Unidad de Aprendizaje 2 Capa de Red. Redes de Computadores Sergio Guíñez Molinos

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1 Unidad de Aprendizaje 2 Capa de Red

2 Concepto del enlace de redes y modelo arquitectónico 2

3 Interconexión a nivel de aplicación Diseñadores de redes toman 2 enfoques para ocultar los detalles de las redes: Programas de aplicación Sistema Operativo Cuál es el principal problema? 3

4 Interconexión a nivel de red Conmutación de pequeñas unidades de datos en vez de grandes archivos. Es eficiente al proyectarse al HW. Separa la comunicación de la aplicación. Flexibilidad del sistema, que hace posible la construcción de instalaciones de propósito general. 4

5 Interconexión a nivel de red (2) Ningún HW de red por si mismo puede satisfacer todos los requerimientos. LAN mayor velocidad, menos alcance. WAN mayor alcance, menor velocidad. Los usuarios buscan la interconexión universal. Internet. 5

6 Propiedades de Internet Oculta al usuario la arquitectura subyacente de la red de redes. No impone una topología de interconexión de red Capacidad de conexión con máquinas que no estén conectadas físicamentes en forma directa a la red Todas las máquinas comparten un juego universal de identificadores únicos (nombres o direcciones) 6

7 Arquitectura de Internet 7

8 Cómo se interconectan las redes para formar una red de redes? Sólo por intermedio de un computador al medio de ambas. Red 1 Red 2 R 8

9 Interconexión a través de ruteadores IP En una red de redes TCP/IP, los computadores llamados ruteadores proporcionan las interconexiones. Red 1 R1 Red 2 R2 Red 3 9

10 Interconexión a través de ruteadores IP (2) Los ruteadores utilizan la red destino, no el anfitrión de destino, cuando rutean un paquete. La cantidad que almacena un ruteador es proporcional al número de redes. 10

11 Todas las redes son iguales 11

12 Internet 12

13 Protocolo IP (Protocolo de Internet) 13

14 Protocolo IP (Protocolo de Internet) (0) El propósito de la capa de Internet es seleccionar la mejor ruta para enviar paquetes por la red. El protocolo principal que funciona en esta capa es el Protocolo de Internet (IP). La determinación de la mejor ruta y la conmutación de los paquetes ocurre en esta capa. 14

15 Protocolo IP (Protocolo de Internet) (1) Pegamento que mantiene unida Internet Diseñado pensando en la interconexión de redes Proporciona un medio de mejor esfuerzo (sin garantía) para el transporte de datagramas de origen a destino, sin importar si están dentro de la misma red o hay redes entre ellas 15

16 Protocolo IP (Protocolo de Internet) (2) El IP ejecuta las siguientes operaciones: Define un paquete y un esquema de direccionamiento. Transfiere los datos entre la capa Internet y las capas de acceso de red. Enruta los paquetes hacia los hosts remotos. 16

17 Datagrama IP Datagrama IP se divide en 2 partes Parte encabezado Parte fijo de 20 bytes Parte logitud variable Se transmite en orden de big endian (de izquierda a derecha) Parte de Texto 17

18 Encabezado de IPV4 (IP Protocol) 18

19 Encabezado de IPV4 (IP Protocol) (2) Campo Versión Registro de la versión del protocolo al que pertenece el datagrama Campo IHL Indica la longitud en palabras de 32 bits Campo Tipo de Servicio Valor mínimo es 5, indica que no hay opciones Valor máximo de este campo de 4 bits es 15 Distinguir las clases de servicios Combinaciones de velocidad y confiabilidad Campo Longitud Total Encabezado + Datos 19

20 Encabezado de IPV4 (IP Protocol) (3) Campo Identificación Campo DF Don t Fragment No fragmentar Campo MF Host de destino determina a qué datagrama pertenece un fragmento recién llegado More Fragments Más fragmentos Todos excepto el último Campo Desplazamiento del fragmento Indica en qué parte del datagrama actual va este fragmento Todos excepto el último deben tener un múltiplo de 8 bytes Campo de 13 bit, por lo tanto pueden haber 8192 fragmentos por datagrama Longitud máxima de datagrama de bytes 20

21 Encabezado de IPV4 (IP Protocol) (4) Campo Tiempo de Vida Campo Protocolo Contador que limita el tiempo de vida de un paquete Tiempo de vida máximo de 255 seg. Que disminuye a cada salto Qué hacer con el datagrama. A qué protocolo de la capa superior se lo paso UDP o TCP, otro Campo Suma de verificación Verifica el encabezado y sus posibles errores 21

