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1 Universidad Católica de Temuco Escuela de Ingeniería Informática Sistemas de Comunicación El Protocolo TCP/IP Alejandro Mauricio Mellado Gatica Revisión Diciembre de

2 Índice de contenido Protocolos de Capas 3 y Conjunto de Protocolos TCP/IP...3 Definición de acrónimos...3 Introducción...3 TCP/IP e Internet...3 IP como protocolo estándar...4 Arquitectura del Protocolo TCP/IP...4 Capa de Acceso a la red...6 Capa Internet...6 Protocolo Internet...7 El datagrama IP...7 Encaminamiento de datagramas...8 Fragmentación de datagramas...9 Pasando datagramas a la capa de transporte...9 Protocolo de Control de Mensajes Internet...9 Control de Flujo...9 Detección de destinos no alcanzados...10 Redirección de Rutas...10 Verificación de Host remota...10 Capa de Transporte...10 Protocolo de Datagrama de Usuario...10 Protocolo de Control de la Transmisión...11 Direccionamiento, encaminamiento y multiplexión...13 La dirección IP...13 Direcciones de Redes Privadas...14 Arquitectura de encaminamiento Internet...15 Tablas de rutas

3 Protocolos de Capas 3 y 4 Conjunto de Protocolos TCP/IP Definición de acrónimos IP Internet Protocol (Protocolo Internet) TCP Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de la Transmisión) Introducción TCP/IP e Internet En 1969 la Agencia de Proyectos de Investigación avanzados para la defensa (DARP, Defense Advanced Research Project Agency) fue fundada en un proyecto de investigación y desarrollo para crear una red de conmutación de paquetes experimental. Esta red, llamada ARPANET, fue construida para estudiar técnicas de comunicaciones de datos robustas y confiables, independientes de los fabricantes. Muchas de las técnicas modernas de comunicaciones se desarrollaron en la ARPANET. La red experimental ARPANET fue tan exitosa que muchas organizaciones comenzaron a adjuntarse para usar estas comunicaciones de datos diariamente. En 1975 ARPANET se convirtió de una red experimental en una red operacional, y la responsabilidad de gestión de la red fue dada a la Agencia de Comunicaciones para la Defensa (Defense Communications Agency, DCA). Sin embargo, ARPANET no detuvo su desarrollo al comenzar a ser una red operacional, ya que el protocolo TCP/IP fue desarrollado después que ARPANET entrara en operación. El protocolo TCP/IP fue adoptado como estándar militar en 1983 y todos los host conectados a la red tuvieron que convertirse al nuevo protocolo. Para facilitar esta conversión, DARPA trabaja con Bolt, Beranex y Newman para implementar TCP/IP en Unix de Berkeley (BSD), así se inicia la unión entre Unix y el protocolo TCP/IP. En 1983, la antigua ARPANET es dividida en MILNET, la parte desclasificada de la red de datos para la defensa (Defense Data Network, DDE) y la nueva pequeña ARPANET. En termino Internet fue para referirse a la totalidad de la Red, o sea, MILNET y ARAPANET. En 1990 la ARPANET para a denominarse formalmente Internet. Esta Internet a crecido más allá de su alcance original. Una señal del éxito de la red es la confusión acerca del término Internet. 3

