Etiq i4 5 i0 8 A R1 i4 R5 R6 i0 8 B Circuito Virtual (Cota et al.
igual que en redes de datagramas Tabla interfaz-etiqueta Intf Etiq Intf Etiq i0 10 i3 26 R2 i3 i0 i2 Prox. para elegir el próximo salto (interfaz-etiqueta de salida) se usan tablas de enrutamiento. Al terminar el envío se libera • El establecimiento y liberación de VC se realiza con paquetes de control (señalización) • En el establecimiento. salto R3 R4 R1 A Destino B R3 B R6 Tabla de enrutamiento 16 Datagramas vs Circuitos Virtuales 8 .04/10/2011 15 Redes de circuitos virtuales • El establecimiento del VC se hace antes de empezar a enviar los paquetes.
WiFi. de trabajo. • Muchos usuarios • Se producen pocos errores • Suelen ser tecnologías basadas en medios de difusión • Ejemplos: Ethernet. periféricos. etc. (Morató. terminales. etc. Token Ring. FDDI.000Mbps • Conectan estac. 2010) 9 .04/10/2011 17 Tipos de redes LAN: Local Área Network (red de área local) • Desde una habitación al tamaño de un campus MAN: Metropolitan Área Network (red de área metropolitana) • Hasta el tamaño de una ciudad WAN: Wide Área Network (red de área extensa) • Generalmente abarcan continentes Internetworking (interconexión de redes) • Interconexión de redes WAN y LAN Redes avanzadas • Académicas y de investigación 18 Redes de área local (LAN) • Son redes privadas • Principalmente para datos • Voz usa otra red en paralelo (hasta llegar VoIP) • Se limitan a un edificio o una zona local (1 ó 2 Km) • Velocidades 10-1.
2010) 20 Redes de área extensa (WAN) • • • • • Cubre un área muy amplia: un país. MPLS.04/10/2011 Redes de área metropolitana (MAN) • • • • • Se extienden por áreas metropolitanas Interconectan LAN separadas Pueden ser públicas o privadas Las velocidades típicas van de centenares de Mbps a Gbps Ejemplo: DQDB. un continente. Ethernet conmutada. Frame Relay. 19 (Morató. etc. etc. 2010) 10 . (Morató. SDH. MPLS. el mundo Interconecta LAN y MAN Usa conmutadores de circuitos/paquetes Normalmente controlada por un operador Ejemplo: ATM. WiMax.
2010) Redes avanzadas 22 Europa: GEANT USA: Internet2 Latinoamérica: RedCLARA Colombia: RENATA Popayán: RUP http://www..net/index.04/10/2011 Interconexión de redes (Internetworking) • Puede interconectar LAN.redclara. • Las redes pueden ser de tecnologías diferentes • Puede abarcar el globo: Internet-working 21 (Morató. etc.php?option=com_content&task=view&id=51&Itemid=236 11 . WAN. MAN.
navegación. FrameRelay cuando se usan como transporte de IP 12 .: TCP. • Características de cada medio particular (capa física) • Ej: Ethernet. PPP. Ej. IPv6 Acceso a la red • Transmisión de datos entre equipos directamente conectados (enlace de datos). Diferentes tipos de servicio y calidades Ej. También se pueden considerar ATM. HDLC.: IPv4. UDP Internet (red) • Encaminamiento de paquetes a través de la red para alcanzar el destino.04/10/2011 23 Pila de protocolos TCP/IP Modelo OSI 7 6 5 4 3 2 1 Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Datos Física Transporte Internet Acceso a la Red Redes Aplicación Protocolos Modelo TCP/IP 24 Pila de protocolos TCP/IP Aplicación • Clientes y servidores de aplicaciones concretas. Ej: correo electrónico. FTP Transporte • Comunicación entre dispositivos de distintas redes.
control de errores. 2009a) 13 . Datos de correo Datos Datos Datos Cabecera de Transporte Datos Cabecera Cabecera de de Red Transporte Datos Cabecera Cabecera Cabecera de Cola de Trama de Red Transporte Datos trama 1100010101000101100101001010101001 Datos Progresión de la pila Segmento Paquete Trama Bits (CNA.04/10/2011 Unidades de Datos de Protocolo (UDP/PDU) 25 Aplicación Datos Aplicación Transporte Internet Enlace Datos Física Segmento (TCP) Datagrama (UDP) Transporte Internet Enlace Datos Física Paquete Trama Bits Acceso a la Red 26 Encapsulamiento • Cada capa recibe la UDP de la capa superior y le agrega la información que corresponde a sus funciones: direccionamiento. etc.
• En la cabecera de la trama de capa 2 (enlace) viajan las direcciones de origen y destino (CNA.04/10/2011 27 Esquemas de direccionamiento Aplicación Datos Datos codificados Números de proceso (Puertos) de 0rigen y Destino Direcciones de red lógicas (Números IP) de 0rigen y Destino Direcciones físicas (MAC) de 0rigen y Destino Bits de Delimitación y Sincronización Transporte Segmento (TCP) Datagrama (UDP) Internet Paquete Enlace Datos Acceso a la Red Trama Física Bits 28 Envío de datos • El primer identificador de direccionamiento es la dirección física del equipo. que es exclusiva de la red local. 2009a) 14 .
2009a) 15 . 2009a) 30 Entrega de datos a la aplicación • Cuando los datos llegan al equipo de destino. un dispositivo de red (por lo general un enrutador) lee la dirección de destino para determinar la ruta que se debe asignar al paquete de datos (CNA.04/10/2011 29 Transporte de datos entre redes • Los protocolos de capa 3 (red) están diseñados para la transferencia de datos de una red local a otra • Por tanto. las direcciones de capa 3 deben permitir identificar distintas redes y los equipos ubicados en ellas • En los límites de cada red local. es preciso determinar a cuál aplicación deben entregarse • El direccionamiento de la capa 4 (transporte) identifica el servicio o proceso que recibe los datos en el equipo de destino • Cada aplicación o servicio es representado por un número de puerto Puerto 20: Transferencia de archivos Puerto 23: Sesión de terminal Puerto 25: Correo electrónico (CNA.
google.youtube.net Doblado al español http://www.com/watch?v=2kezQTo57yM Subtitulado en español http://video.com/videoplay?docid=-488917725749284325 32 Temario • Generalidades del modelo TCP/IP • Capa de acceso a la red: Ethernet – Capa física – Subcapa MAC – Subcapa LLC • • • • Capa de red: Internet Capa de transporte: TCP y UDP Protocolos de enrutamiento Dispositivos de red 16 .04/10/2011 31 De película “Warriors of the Net” TNG Medialab http://warriorsofthe.
1 Gbps. Pila de protocolos: Modelo OSI Capa de Enlace de Datos Ethernet Subcapa LLC Subcapa MAC Especificación IEEE 802. concentrador) • Cable cruzado (Cross-Over): – pin 1-pin 3. pin 2-pin 2. … (Tx-Tx. pin 2-pin 6. … (Tx-Rx.3 Capa Física Capa Física LLC: Logical Link Control (Control del Enlace Lógico) MAC: Media Access Control (Control de Acceso al Medio) 34 Ethernet: capa física • • • • • • UTP: Unshielded Twisted Pair (par trenzado sin blindaje) STP: Shielded Twisted Pair (par trenzado apantallado) 4 pares de hilos con código de colores Hilos 1.2 IEEE 802.04/10/2011 33 Ethernet Define las funciones de las capas 1 y 2 del modelo OSI.g. Rx-Rx) – Conecta un equipo (PC/servidor) a un dispositivo de red (e. 100 Mbps. 2: Transmisión de datos Hilos 3. la “sustancia que lo llena todo”. 10 Gbps 17 . Ether-net: red éter. enrutador. conmutador. 6: Recepción de datos Cable directo (Straight-Through): – pin 1-pin 1. Rx-Tx) – Conecta entre sí dos equipos o dos dispositivos de red • Velocidad de conexión: 10 Mbps.