22 Encabezado de IPV4 (IP Protocol) (5) Campo Dirección Origen Número de red y número de host del origen Campo Dirección Origen Número de red y número de host del destino Campo Opciones Experimentos Se definen 5 opciones al principio 22

23 Encabezado de IPV4 (IP Protocol) (6) Algunas opciones

24 Direcciones IP 24

25 Direcciones IP Cada host y enrutador tiene una dirección IP, que codifica su número de red y número de host. La combinación es única; no hay dos máquinas que tengan la misma dirección IP. Todas las direcciones IP son de 32 bits de longitud y se usan en los campos Dirección de origen y Dirección de destino de los paquetes IP 25

26 Direcciones IP (2) Clases de direcciones IP 26

27 Direcciones IP (3) Direcciones IP especiales 27

28 Direcciones IP (4) Direcciones IP escasas. Direcciones IP Privadas y Públicas. Agencia de asignación de números de Internet (IANA). IANA administra, cuidadosamente, la provisión restante de las direcciones IP para garantizar que no se genere una repetición de direcciones utilizadas de forma pública. 28

29 Rangos reservados /8 ( hosts) /12 ( hosts) /16 ( hosts) 29

30 Subredes 30

31 Subredes 31

32 Subredes (2) A class B network sub netted into 64 subnets. 32

33 Máscara de Subred Número de 32 bits que indica al router como reconocer el campo subred (también se le llama máscara de red). El bit que contiene un 1 corresponde a la parte de la dirección de red o subred 33

34 Máscara de Subred (2) Una máscara de Subred /24.de una IP clase B es: Los bits 0 indicarán el número del host. La máscara de red para una clase B indica que la red ha sido dividida en 256 subredes. La máscara también se puede expresar, en este caso, como /24, lo cual indica que se emplearán los primeros 24 bits para red. 34

35 Máscara de Subred (3) Para obtener la dirección de red a la cual pertenece una dirección IP se aplica el operador lógico AND entre la dirección IP y la máscara. Ejemplo : And

36 Ejercicios Subredes (1) A que red pertenece la dirección /18 y cuál es su máscara en notación decimal? 1. Si se tiene una red de clase C con una máscara de red Si una máscara se utiliza en una red de clase B Tanto para 1 como para 2: Cuántas subredes se pueden utilizar? Cuántos host utilizables se tiene en cada subred? Cuántos bits se utilizan para identificar la red y subred? 36

37 Ejercicios Subredes (2) Cuál de las siguientes direcciones IP no pertenecen a la misma subred de /24?

38 Ejercicios Subredes (2) Determine la cantidad de subredes y hosts / / Necesitamos 5 subredes 38

39 NAT Network Address Translation Placement and operation of a NAT box. 39

40 CDR Classless InterDomain Routing A set of IP address assignments. 40

41 CDR Classless InterDomain Routing (2) Ejemplo: C: E: O: Un paquete va dirigido a la dirección A qué red va dirigido el mensaje? 41

42 Protocolos de enrutamiento IP 42

43 Enrutamiento El enrutamiento es el proceso de encontrar la ruta más eficiente desde un dispositivo a otro. El dispositivo primario que realiza el proceso de enrutamiento es el Router. 43

44 Funciones Ppales. de un Router 1) Los Routers deben mantener tablas de enrutamiento y asegurarse de que otros Routers conozcan las modificaciones a la topología de la red. Esta función se lleva a cabo utilizando un protocolo de enrutamiento para comunicar la información de la red a otros Routers. 44

45 Funciones Ppales. de un Router 2) Cuando los paquetes llegan a una interfaz, el Router debe utilizar la tabla de enrutamietno para establecer el destino. El Router envía los paquetes a la interfaz apropiada, agrega la información de entramado necesaria para esa interfaz, y luego transmite la trama. 45

46 Métricas de Enrutamiento Determinan cuál es la ruta óptima a través de la cual se debe enviar el tráfico de red Valores que se utilizan para determinar las ventajas de una ruta sobre otra Un Router encapsula y desencapsula Los pasos del proceso de encapsulamiento y desencapsulamiento ocurren cada vez que un paquete atraviesa un router. El router debe desencapsular la trama de capa 2 y examinar la dirección de capa 3 46