4 Originalmente éste fue usado solamente como el nombre de la red construida sobre el protocolo Internet (IP). Ahora Internet es un término genérico para referirse a todas las clases de redes. TCP/IP ha sido el protocolo prevaleciente en la interconexión de redes, a trascendido a todos los sistemas operativos y diversos dispositivos con interfaz de red. IP como protocolo estándar Los protocolo en si son reglas formales de conducta. En relaciones internacionales, los protocolos minimizan los problemas causados por diferencias culturales cuando varias naciones trabajan en conjunto. Por acuerdo los protocolo forman un conjunto de reglas que son ampliamente conocidas e independientes de las costumbres de las naciones, los protocolos diplomáticos minimizan los mal entendidos; cada uno sabe como actual y como interpretar las acciones de otros. De manera similar cuando los computadores se comunican, es necesario definir un conjunto de reglas que gobiernen esa comunicación. En comunicaciones de datos este conjunto de reglas son llamados protocolos. En redes homogéneas, un computador de un fabricante posee un conjunto de reglas específicas diseñadas para usar la solidez de los sistemas operativos y arquitecturas de hardware propias del fabricante. Pero las redes homogéneas son análogas a la cultura de un solo país. TCP/IP crea redes heterogéneas con protocolos abiertos que son independientes de las distintas arquitecturas de hardware y sistemas operativos. Los protocolos TCP/IP están disponibles para todos, son desarrollados y cambiados por consenso. Cualquier fabricante es libre de desarrollar productos que reúnan las especificaciones de protocolos abiertos. La naturaleza abierta de los protocolos TCP/IP requieren de la disponibilidad pública de la documentación de los estándares establecidos. Todos los protocolo en el conjunto de protocolo TCP/IP son definidos en publicaciones de estándares. La mayor parte de la información de los protocolos TCP/IP están publicados como Request For Comments (RFC). Los RFC contienen las últimas versiones de las especificaciones de todos los estándares de los protocolos TCP/IP, como por ejemplo el RFC 2460 que define la especificación para IPv6. Arquitectura del Protocolo TCP/IP La mejor descripción de TCP/IP define de 3 a 4 niveles funcionales en la arquitectura del protocolo. Tal como en el modelo OSI, los datos son pasados bajo la pila cuando se inicia el envío de datos a la red y suben en la pila cuando están siendo recibidos de la red. La estructura de 4 capas de TCP/IP es vista de la forma en que los datos son manejados y como estos datos pasan debajo de la pila de protocolos 4

5 desde la capa de aplicación a la red física. Cada capa de la pila agrega información de control para asegurar la entrega apropiada de los datos. Esta información de control es llamada encabezado (header) porque es ubicada en el frente de los datos a ser transmitidos. La adición de entrega en cada capa es llamada encapsulación. Cuando los datos son recibidos, ocurre lo contrario. Cada capa desarma el encabezado antes de pasar los datos a la capa superior. Como los flujos de información regresan de la pila, la información que es recibida desde una capa más baja es interpretada como encabezado y datos. Cada capa tiene sus propias estructuras de datos independiente. Conceptualmente una capa puede ignorar las estructuras de datos usadas por la capas superiores e inferiores a ésta. En realidad, las estructuras de datos de una capa están diseñadas para ser compatibles con las estructuras usadas por la capas superiores y/o inferiores por el propio bien de una o más transmisiones eficientes. La figura 6.1 muestra los términos usados por las diferentes capas de TCP/IP para referirse al inicio de los datos transmitidos. Capa de Aplicación Datos Capa de Transporte Encabezado TCP Datos Encabezado IP Encabezado TCP Datos Encabezado IP Encabezado TCP Datos Capa Internet Capa de acceso a la Red Encabezado E Figura 6.1 Encapsulación de datos Las aplicaciones que usan TCP/IP hacen referencia a los datos llamándolos flujos (stream), mientras que las aplicaciones que usan el Protocolo de Datagrama de Usuario (UPD) se refieren a los datos como mensajes (message). Por otro lado TCP llama datos a un segmento (segment) y UDP llama a esta estructura de datos paquete (packet). La capa Internet visualiza a todos los datos como datagramas. TCP/IP usa muchos tipos diferentes de redes subyacentes, cada una de las cuales puede tener diferentes terminologías para referirse a los datos. La mayoría de las redes se refiere a las unidades de transmisión de datos como paquetes o frames. 5