Si está ocupado.04/10/2011 35 Ethernet: capa de enlace Subcapa MAC (Control de acceso al medio) • Establece a cuál nodo se le permite acceder al medio (único) de comunicación en un instante dado • Ensambla los datos en tramas con campos de direccionamiento y detección de errores Subcapa LLC (Control del enlace lógico) • Control de errores y de flujo • Interfaz con los niveles superiores • Hace posible tener varios protocolos de red sobre el mismo medio • Basado en HDLC (igual que PTM2/SS7) 36 Ethernet: subcapa MAC • Protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection): Acceso Múltiple Sensible a Portadora. espera un tiempo aleatorio. y empieza desde el principio 18 . con Detección de Colisión • Cuando una estación desea transmitir. espera hasta que se libere • Cuando el medio está libre. se detiene. escucha la portadora para saber si el medio está libre. la estación empieza a transmitir • Si detecta una colisión (otra estación transmitiendo).
2) Trama MAC Preamb SOF Destino Origen Long UDP de LLC FCS UDP de LLC bytes DSAP 1 SSAP Control 1 1-2 Información variable Campo de dirección bits I/G Valor DSAP 7 C/R Valor SSAP 7 1 1 Control: Campo de control (2 bytes si tienen número de secuencia) DSAP: Destination Service Access Point. I/G: Individual/Group SSAP: Source Service Access Point.500 Relleno FCS 0-46 4 Preámbulo: 10101010101010… (7 bytes alternando 1 y 0) SOF (Start Of Frame): 10101011 Destino/Origen: Direcciones MAC (Ej: 00-B0-D0-86-BB-F7) Longitud: del campo de datos Relleno: trama >= 64 bytes (datos+relleno >= 46) FCS: Frame Check Sequence Direcciones MAC: 3 bytes asignados por IEEE al fabricante 3 bytes asignados por el fabricante a la tarjeta 38 Ethernet: subcapa LLC Formato de la UDP (IEEE 802.04/10/2011 37 Ethernet: subcapa MAC Formato de la trama (IEEE 802. C/R: Command/Response 19 .3) Preamb SOF Destino Origen bytes 7 1 6 6 Long 2 Datos 0-1.
super-redes Protocolos de control • Capa de transporte: TCP y UDP • Protocolos de enrutamiento • Dispositivos de red 40 Capa de red: Internet Tres tipos de protocolo • Protocolos de red: – Transportan las UDP de niveles superiores – IPv4. IPv6 Aplicación • Protocolos de control: – Intercambio de información de control entre dispositivos de la red – ICMP. OSPF. ARP. BGP 20 . IGRP. IGMP Transporte Internet Acceso a la Red • Protocolos de enrutamiento: – Intercambio de información de enrutamiento – RIP. RARP. BOOTP. IS-IS. EIGRP.04/10/2011 39 Temario • Generalidades del modelo TCP/IP • Capa de acceso a la red: Ethernet • Capa de red: Internet – – – – Formato del paquete de IPv4 Direcciones IP Subredes. DHCP.
FR. los enrutadores usan tablas de enrutamiento que no cambian con frecuencia. ATM y MPLS • Cada paquete IP es enrutado de modo independiente. Versión cabecera Tipo de servicio 32 bits Byte 3 Byte 4 Longitud del paquete Band. luego típicamente los paquetes siguen el mismo camino • Las tablas de enrutamiento son refrescadas periódicamente teniendo en cuenta enlaces congestionados y fallas en enrutadores y enlaces 42 Formato del Paquete IPv4 Byte 1 Byte 2 Long.25. y en teoría pueden seguir rutas distintas • En la práctica.ietf. como tiene que hacerse en X. Desplazamiento de fragmento Suma de chequeo de cabecera Cabecera IP Identificación Tiempo de vida Protocolo 20 bytes Dirección IP de origen Dirección IP de destino Opciones y relleno (opcional) Datos (opcional) IETF RFC 791 http://tools.04/10/2011 41 Protocolo de Internet (IP) Suministra un servicio no orientado a conexión: • Un computador puede enviar a otro paquetes sin haber establecido una conexión.org/html/rfc791 21 .
255) que el datagrama puede estar en la red.: Indica en octetos la posición del fragmento en el datagrama original (0 para 1er fragmento) • Tiempo de vida: Número de segundos (max. confiabilidad y rendimiento (hoy: DiffServ) • Longitud del paquete: en octetos.04/10/2011 43 Formato del Paquete IPv4 • Versión: 4 • Longitud de la cabecera: en palabras de 32 bits (mínimo 5) • Tipo de servicio: Indicación del tratamiento a dar al datagrama con relación a retardo. incluye cabecera y datos • Identificación: Identificador del datagrama al que pertenece el fragmento (todos sus fragmentos tienen la misma id.) • Banderas: se usan dos bits para fragmentación – DF (Don’t Fragment): Deshabilita la fragmentación – MF (More Fragments): Indicador de más/último fragmento • Desplazamiento de fragm. Cada nodo de la red (e.g. enrutador) lo decrementa (en 1 o más) y lo descarta si es cero 44 Formato del Paquete IPv4 Protocolo: Indica a qué protocolo debe entregarse el paquete Ejemplos: Aplicación Transporte Internet Acceso a la Red 22 .
Fragmentación en IP
• El nivel de red debe acomodar cada datagrama en una trama del nivel de enlace. • Cada tecnología de nivel de enlace tiene un valor máximo de datagrama que puede aceptar, Ej.:
– Ethernet: 1.500 bytes (DIX), 1.492 (LLC-SNAP). – Token Ring: 4.440 bytes (4 Mb/s, THT 8 ms).
• Este valor es la MTU (Maximum Transfer Unit).
(Araya, 2006)
• Si el datagrama no cabe, debe fragmentarse. Ej: datagrama de 4.000 bytes creado en red Token Ring que pasa a Ethernet. El enrutador lo fragmenta • A veces el equipo ha de fragmentar de entrada pues genera datagramas demasiado grandes, ej: NFS construye datagramas de 8 KB, incluso en Ethernet
• Los fragmentos reciben la misma cabecera que el datagrama original salvo por los campos ‘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 ellos 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.
Difusión (Broadcast)
Un emisor hacia todas las demás direcciones
Un emisor hacia un grupo de direcciones (grupo gestionado por IGMP)
(CNA, 2009c)
• Las clases A, B y C son llamadas clases primarias porque son usadas para las direcciones de los computadores y servidores, llamados en forma genérica hosts (equipos), y los dispositivos de la red (enrutadores, etc.) • La clase D es para multidifusión • La clase E está reservada para usos futuros
Sufijo Sufijo Sufijo
Dirección de Multidifusión Reservado para uso futuro
• El primer campo determina la clase de dirección (A, B, C, D, E) • El segundo campo indica la dirección de la red • Primer más segundo campo: prefijo • El tercer campo (sufijo) indica la dirección del equipo
255.0 16.0.0 a 126. de 0 a 255 • Clase A – Direcciones de red: 1.0.0.0.0.384 redes.0 a 223.536 equipos por red • Clase C – Direcciones de red: 192.0.0 127 redes.255.0.0. 65. 256 equipos por red 8 Bits 8 Bits 8 Bits 8 Bits Clase A Clase B Clase C Clase D Clase E 0 10 110 Red Red Red Sufijo Sufijo Sufijo 1110 11110 Dirección de Multidifusión Reservado para uso futuro 52 Direcciones IP especiales Red Equipo Dirección de la red (bits de equipo = 0) Dirección de difusión (bits de equipo = 1) 26 .04/10/2011 51 Clases de direcciones IP • Cada octeto se escribe en decimal.0 a 191.0 2 millones de redes.0.255. 16 millones de equipos por red • Clase B – Direcciones de red: 128.