47 Enrutamiento vs Conmutación Enrutamiento Conmutación Capa 3 Router Externo Si bloquean los broadcasts de LAN Capa 2 Switch Interno No bloquean los broadcasts de LAN 47

48 Protocolos Enrutados Transfieren datos de un Host a otro a través de un Router. Transportan datos a través de la red. Los protocolos de enrutamiento permiten que los Routers elijan la mejor ruta posible para los datos desde el origen hasta el destino. 48

49 Protocolos Enrutados #2 Funciones: Incluir Información suficiente para permitir que un Router lo envíe al dispositivo siguiente y finalmente a su destino. Definir el formato y uso de los campos dentro de un paquete. 49

50 Protocolos de Enrutamiento Permiten que los Routers selecciones la mejor ruta posible para los datos desde el origen hasta el destino. Los Routers utilizan los protocolos de enrutamiento para intercambiar las tablas de enrutamiento y compartir la información de enrutamiento. 50

51 Protocolos de Enrutamiento #2 Funciones: Ofrecer procesos para compartir la información de ruta. Permitir que los Routers se comuniquen con otros Routers para actualizar y mantener las tablas de enrutamiento. 51

52 Protocolos de Enrutamiento #3 Ejemplos de protocolos de enrutamiento que admiten el protocolo enrutado IP Protocolo de información de enrutamiento (RIP) Protocolo de enrutamiento de Gateway interior (IGRP) Protocolo primero de la ruta libre más corta (OSPF) Protocolo de Gateway fronterizo (BGP) IGRP mejorado (EIGRP) 52

53 Determinación de la Ruta Ocurre a nivel de la capa de red. Permite que un Router compare la dirección destino con las rutas disponibles en la tabla de enrutamiento, y seleccione la mejor ruta. Los Routers conocen las rutas disponibles por medio del enrutamiento estático o dinámico 53

54 Determinación de la Ruta #2 Enrutamientos Estático y Dinámico Las rutas configuradas de forma manual por el administrador de la red son las rutas estáticas. Las rutas aprendidas por medio de otros Routers usando un protocolo de enrutamiento son las rutas dinámicas. 54

55 Tablas de Enrutamiento Los Routers mantienen información importante en sus tablas de enrutamiento, que incluye lo siguiente: Tipo de protocolo Asociaciones entre destino/siguiente salto Métrica de enrutamiento Interfaces de salida 55

56 Algoritmos de enrutamiento y métricas Los protocolos de enrutamiento con frecuencia tienen uno o más de los siguientes objetivos de diseño: Optimización Simplicidad y bajo gasto Solidez y estabilidad Flexibilidad 56

57 Algoritmos de enrutamiento y métricas #2 Las siguientes son las métricas más utilizadas en los protocolos de enrutamiento: Ancho de banda Retardo Carga Confiabilidad Número de saltos Tictacs Costo 57

58 IGP y EGP Un sistema autónomo es una red o conjunto de redes bajo un control común de administración, tal como el dominio Sun.com Protocolos de enrutamiento de Gateway interior (IGP) Protocolos de enrutamiento de Gateway exterior (EGP) 58

59 Internet Control Message Protocol The principal ICMP message types

60 ARP The Address Resolution Protocol Three interconnected /24 networks: two Ethernets and an FDDI ring. 60

61 Dynamic Host Configuration Protocol Operation of DHCP. 61

62 OSPF The Interior Gateway Routing Protocol (a) An autonomous system. (b) A graph representation of (a). 62

63 OSPF (2) 63

64 OSPF (3) The five types of OSPF messeges

65 BGP The Exterior Gateway Routing Protocol (a) A set of BGP routers. (b) Information sent to F. 65

66 The Main IPv6 Header The IPv6 fixed header (required). 66

67 Extension Headers IPv6 extension headers. 67

68 Extension Headers (2) The hop by hop extension header for large datagrams (jumbograms). 68

69 Extension Headers (3) The extension header for routing. 69

70 References W. Stallings, Redes en Internet de alta velocidad. Rendimiento y calidad de servicio, Segunda Edición,Prentice Hall, A. Tanenbaum,, Cuarta Edición, Prentice Hall Douglas Comer, Redes Globales de Información con Internet. TCP/IP. Principios básicos, protocolos y arquitectura, Tercera Edición,Prentice Hall,

71 Unidad de Aprendizaje 3 TCP/IP

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