6 Capa de Acceso a la red La capa de acceso a la red es la más baja de la jerarquía del protocolo TCP/IP. Los protocolos en esta capa proveen los medios en el sistema para entregar datos en una red directamente adjunta. Este define como se usa la red para transmitir datagramas IP. En los distintos niveles de protocolo, los protocolo de capa de acceso a la red deben conocer los detalles de las capas subyacentes (estructura de paquetes, direccionamiento, etc) para formatear completamente los datos cuando inician la transmisión. La capa de acceso a la red TCP/IP puede coordinar las funciones de la tres capas más bajas del modelo OSI (red, enlace de datos, y física). La capa de acceso a la red es frecuentemente ignorada por los usuarios. El diseño de TCP/IP oculta las funciones de las capas más bajas y los mejores protocolos conocidos (IP, TCP, UDP, etc) son protocolos de niveles superiores. Así como nuevas tecnologías de hardware aparecen, nuevos protocolos de acceso a la red deben ser desarrollados para que las redes TCP/IP puedan usar este nuevo hardware. Consecuentemente, hay muchos protocolos de acceso, uno por cada estándar físico de red. Las funciones ejecutadas en este nivel incluyen encapsulación de datagramas IP en los paquetes transmitidos por la red, mapeado de direcciones IP para las direcciones físicas usadas por la red. La solidez de TCP/IP esta en el esquema de direccionamiento que únicamente identifica cada host sobre la Internet. Esta dirección IP debe ser convertida en direcciones que sean apropiadas para la red física sobre la cual los datagramas son transmitidos. Dos ejemplos de RFC s que definen la capa de acceso a la red son: RFC 826, Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP, Address Resolution Protocol), el cual mapea direcciones IP a direcciones Ethernet. RFC 894, el cual define un estándar para la transmisión de datagramas IP sobre redes Ethernet, que especifica como los datagramas IP son encapsulados para ser transmitidos sobre redes Ethernet. Capa Internet La siguiente capa sobre la capa de acceso a al red en la jerarquía de protocolos es la capa Internet. El protocolo Internet, RFC 791 especificación de IPv4, es el núcleo de TCP/IP y el protocolo más importante en la capa Internet. IP provee el servicio básico de entrega de paquetes sobre los cuales las redes TCP/IP son construidas. Todos los protocolos, en las capas superior e inferior usan el protocolo Internet para entregar datos y todos los datos TCP/IP fluyen a través de IP. 6

7 Protocolo Internet El protocolo Internet (IP) es el pilar de la Internet. Sus funciones Incluyen: Definición de datagramas, los cuales son la unidad básica de transmisión en Internet. Definición del esquema de direccionamiento. Movimiento de datos entre las capas de acceso a la red y las capa de transporte de host a host. Encaminamiento de datagramas a hosts remotos. Ejecución de paquetización y reensamble de datagramas. IP es un protocolo orientado a la no conexión (o sin conexión). IP no intercambia control de información (handshake) para establecer conexiones punto a punto antes de transmitir los datos, en contraste a los protocolos orientados a la conexión que intercambian información de control con los sistemas remotos para verificar que estos están listos para la recepción de datos antes de enviarlos. El datagrama IP El protocolo TCP/IP fue construido para transmitir datos sobre la ARPANET, la cual fue una red de conmutación de paquetes. Un paquete es un bloque de datos que posee una estructura necesaria para transportar datos y entregarlos según su destino. En forma similar a una postal, la cual posee una fotografía que corresponde a la información y una dirección escrita que corresponde al destino. Una red de conmutación de paquetes usa la información de direccionamiento en los paquetes para conmutación de paquetes desde una red física a otra, moviendo los datos hacia su próximo destino final. Cada paquete viaja por la red independientemente de cualquier otro paquete Versión IHL Tipo de servicio Identificación Tiempo de vida Largo total del paquete flags Protocolo Tiempo de vida Suma de verificación 4 Dirección IP fuente 5 Dirección IP destino 6 20 Opciones Ruta Datos... Figura 6.2 Formato del Datagrama IP El datagrama IP es el formato que tiene el paquete definido por el protocolo Internet. Las primeras cinco o seis palabras de 32 bits del datagrama son el control de información llamado encabezado 7