20.2 172.25.x – Bucle de retorno (loopback) Usadas en las pruebas de la pila TCP/IP (127.168.3 172. clase C Privadas.146.1 RACME RGoogle Red Google 172.52.255 Internet Equipos que no están conectados a Internet Ej.0.20.1 172.20.0.0.0 a 10.0 192.2 192.X.0.200.168.x.7.168.25.0.04/10/2011 53 Direcciones IP especiales • 127.255 – Clase B: 172.25.250.210.25 Red ACME 192.20.168.140 NAT LAN • 169.25. clase B 27 .255.116 • Dirección interna del proxy: 10.168.X/16 – Autoconfiguración Asignadas cuando en el arranque no se encuentra configurada una dirección estática o dinámica También son privadas NAT: Network Address Translation 54 Direcciones IP R1 R2 R3 Red Emtel 62.0.0.0 Públicas.0.0 PC0 PC1 PCAdm GoogleWS 192.255.31.255.254.4 • Dirección del computador: 192.0.0 a 192.16.: Red local con servidor proxy NAT • Dirección pública: 190.2 54 Privadas.8.168. clase A R4 62.2.2.255.x.0 a 172.44 R5 62.255 – Clase C: 192.16.0.168.1) • Direcciones privadas – Clase A: 10.69.
0 Red Red Equipo Equipo Subred 28 .156.0 147.0 147.64.0.0.0.156.156.04/10/2011 55 Subredes • La estructura de las direcciones IP establece una jerarquía de dos niveles: – Direcciones de red (prefijos) – Direcciones de equipos (sufijos) • En muchos casos esta jerarquía es insuficiente – Un gran organización con una dirección clase B.0 147.0 147.156. cuyas dependencias tienen sus propias LAN • Se divide el sufijo de la dirección IP en: – Parte de subred: dirección asignada a cada LAN – Parte de dirección de equipos • Para determinar cómo se divide el sufijo de la dirección IP entre subred y equipos se usa la máscara de subred (subnet mask) 56 Subredes 172.128.192.156.25.0 147.
156. máscara de subred 255.04/10/2011 57 Subredes Ej.134.0.134. 11111111 255 11111111 255 11 000000.subred. • En cada subred hay siempre dos direcciones reservadas: la primera y la última.: Red 147.subred.255.0 identifica la subred – 156. – Si la parte equipo es cero la dirección es la de la propia subred – La dirección con la parte equipo toda a unos está reservada para difusión en la subred • Ejemplo: – Red 156.134.00000000 192 0 (Araya.0. – 256 subredes identificadas por el tercer byte: 156.0.equipo – 156.0. 2006) 29 . 2006) 58 Subredes • La máscara de subred identifica qué parte de la dirección IP es red-subred y qué parte es equipo.subred.134. 10011100 .0 (clase B) dividida en 4 subredes 8 Bits 8 Bits 8 Bits 8 Bits Clase B 10 147 Red 156 2 Bits Subred Sufijo 14 Bits Equipo 10010011 Máscara de subred .255.255 es para difusión en la subred (Araya.
2006) 30 . una super-red (Araya.536 equipos por red) C demasiado pequeña (256 equipos por red) Muchas organizaciones solicitaban clases B y usaban solo una pequeña parte. • Solución: asignar grupos de clases C a una organización • Nuevo problema: explosión de las tablas de rutas • Nueva solución: considerar un grupo contiguo de redes clase C como una sola red.04/10/2011 59 Subredes 60 Super-redes • Problema: agotamiento del espacio de direcciones IP • Causa: – – – – Clase A inaccesible (16 millones de equipos por red!) Clase B excesiva (65.
0 hasta 195. para 195.11111100.16.: Red 195.16.19.0 195.255 (1.100.255 (256 direcciones) • Ya no asignan direcciones por clases: enrutamiento sin clases: CIDR (Classless InterDomain Routing) 31 .0 hasta 195.17.16.16.100.0 195.19.100.100.11111111.16.024 direcciones) • Normalmente.0/22 195.0 (Clase C): – Rango: 195.100.100.16.100.0/22 – 22: número de bits disponibles en la parte de red – Máscara = 11111111.0 Red n bits Red Equipo Equipo 62 Super-redes Super-redes Red Subredes Equipo • Las super-redes se definen mediante máscaras.18.04/10/2011 61 Super-redes 195.16.100.00000000 – Rango: 195. como en las subredes. pero aplicadas a la parte de red • Formato: Dirección base/máscara de subred (prefijo) • Ej.100.0 195.100.100.
54.00110110. Ejemplo: 192.168.54.0/23 192.04/10/2011 63 Super-redes Direccionamiento CIDR. de bits de la parte de red de la dirección (máscara de subred) 192.55.0/23 54 0 Dirección base: 198.168.11111110.0 a 192.255 (512 direcciones) 192.54.168.168.168.168.0.54.0/23 Dirección de la red No.168.0/16 192.00000000 Dirección final: 192.00110111.11111111 55 255 Internet Emtel ACME 64 Protocolos de control Permiten realizar labores diversas • Mensajes de error e información – ICMP (Internet Control Message Protocol) • Resolución de direcciones MAC – ARP (Address Resolution Protocol) • Resolución de direcciones IP – RARP (Reverse Address Resolution Protocol) – BOOTP (Bootstrap Protocol) – DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) • Gestión de grupos para multudifusión – IGMP (Internet Group Management Protocol) 32 .255.168.00000000 Máscara de subred: 255.
16.1.16.1.16.1 172.1.3 Default Gateway 66 IP: 172. respuesta directa • Cuando el equipo de destino está en otra LAN.2 172.168.101 = MAC??? 33 .1.1.3 = MAC: 00-1b-63-06-47-c0 IP: 192. la resolución de la dirección IP está a cargo de la puerta de enlace predeterminada (default gateway) 172.3 = MAC??? IP: 172.1.16.16.04/10/2011 Protocolo de Mensajes de Control de Internet (ICMP) Define varios mensajes de error e información Paquete IP Mensaje ICMP Cabecera IP Suma de chequeo 2 Mensaje ICMP 65 Tipo Código 1 1 Datos ICMP variable • Tipo: bytes 08/00: Solicitud/respuesta de eco (comandos ping y traceroute) 03: Destino inaccesible ping: 04: Disminución de origen ICMP(8) 05: Redireccionar Internet 11: Tiempo excedido ICMP(0) 12: Problema de parámetros 13/14: Solicitud/respuesta de marca de tiempo 17/18: Solicitud respuesta de máscara de dirección (de subred) • Código: Subtipo de mensaje Protocolo de Resolución de Dirección (ARP) • Permite obtener la dirección MAC del equipo que tiene asignada una dirección IP • Solicitud por difusión.
no sólo la dirección IP (e. un enrutador) que captura la solicitud BOOT para reenviarla al servidor remoto • Cada dirección MAC tiene asignada una dirección IP en forma estática 34 .04/10/2011 67 Resolución de direcciones IP Protocolo de Resolución Inversa de Dirección (RARP) • Obtiene la dirección IP de un computador del que se conoce la dirección física (MAC) • Ejemplo: Estaciones de trabajo sin disco (diskless) que al arrancar no conocen su dirección IP. • Se requiere un servidor RARP en la LAN. sólo su MAC. respuesta directa 68 Resolución de direcciones IP Protocolo de Inicialización (BOOTP) • Similar a RARP.g. pero: – Suministra todos los parámetros de configuración de red del cliente.g. que administra las correspondencias MAC-IP • Solicitud por difusión. puerta de enlace y servidores DNS) – El servidor puede estar en una LAN distinta En la LAN del cliente debe haber un agente (e. máscara de subred.