8 (header). Por omisión, el encabezado tiene cinco palabras de largo, la sexta palabra es opcional. Porque el largo del encabezado es variable, éste incluye un campo llamado largo de encabezado Internet (Internet Header Length, IHL) que indica el largo del encabezado de la palabra. Los encabezados contienen toda la información necesaria para entregar el paquete. El protocolo Internet entrega los datagramas por comprobación de dirección de destino en la palabra 5 del encabezado. La dirección de destino es una dirección IP estándar de 32 bits que identifica la red de destino y el host específico sobre esa red de destino. Si la dirección de destino es la dirección del host sobre la red local el paquete es entregado directamente al destino. Si la dirección de destino no corresponde a la red local el paquete es pasado a una puerta de enlace (router, gateway, etc) para ser entregado. Las puertas de enlace son dispositivos que conmutan paquetes entre diferentes redes físicas. La decisión de cual será la puerta de enlace a usar es llamado encaminamiento (routing). IP realiza la decisión de encaminamiento para cada paquete individual. Encaminamiento de datagramas A las puertas de enlace Internet se les conoce comúnmente como encaminadores IP (routers) porque ellos usan el protocolo Internet para encaminar paquetes entre redes. En la jerga tradicional de TCP/IP existen dos tipos de dispositivos los encaminadores (routers) y los host. Los encaminadores envían paquetes entre redes y no entre hosts. Sin embargo si un host está conectado a más de una red, este puede enviar paquetes entre redes, o sea puede actuar como encaminador. Host C Host A Aplicación Aplicación Encaminador 1 Transporte Encaminador 2 Transporte Internet Internet Internet Internet Acceso a la red Acceso a la red Acceso a la red Acceso a la red Red A Red B Red C Figura 6.3 Encaminación de paquetes a través de routers El host (o sistema final) procesa paquetes a través de la cuatro capas de la pila de protocolos TCP/IP, mientras que los encaminadores (o sistemas intermedios) procesan paquetes en la capa Internet donde se realizan las decisiones de encaminamiento. Los sistemas pueden solamente entregar paquetes a otros dispositivos adjuntos a la misma red física. 8

9 Fragmentación de datagramas Como un datagrama es encaminado a través de diferentes redes, podría ser necesario para el módulo IP en una puerta de enlace, dividir el datagrama en pequeños fragmentos. Un datagrama recibido desde una red puede ser demasiado grande para ser transmitido en un simple paquete sobre una red diferente. Esta condición ocurre cuando solamente las puertas de enlace interconectan redes físicas disímiles. Cada tipo de red pose una unidad de máxima de transmisión (Maximun Transmition Unit, MTU), que indica el largo máximo de un paquete que puede ser transferido. Si el datagrama recibido de una red es más largo que el MTU de otra red, es necesario dividir el paquete en fragmentos más pequeños para transmisión. Este proceso es denominado fragmentación. El formato de cada fragmento es el mismo tal como el formato de cualquier datagrama normal, o sea, conservamos el encabezado y dividimos los datos. La segunda palabra del encabezado contiene información que identifica cada datagrama fragmentado y provee información acerca de cómo reensamblar los fragmentos del datagrama original. El campo de identificación identifica que datagrama corresponde al fragmento y el campo de fragmentación offset indica que parte del datagrama es el fragmento. El campo flags tiene más bits de fragmento que le dicen a IP se este ha ensamblado todos los datagramas fragmentados. Pasando datagramas a la capa de transporte Cuando IP recibe un datagrama que es direccionado al host local, este debe pasar la parte de los datos del datagrama para corrección en el protocolo de la capa de transporte. Esto se realiza usando un número de protocolo desde la tercera palabra del encabezado del datagrama. Protocolo de Control de Mensajes Internet Una parte integral de IP es el Protocolo de Control de Mensajes Internet (Internet Control Message Protocol, ICMP) definido en el RFC 792. Este protocolo es parte de la capa Internet y usa el datagrama IP entregando los datos fácilmente para enviar estos mensajes. ICMP envía mensajes que ejecutan las siguientes instrucciones de control, reportes de errores e información para TCP/IP: Control de Flujo Cuando los datagramas llegan muy rápidos para ser procesados, el host de destino o los encaminadores intermedios envían un mensaje ICMP de cancelar la fuente de regreso al emisor. Este indica la fuente para temporalmente para el envió de datagramas. 9