255. por un intervalo de tiempo predefinido. Los clientes deben solicitar la renovación de su dirección transcurrido el 50% del tiempo de concesión.ietf. El cliente las usa hasta que las libera. y usadas por tiempo indefinido (equivalente a BOOTP) – Automática: direcciones asignadas según llegan las peticiones.255. – Dinámica: direcciones asignadas de un rango disponible.0. pero la asignación de las direcciones IP puede ser: – Manual (estática): direcciones configuradas por el administrador de la red. • Facilita a un administrador cambiar las direcciones de los equipos en su red o a un portátil configurar su dirección al cambiar de red.04/10/2011 69 Resolución de direcciones IP Protocolo de Configuración Dinámica de Equipos (DHCP) • Similar a BOOTP. 70 Resolución de direcciones IP Protocolo de Configuración Dinámica de Equipos (DHCP) Cliente El cliente inicia el proceso usando: IP Destino: 255.0.255 IP Origen: 0.org/html/rfc2131 35 .0 Servidor1 Servidor2 DISCOVER (difusión) OFFER Los servidores DCHP ofrecen una dirección IP El cliente elige la dirección de un servidor e informa El servidor elegido confirma OFFER REQUEST (difusión) ACKNOWLEDGE IETF RFC 2131 http://tools.
04/10/2011 71 Temario • • • • Generalidades del modelo TCP/IP Capa de acceso a la red: Ethernet Capa de red: Internet Capa de transporte: TCP y UDP – Protocolo TCP – Protocolo UDP • Protocolos de enrutamiento • Dispositivos de red 72 Capa de Transporte Los protocolos más importantes y utilizados son: • TCP: Transmission Control Protocol • UDP: User Datagram Protocol Aplicación TCP UDP Transporte Internet IP Acceso a la Red 36 .
cabecera Reserva Banderas Tamaño de Ventana Apuntador Urgente Opciones (opcional) Datos (opcional) Suma de Chequeo IETF RFC 793 http://tools.org/html/rfc793 37 .ietf.04/10/2011 73 Protocolo TCP Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de Transmisión) • RFC 793 (1981) Aplicación • Orientado a conexión – Se establece una conexión antes de transferir información y se libera al final Transporte Internet Acceso a la Red • Garantiza un flujo confiable de información entre un cliente y un servidor – Corrección de errores – Control de flujo 74 Formato del segmento TCP Byte 1 Byte 2 32 bits Byte 3 Byte 4 Puerto de Origen Puerto de Destino Cabecera TCP Número de Secuencia Número de Confirmación Long.
Ejs. 80: HTTP • Número de Secuencia: identificador del primer byte del segmento en el sentido de ida (hacia adelante) • Número de Confirmación: identificador del próximo byte que se espera recibir (confirma n-1) • Longitud de la cabecera TCP: en palabras de 32 bits • Tamaño de Ventana: cantidad máxima de bytes que se aceptan en el sentido de vuelta (control de flujo) • Suma de chequeo: verificación de integridad del segmento • Apuntador Urgente: Posición a partir del Número de Secuencia donde terminan los datos urgentes 76 Formato del segmento TCP • Banderas: CWR (Congestion Window Reduced): control de congestión ECE (ECN Echo): Control de congestión URG: Indica que el Apuntador Urgente es significativo ACK: Indica que el Número de Confirmación es significativo PSH (Push): Indica al receptor que debe entregar de inmediato los datos transportados a la capa superior RST (Reset): Reiniciar la conexión SYN (Synchronize): Indica fase de establecimiento de conexión FIN: Indica fase de terminación de la conexión 38 .04/10/2011 75 Formato del segmento TCP • Puerto de Origen y Destino: identificador de la entidad de capa 4 (proceso o servicio). 23: Telnet.: 21: FTP.
las aplicaciones deben abrir una conexión con TCP • TCP está basado en el modelo cliente/servidor – El servidor espera peticiones: función pasiva – El cliente hace las peticiones: función activa • Así mismo las aplicaciones abren las conexiones: – Servidor: Apertura pasiva (Pasive OPEN). La aplicación solicita a TCP iniciar la conexión con el otro equipo • Cuando se abre la conexión en un extremo. Se abre la conexión pero se permanece a la espera de peticiones – Cliente: Apertura activa (Active OPEN).. 2011) 39 .04/10/2011 77 Establecimiento de conexión • Antes del establecimiento de conexiones. se crea una estructura de datos para brindar soporte a la conexión: TCB (Transmission Control Block) 78 Establecimiento de conexión Cliente Servidor Solicitud de conexión Bandera SYN = 1 Bandera ACK = 0 Secuencia = x Conexión establecida Confirmación Bandera SYN = 0 Bandera ACK = 1 Secuencia = x + 1 Confirmación = y + 1 Respuesta Bandera SYN = 1 Bandera ACK = 1 Secuencia = y Confirmación = x + 1 Conexión establecida (Cota et al.
04/10/2011 79 Terminación de conexión Cliente Terminación Cliente Bandera FIN = 1 Bandera ACK = 1 Secuencia = w Confirmación = p + 1 Conexión terminada Confirmación datos Bandera ACK = 1 Confirmación = p + 3 Confirmación FIN Bandera FIN = 0 Bandera ACK = 1 Conexión terminada Servidor Datos Secuencia = p Confirmación FIN Bandera FIN = 0 Bandera ACK = 1 Secuencia = p + 1 Confirmación = w + 1 Más datos Secuencia = p + 2 Terminación Servidor Bandera FIN = 1 Bandera ACK = 1 Secuencia = z Confirmación = w + 1 (Cota et al.. 2011) 80 Control de flujo • Evita que el transmisor envíe datos demasiado rápido y no puedan ser procesados por el receptor • TCP utiliza un protocolo de ventana deslizante variable • Cada segmento tiene una indicación en octetos del tamaño de la ventana de recepción (bytes recibidos que no han sido entregados a las aplicaciones) • El transmisor no puede tener una ventana de transmisión (bytes enviados pendientes de confirmación) mayor a la capacidad indicada para la ventana de recepción (Cota et al.. 2011) 40 .
. 2011) 82 Efectos de la congestión Sin congestión Congestión Congestión leve fuerte Sin congestión Congestión Congestión leve fuerte Caudal de la red B A Retardo B A Carga ofrecida Caudal y congestión de red (I.370) A Carga ofrecida Retardo y congestión de red (I.370) B C D E F 41 .04/10/2011 81 Control de congestión • Evite que se presente en la red una situación de colapso por congestión. TCP usa las confirmaciones • TCP supone que si la confirmación de un segmento no llega dentro del tiempo establecido. se debe a que la red está congestionada • Sobre esta hipótesis. cuando ocurren vencimientos en la temporización de las confirmaciones. que la puede dejar fuera de servicio • Los mecanismos de control de congestión mantienen el flujo de datos por debajo de un nivel que pudiera disparar el colapso • Para controlar la congestión hay que tener realimentación de la red. se reduce la ventana de transmisión (Cota et al.
04/10/2011 83 Protocolo UDP User Datagram Protocol (Protocolo de Datagramas de Usuario) • RFC 768 (1980) Aplicación • Protocolo de transporte no orientado a conexión – No se requiere el establecimiento de una conexión para transferir información Internet Acceso a la Red Transporte • No confiable – No garantiza la entrega de la información ni corrige errores • La única información que requiere de la capa de transporte son los puertos de origen y destino 84 Formato del segmento UDP Byte 1 Byte 2 32 bits Byte 3 Byte 4 Puerto de Origen Longitud del Segmento Datos (opcional) Puerto de Destino Suma de Chequeo • Puerto de Origen y Destino: identificador de la entidad de capa 4 (proceso o servicio). 69: TFTP • Longitud del segmento: en octetos • Suma de chequeo: verificación de integridad del segmento IETF RFC 768 http://tools. Ejs.: 53: DNS.ietf.org/html/rfc768 DNS: Domain Name System TFTP: Trivial File Transfer Protocol 42 .
: OSPF) • Dispositivos de red 43 .: RIP) – Protocolos de Estado del enlace (Ej.04/10/2011 85 Usuarios de TCP y UDP Ejemplos de protocolos usuarios HTTP SIP RTP TCP UDP IP HTTP: Hypertext Transfer Protocol SIP: Session Initiation Protocol RTP: Real-time Transport Protocol 86 Temario • • • • • Generalidades del modelo TCP/IP Capa de acceso a la red: Ethernet Capa de red: Internet Capa de transporte: TCP y UDP Protocolos de enrutamiento – Principios del enrutamiento – Protocolos de Vector Distancia (Ej.
0 172.0 R1 R4 R3 R5 R4 R6 172.190.1. 2011) 44 .168.0 172. se elige la entrada si no.0 R1 R4 R3 R5 R4 R6 172..190.0.1. se descarta el paquete • Si hay una ruta por defecto.. pues tiene máscara 0 192.2 R1 R2 (Cota et al.190.0.168.190.1. se recorre la tabla aplicando la operación AND con las máscaras de subred de cada entrada para determinar si el prefijo coincide • Si coincide. aparece en última instancia.1.04/10/2011 87 Tabla de enrutamiento • Los enrutadores realizan la función de re-envío (forwarding) encaminando los paquetes mediante la Tabla de Enrutamiento • Utilizan el algoritmo “longest prefix match” (emparejamiento del prefijo más largo) • Las entradas en la Tabla de Enrutamiento se ordenan desde las entradas con máscaras de subred más largas (más 1s) hacia las entradas con máscaras de subred más cortas (menos 1s) • Las máscaras de subred más largas indican redes más pequeñas (con menor número de direcciones) y por lo tanto son entradas más específicas 192. se compara con la siguiente • Si no se encuentra ninguna coincidencia.2 R1 R2 (Cota et al. 2011) 88 Tabla de enrutamiento Longest prefix match • Dada una dirección de destino.
168.0 Próximo salto: R5 Máscara /25 Destino 192.2.0 192. dirección de red y máscara. • Redes remotas: sólo se pueden alcanzar a través de otro enrutador.2. 2009b) 45 .00000000 NO NO NO SI Máscara /16 192.168.04/10/2011 89 Tabla de enrutamiento Longest prefix match Dirección de destino= 192.11111111.00000000 (Cota et al.0 192.00100001 255.168.168.168. mediante rutas estáticas o dinámicas.00000000.0 192.00000000. Red conectada directamente Redes remotas (CNA.255.168.0. la interfaz de salida y/o la dirección IP del enrutador del siguiente salto.168.2.2. ruta estática o dinámica)..168.00000010. • Información detallada de las redes: fuente de información (conectado directamente.00000010. 2011) 90 Tabla de enrutamiento Información en la Tabla de Enrutamiento • Redes conectadas directamente: a una de las interfaces (puertos) del enrutador.10000000 = 192.00000000 192.168.00000010.33 Resultado AND 192.00100001 AND 255.255.
el enrutador entra a hacer parte de la red conectada a dicha interfaz • La dirección de red y la máscara. se registran en la Tabla de Enrutamiento como red conectada directamente Red conectada directamente Redes remotas (CNA. más el tipo y número de interfaz. 2009b) 92 Tabla de enrutamiento Redes remotas • No están conectadas directamente al enrutador • Su información es registrada en la Tabla de Enrutamiento: – Mediante configuración de rutas estáticas – Mediante protocolos de enrutamiento dinámico Red conectada directamente Redes remotas (CNA. 2009b) 46 .04/10/2011 91 Tabla de enrutamiento Redes conectadas directamente • Cuando la interfaz de un enrutador se configura con una dirección IP y una máscara.
2009b) Protocolos de enrutamiento dinámico Funciones: • Permiten a los enrutadores compartir en forma dinámica información acerca de las redes remotas. 2009b) 47 . y agregarla a sus Tablas de Enrutamiento • Determinar cuál es la mejor ruta a un destino • Actualizar de forma automática las Tablas de Enrutamiento cuando cambia la topología (e. nueva red) 94 Actualización Actualización Actualización (CNA.g.04/10/2011 93 Rutas estáticas • El administrador de la red configura la información de enrutamiento • Mejor seguridad • Mayor esfuerzo de administración • Se usan generalmente cuando se enruta hacia una red de conexión única (CNA.
intercambiar información de enrutamiento y otras acciones para conocer y mantener información precisa sobre la red 95 (CNA. 2009b) Enrutamiento dinámico vs enrutamiento estático Característica Complejidad de la configuración Conocimientos del administrador Cambios de topología Escalamiento Seguridad Uso de recursos Capacidad de predicción Enrutamiento Dinámico Independiente del tamaño de la red Avanzados Se adapta en forma automática Para topologías simples y complejas Menos seguro Usa CPU. memoria y ancho de banda La ruta depende de topología actual Enrutamiento Estático Incrementa con el tamaño de la red No adicionales Requiere intervención del administrador Para topologías simples Más seguro No requiere recursos adicionales La ruta es siempre la misma 96 48 . Tablas o bases de datos. en la RAM del enrutador • Algoritmo: Procesan la información de enrutamiento y determinan la mejor ruta • Mensajes: Usados para descubrir enrutadores vecinos.04/10/2011 Protocolos de enrutamiento dinámico Componentes: • Estructuras de datos.
04/10/2011 Clasificación de los protocolos de enrutamiento dinámico Enrutamiento Dinámico Enrutamiento Interior Vector de Distancia RIPv1 RIPv2 IGRP EIGRP Estado del Enlace OSPFv2 IS-IS Enrutamiento Exterior EGP BGPv4 97 (CNA. Ej. 2009b) 49 .: la red interna de una universidad o la red de un proveedor de servicio de Internet • Se identifican por un ASN (Autonomous System Number) 98 (CNA. 2009b) Tipos de protocolos de enrutamiento Sistemas Autónomos (AS: Autonomous Systems) También: Dominios de enrutamiento • Son zonas de la red administradas por una autoridad común.
: RIP.. 2009b) Tipos de protocolos de enrutamiento Protocolos de Enrutamiento Interior (IGP) • Su objetivo es llegar por el mejor camino a todos los destinos dentro del AS. Ej.04/10/2011 Tipos de protocolos de enrutamiento Sistemas Autónomos (AS: Autonomous Systems) • Dentro de las AS se utilizan Protocolos de Enrutamiento Interior (IGP: Interior Gateway Protocols). OSPF • Entre AS se usan Protocolos de Enrutamiento Exterior (EGP: Exterior Gateway Protocols).: BGP 99 (CNA. Son los “políticos” (Cota et al. Son los “técnicos” 100 Protocolos de Enrutamiento Exterior (EGP) • Hacen enrutamiento por políticas y pueden impedir/preferir ciertos tránsitos. 2011) 50 . Ej.
04/10/2011 Tipos de protocolos de enrutamiento Protocolos de Enrutamiento Interior (IGP) Dos tipos: Vector Distancia y Estado del Enlace • Vector Distancia – Las rutas se anuncian como vectores* de distancia y dirección Distancia: Valoración de la ruta (e. Número de saltos hasta el destino) Dirección: siguiente enrutador o interfaz de salida 101 • Estado del Enlace – Crean una vista completa de la topología de la red Vector: magnitud (física) definida en términos de longitud y dirección Tipos de protocolos de enrutamiento Protocolos con clase (classful) y sin clase (classless) • Protocolos con clase NO envían la máscara de subred en la actualización de las rutas Basados en las direcciones IP clase A.g. 2009b) 51 . B y C (Clase C) 102 • Protocolos sin clase Envían la máscara de subred en la actualización de las rutas (CNA.
OSPF: Convergencia rápida 52 .04/10/2011 (Otra) clasificación de los protocolos de enrutamiento 103 Enrutamiento Interior Vector Distancia Con clase RIP Sin clase IPv6 IGRP OSPFv2 IS-IS Estado del enlace Enrutamiento Exterior Vector de Camino EGP BGPv4 RIPv2 EIGRP RIPng EIGRP para OSPFv3 IPv6 IS-IS para BGPv4 para IPv6 IPv6 (CNA. 2009b) 104 Convergencia • Es el estado en el cual las Tablas de Enrutamiento de todos los enrutadores son consistentes • Una red ha convergido cuando todos sus enrutadores tienen información completa y precisa sobre la red • Una red no es completamente operativa hasta que converge • Una propiedad de los protocolos de enrutamiento es su velocidad de convergencia: – RIP. IGRP: Convergencia lenta – EIGRP.
04/10/2011 105 Métricas • Cuando existen varias alternativas para llegar al mismo destino. 2009b) 106 Métricas R1 tiene dos rutas para enviar un paquete de PC1 a PC2 • RIP elige R2 usando la métrica del número de saltos • OSPF elige R3-R2 usando la métrica del ancho de banda PC2 R2 64 Kbps E1 PC1 R1 E1 R3 (CNA. el enrutador selecciona la mejor ruta evaluando el costo de alcanzar el destino • Los valores usados por el protocolo para asignar este costo se denominan métricas • Cada protocolo tiene sus propias métricas • Las métricas usadas por los protocolos de enrutamiento IP incluyen: – – – – – – Número de saltos para llegar al destino Ancho de banda de los enlaces hacia el destino Carga de tráfico que manejan los enlaces Retardo de los paquetes a través de la ruta Confiabilidad de los enlaces Costo: indicador de las preferencias del administrador (CNA. 2009b) 53 .
o usando RIP y OSPF • Como usan métricas distintas. • Es un valor de 0 a 255 que se asigna a cada fuente de información de enrutamiento. • Por ejemplo.04/10/2011 107 Métricas Balance de carga • Es la habilidad de un enrutador para distribuir paquetes entre varias rutas que tienen el mismo costo • En el ejemplo. R2 balancea el tráfico hacia PC5 sobre dos rutas de igual costo (CNA. calificando su confiabilidad. 2009b) 108 Distancia administrativa • Un enrutador puede obtener de varias fuentes de información la ruta hacia un mismo destino. mediante una configuración de ruta estática y RIP. siendo 0 la más confiable. los costos de cada protocolo no son comparables. 54 . • La distancia administrativa define la preferencia por una fuente de información de enrutamiento.
2009b) 55 .04/10/2011 109 Distancia administrativa Valores predeterminados Fuente de información Interfaz conectada (directa) Ruta estática Ruta resumida EIGRP BGP externo EIGRP interno IGRP OSPF IS-IS RIP EIGRP externo BGP interno Distancia administrativa 0 1 5 20 90 100 110 115 120 170 200 110 Distancia administrativa R2 tiene dos rutas para enviar paquetes de PC2 a PC5 • La ruta por R1 se obtuvo usando EIGRP (AD=90) • La ruta por R3 se obtuvo usando RIP (AD=120) • R2 elige la ruta por R1 y la guarda en su Tabla de Enrutamiento PC2 PC3 R2 PC1 R1 PC5 R3 R4 PC4 (CNA.
descarta la información Destino Z Prox. salto R3 Costo 2 R3 R1 R2 R4 Red Z (Cota et al. 2011) 112 Protocolos de Vector Distancia • Inicialmente. cada enrutador sólo conoce los destinos conectados a él. salto Local Costo 0 R3 Red C (Cota et al... con sus distancias Red B Red A1 R2 Destino B Prox. toma el nuevo • Si el costo es mayor. suma el costo recibido de cada destino con el costo del enlace con el vecino • Si obtiene un costo menor o igual al que tenía para el destino. salto Local Local R1 Costo 0 0 Destino C Prox. con los destinos y distancias que conoce • Cuando recibe una actualización de un vecino. salto Local Costo 0 Red A2 Destino A1 A2 Prox. 2011) 56 . dirección (próximo salto)] • Periódicamente envía actualizaciones de rutas a sus vecinos.04/10/2011 111 Protocolos de Vector Distancia • Cada enrutador mantiene una tabla con entradas: destino -> [distancia (costo).
cada enrutador actualiza su Tabla de Enrutamiento Red B Red A1 R2 Destino B A1 A2 C Destino C B Prox. 2011) 114 Protocolos de Vector Distancia • Con la información recibida.. salto Local Costo 0 R3 Red C (Cota et al. salto Local Local R2 R1 Costo 0 0 1 R3 Red C Prox.. salto Local R2 (Cota et al.04/10/2011 113 Protocolos de Vector Distancia • Luego. salto Local Local R1 Costo 0 0 Destino C Prox. 2011) 57 . cada enrutador envía a sus vecinos la información que conoce Red B Red A1 R2 Destino B Prox. salto Local Costo 0 Red A2 Destino A1 A2 Prox. salto Local R1 R1 R3 Costo 0 1 1 1 Costo 0 1 Red A2 Destino A1 A2 B Prox.
salto Local R1 R1 R3 Costo 0 1 1 1 Costo 0 1 Red A2 Destino A1 A2 B Prox..04/10/2011 115 Protocolos de Vector Distancia • Se repite el ciclo con la nueva información Red B Red A1 R2 Destino B A1 A2 C Destino C B Prox. salto Local R1 R1 R3 Costo 0 1 1 1 Costo 0 1 2 2 Red A2 Destino A1 A2 B C Prox. salto Local Local R2 R1 Costo 0 0 1 R3 Red C Prox. 2011) 58 . salto Local R2 (Cota et al.. 2011) 116 Protocolos de Vector Distancia • De nuevo se actualizan las Tablas de Enrutamiento Red B Red A1 R2 Destino B A1 A2 C Destino C B A1 A2 Prox. salto Local R2 R2 R2 (Cota et al. salto Local Local R2 R2 R1 Costo 0 0 1 2 R3 Red C Prox.
salto Local R1 R1 R3 Costo 0 1 1 1 Costo 0 1 2 2 Red A2 Destino A1 A2 B C Prox. 2011) 118 Protocolos de Vector Distancia Al cambiar la topología… • Actualización por evento Red B Red A1 R2 Destino B A1 A2 C Destino C B A1 A2 Prox. salto Local R1 R1 R3 Costo 0 1 1 1 Costo 0 1 1 1 Red A2 Destino A1 A2 B C Prox. salto Local R2 R2 R2 (Cota et al. 2011) 59 .. salto Local R2 R1 R1 (Cota et al. salto Local Local R2 R3 R1 Costo 0 0 1 1 R3 Red C Prox. salto Local Local R2 R2 R1 Costo 0 0 1 2 R3 Red C Prox.04/10/2011 117 Protocolos de Vector Distancia • La convergencia se alcanza cuando todas las Tablas de Enrutamiento en la red contienen la misma información Red B Red A1 R2 Destino B A1 A2 C Destino C B A1 A2 Prox..
4.0.4. sin alcanzar nunca su destino • Ocurre cuando varios enrutadores tienen información de enrutamiento que indica que existe una ruta válida a un destino inalcanzable (CNA. Envía de inmediato un mensaje de actualización a sus vecinos • Los receptores a su vez propagan la actualización • Eventos que disparan las actualizaciones: – Cambio de estado de una interfaz – Una ruta se vuelve inalcanzable – Se registra una ruta en la Tabla de Enrutamiento Red 10.0 inalcanzable Red 10. 2009b) 120 Protocolos de Vector Distancia Bucles de enrutamiento (routing loops) • Es una condición en la cual un paquete es transferido continuamente entre una serie de enrutadores.4.04/10/2011 119 Protocolos de Vector Distancia Actualizaciones por eventos (triggered updates) • Se usan para aumentar la velocidad de convergencia cuando hay un cambio de topología • El enrutador que detecta el cambio no espera el intervalo de actualización.0. 2009b) 60 .0 inalcanzable Red 10.0 inalcanzable (CNA.0.
2009b) 61 . • En RIP. (CNA. infinito = 16 • Cuando un enrutador alcanza el valor “infinito”. marca la ruta como inalcanzable.04/10/2011 121 Protocolos de Vector Distancia Conteo a Infinito (count to infinity) • Se produce como resultado de una actualización imprecisa de las Tablas de Enrutamiento • En cada ronda de actualización se incrementa el número de saltos hacia un destino • Produce un bucle de enrutamiento (CNA. 2009b) 122 Protocolos de Vector Distancia Conteo a Infinito (count to infinity) • Los protocolos de Vector Distancia establecen un valor “infinito” para el número de saltos.
Regla de horizonte dividido para 10. 2009b) 124 RIP Routing Information Protocol (Protocolo de Información de Enrutamiento): Es un protocolo de Vector Distancia • Basado en los algoritmos de Bellman.04/10/2011 123 Protocolos de Vector Distancia Regla de Horizonte Dividido (Split Horizon Rule) • Usada para prevenir bucles de enrutamiento. que evolucionó a RIP • 1982: BSD Unix implementa RIP. haciéndolo popular • 1988: IETF publica el RFC 1058. 2009b) 62 . documentando el protocolo existente • 1994: RFC 1723: RIPv2 • 1997: RFC 2080: RIPng (CNA. implementados en 1969 en ARPANET • Mediados de los 70: Xerox desarrolla el protocolo GWINFO. Ford y Fulkerson. • Un enrutador no debe anunciar una red a través del enrutador del cual provino la actualización.0 • R3 la anuncia a R2 • R2 sólo la anuncia a R1 R1 R2 R3 (CNA.0.4.
B y C (classful). • No soporta máscaras de subred variables (VLSM).04/10/2011 125 RIP RIPv1 – RFC 1058 • Obsoleto • Sólo maneja las clases de direcciones IP originales A. es decir. el enrutador almacena al menos la siguiente información: – – – – – Dirección IP el destino La métrica (número de saltos) para llegar a él La dirección IP del próximo salto Banderas para indicar el estado de actualización Temporizadores asociados a la entrada en la tabla (Cota et al.. 2011) 126 RIP RIPv1 – RFC 1058 • Utiliza UDP (puerto UDP 520) para el intercambio de mensajes (por difusión) entre los enrutadores • Envía actualizaciones de rutas cada 30 segundos • Implementa actualizaciones por eventos • Implementa la regla de horizonte dividido • El número máximo de saltos es 15 • Distancia administrativa = 120 • No soporta autenticación para la actualización de rutas • Puede hacer balance de carga • Usado en redes pequeñas o al borde de redes grandes • Fácil de configurar 63 . CIDR • Para cada destino.
9) para los mensajes de petición. • Paso 1: Identificación de las redes conectadas directamente al enrutador (por configuración) • Paso 2: Descubrimiento de los vecinos (y el estado de los enlaces) mediante el protocolo HELLO • Paso 3: Construcción del Paquete de Estado de Enlaces (LSP) con información de cada enlace • Paso 4: Envío del LSP a todos los vecinos. A partir del grafo.04/10/2011 127 RIP RIPv2 – RFC 1723 • Extiende la funcionalidad de RIPv1 • Soporta enrutamiento sin clase (classless).0. calcular las mejores rutas a todos los destinos. que la guardan y re-envían hasta que todos tienen la misma información • Paso 5: Construcción del grafo de la red y cálculo de los caminos más cortos • Paso 6: Construcción de la Tabla de Enrutamiento 64 . en lugar la de difusión de RPv1 • Permite autenticación en la actualización de las rutas • Usa el mismo formato de mensaje de RIPv1 pero modifica el formato de los parámetros (entradas de ruta) y agrega nuevas entradas de ruta 128 Protocolos de Estado del Enlace • Idea básica: construir el grafo de la red. • Envía las máscaras de subred en las actualizaciones de enrutamiento. • Utiliza una dirección de multidifusión (224.0.
04/10/2011 129 Protocolos de Estado del Enlace • Cada enrutador conoce sus redes conectadas directamente • Envían Hello para identificar a sus vecinos Red B Red A1 R2 Red A2 R1 R3 Red C 130 Protocolos de Estado del Enlace Red B Red A1 R2 Red A2 R1 R3 Red C Primer grafo de red construido por cada enrutador 65 .
.04/10/2011 131 Protocolos de Estado del Enlace Red B Red A1 R2 Red A2 R1 • Envío de LSP R3 Red C • Actualización del grafo de red 132 Protocolos de Estado del Enlace Red B Red A1 R2 Red A2 R1 R3 Red C (Cota et al. 2011) 66 .
1 • Tipo de red: Serial • Costo: 20 • Vecinos: R2 (CNA.0/16 Dirección IP 10.0.g.1.2. se envían LSP adicionales cuando ocurre un cambio en la topología (no hay envío periódico) Enlace 2: • Red 10. Premio Turing 1972 (CNA.) Costo asociado al enlace (e.2. velocidad) Enrutadores vecinos del enlace • • • • • Red 10. serial. etc.04/10/2011 133 Protocolos de Estado del Enlace Estado del Enlace: Información sobre una interfaz del enrutador. 2009b) 2 R1 5 20 R3 2 10 R2 67 .1.0/16 • Dirección IP 10.0.0. 2009b) 134 Protocolos de Estado del Enlace • Para calcular las rutas utilizan algoritmos de “primer camino más corto”: Shortest Path First (SPF) • Se utiliza el algoritmo SPF de Dijkstra* • El camino más corto no es necesariamente el de menor número de saltos (depende de las métricas) Análisis en R1 Destino LAN R2 LAN R2 Camino R1 a R2 R1 a R3 a R2 Costo 22 17 2 * Edsger Dijkstra: Investigador en informática holandés.0. que contiene: Enlace 1: – – – – – Dirección y máscara de subred Dirección IP Tipo de red (Ethernet.1 Tipo de red: Ethernet Costo: 2 Vecinos: Ninguno 2 Fa0/0 S0/0/1 20 • El estado de todos los enlaces del enrutador se envía en el Paquete de Estado del Enlace (LSP) • Después de la avalancha inicial.
experimental. 2011) 136 OSPF Open Shortest Path First (Protocolo Abierto del Primer Camino Más Corto) • • • • • • • Protocolo de estado del enlace Abierto (no depende de un fabricante) Inició en 1987 1989: OSPFv1. 2009b) 68 . nunca se desplegó 1991: OSPFv2.04/10/2011 135 Comparación Protocolos de Vector Distancia vs Estado del Enlace Característica Vector Distancia Estado del Enlace (Cota et al. publicado en RFC 1247 1998: OSPFv2 actualizado en RFC 2328 1999: OSPFv3 publicado en RFC 2740. para IPv6 (CNA..
calculada como 108/BW (costo= 1 para 100 Mbps) • Permite cifrado y autenticación de la información de enrutamiento • No tiene límite de saltos • Soporta balanceo de carga por múltiples caminos 138 Temario • • • • • • Generalidades del modelo TCP/IP Capa de acceso a la red: Ethernet Capa de red: Internet Capa de transporte: TCP y UDP Protocolos de enrutamiento Dispositivos de red – Capa 1: Distribuidor – Capa 2: Puente y Conmutador – Capa 3: Enrutador y Conmutador Capa 3 69 . y máscaras de subred de tamaño variable (VLSM) • Rápida convergencia • Sólo envía actualizaciones por eventos • Distancia administrativa = 110 por defecto • Usa como métrica el "costo del enlace". definido por el administrador • Cisco usa como costo la velocidad de la interfaz.04/10/2011 137 OSPF OSPF v2 • Realiza enrutamiento jerárquico a dos niveles • Soporta enrutamiento sin clase (classless).
2004) 70 . las de multidifusión y las de difusión (Odom. 2004) 140 Capa 2: Puente Segmento 1 PC1 Segmento 2 PC3 PC2 Dominio de colisión Comparten 10 Mbps Dominio de colisión Comparten 10 Mbps PC4 El puente (bridge) separa los dominios de colisión en las redes Ethernet: segmentación de LAN – En cada dominio una fuente puede enviar tramas al tiempo – El puente registra las MAC de las fuentes (bridge table) – Usando MAC de destino decide si reenvía las tramas – Reenvía todas las tramas de unidifusión a MAC desconocida.04/10/2011 139 Capa 1: Distribuidor Bus único PC1 PC2 PC1 Distribuidor PC2 PC3 PC3 Cable coaxial Cable de par trenzado • En un dominio de colisión la trama de una fuente puede colisionar con la trama de otra fuente • Sólo una fuente puede enviar una trama a la vez • Las tramas de difusión son escuchadas por todos los otros dispositivos • El distribuidor (hub) actúa como un bus único: reenvía todos los paquetes recibidos en un puerto a los demás puertos (Odom.
g. 2004) 142 Entroncamiento de VLAN Los protocolos para entroncamiento (trunking) de VLAN permiten tener dispositivos de una misma VLAN en uno o más conmutadores: – CISCO Inter-Switch Link (ISL) – IEEE 802.1q (Odom. 2004) 71 . teléfonos IP (Odom.04/10/2011 141 Capa 2: Conmutador PC1 PC2 PC1 PC2 Switch PC3 PC4 Switch PC3 PC4 Dominio de difusión: Conjunto de dispositivos que reciben una trama de difusión enviada por cualquiera de ellos: subred IP El conmutador (switch) separa los dominios de difusión: crea VLAN (LAN virtuales) • • • • Agrupa usuarios por departamentos o grupos de trabajo Reduce sobrecarga limitando el tamaño de cada dominio Mejora la seguridad separando dispositivos sensibles Separa tráfico especializado: e.
que encamina paquetes con base en la dirección IP (Odom. 2004) 72 .04/10/2011 143 Interconexión de VLAN • El conmutador tiene una tabla de direcciones MAC por cada VLAN. 2004) 144 Capa 3: Enrutador El enrutador reenvía paquetes de una LAN/VLAN a otra con base en la dirección IP (Odom. No puede reenviar paquetes de una VLAN a otra • Una VLAN corresponde a una subred IP • Para enviar tramas de una VLAN a otra se requiere un enrutador.
1.04/10/2011 145 Enrutador Los enrutadores tienen dos componentes: • Control • Reenvío Información de Enrutamiento Control FIB Información de Enrutamiento Paquetes Reenvío Paquetes 146 Enrutador Componente de Control: • Intercambia información de enrutamiento usando protocolos como RIP.168.0 salida a direcciones de red (prefijos) 172. OSPF.0. BGP.0.0 Interfaz FastEthernet0/0 FastEthernet1/0 FastEthernet0/0 Información de Enrutamiento Control FIB Información de Enrutamiento Reenvío 73 .0.190. • Gestiona la tabla de enrutamiento: Forwarding Information Base (FIB) Destino • FIB asocia los puertos (interfaces) de 10.0 192. etc.
0.0.04/10/2011 147 Enrutador Componente de Reenvío: • Extrae de la cabecera del paquete la dirección IP de destino • Usa el algoritmo de emparejamiento del prefijo más largo (longest prefix match) para encontrar una entrada en la FIB que corresponda a la dirección IP de destino • Obtiene de la FIB el puerto (interfaz) de salida al que debe enviar el paquete Destino 10.1.0 Interfaz FastEthernet0/0 FastEthernet1/0 FastEthernet0/0 Control FIB 172.1.190.168.190.2 192.0 172.0.0 Paquetes Reenvío Paquetes 148 Conmutador capa 3 • Es un conmutador que también tiene funciones de enrutamiento • Se comporta igual que la combinación: enrutador + conmutador capa 2 • Gestión de VLAN más interconexión de LAN/VLAN (Odom. 2004) 74 .
2009d) 150 Bibliografía • • • • • • • • CNA (2009a). W.0. Cisco Networking Academy. Odom (2004). El Nivel de Red en Internet“. Curso “Redes de Banda Ancha“. Indianapolis. USA CNA (2009d). Universidad de la República. 75 . Network Fundamentals”. Cisco Press. Indianapolis. Cisco Press. R. Chile. Indianapolis.” CCNA Exploration. Curso “Redes WAN: IP.0. “Introducción a las redes”. USA CNA (2009b). Cisco Press. “CCNA INTRO Exam Certification Guide”. Cota et al. LAN Switching and Wireless”. Universidad Pública de Navarra. Indianapolis. Cisco Networking Academy. Araya (2006). Version 4. “CCNA Exploration. USA W. Version 4. USA. Cisco Press. Material del curso “Ruteo IP y tecnologías de transporte”. Morató (2010). ATM“. Cisco Press. Accessing the WAN”. Implementa el direccionamiento IP Núcleo: Conmutación de paquetes de alta velocidad (CNA. “CCNA Exploration. Version 4. Cisco Networking Academy. “CCNA Exploration. USA D. Servicios Profesionales.04/10/2011 Modelo jerárquico de Cisco para redes corporativas Núcleo Distribución Acceso 149 Conmutador Capa 3 Enrutador WAN Internet RTPC Conmutador Capa 2 Pasarela IP/RTPC Acceso: Provee una primera conexión a los usuarios o a redes externas Distribución: Distribuye tráfico. Indianapolis. E. Uruguay. Routing Protocols and Concepts”. España. Cisco Networking Academy. Version 4.0. (2011).0. “Tema 3. CNA (2009c).
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