10 Detección de destinos no alcanzados Cuando un destino es inalcanzable, el sistema detecta el problema enviándole mensajes de destino no alcanzable a las fuentes de datagramas. Si el destino no alcanzable es una red o host, el mensaje es enviado por medio de un encaminador. Pero si el destino es un puerto inalcanzable, el host de destino envía el mensaje. Redirección de Rutas Una encaminador envía los mensajes ICMP redireccionados para decirle al host que use otro encaminador, presumiblemente porque otro encaminador es una mejor elección. Verificación de Host remota Un host puede enviar mensajes ICMP de eco para comprobar si el protocolo Internet de un sistemas remoto esta activo y en operación. Cuando un sistema recibe mensajes de eco, éste envía el mismo mensaje de regreso al host fuente, esto es lo que sucede cuando se usa la utilidad o el comando ping en un interprete de comandos de unsistema operativo cualquiera. Capa de Transporte La capa de transporte host a host esta sobre la capa Internet. Los dos protocolos más importantes en la capa de transporte son el Protocolo de Control de la Transmisión (TCP) y el Protocolo de Datagrama de Usuario (UDP). TCP provee servicios de entrega confiable de datos con corrección y detección de errores en los extremos. Por su parte, UDP provee bajo encabezado y servicio de entrega de datagramas sin conexión. Ambos protocolos entregan datos entre la capa de aplicación y la capa Internet. Los programas de aplicación pueden elegir cual servicio es el más apropiados de acuerdo a sus necesidades específicas. Protocolo de Datagrama de Usuario El protocolo de datagrama de usuario da a los programas de aplicación acceso directo a los servicios de entrega que provee IP. Esto, permite a las aplicaciones intercambiar mensajes sobre las redes con un mínimo encabezado. UDP es un protocolo no confiable, orientado a la no conexión. Usa un encabezado de 16 bits para el número de puerto fuente y destino en la primera palabra del encabezado. 10

11 Bits Puerto fuente Puerto destino Largo Suma de verificación Datos... Figura 6.4 Formato del Mensaje UDP. Protocolo de Control de la Transmisión Las aplicaciones que requieren un protocolo de transporte para proveer entrega confiable de datos usan TCP porque este verifica que los datos son entregados a través de la red en la forma exacta y en la secuencia apropiada. TCP es un protocolo de flujo de bytes, confiable y orientado a la conexión. TCP provee confiabilidad con un mecanismo llamado reconocimiento positivo con retransmisión (Positive Acknowledgement with Re transmission, PAR). Un sistema usando PAR envía los datos de nuevo, a menos que estos reciban desde el sistema remoto el reconocimiento de que los datos llegaron correctamente. La unidad de intercambio de datos entre módulos cooperativos es llamada segmento. Cada segmento contiene una suma de verificación (Checksum) que el recipiente usa para comprobar que los datos no estén dañados. Si el segmento de datos es recibido en forma correcta (no dañado), el receptor los descarta. Después de un tiempo de expiración apropiado, los módulos TCP enviados retransmiten cualquier segmento para el cual no se ha recibido un reconocimiento positivo. TCP es orientado a la conexión, este establece una conexión lógica punto a punto entre la comunicación de dos host. La información de control, llamada, es intercambiada entre los dos extremos para establecer un dialogo antes de que los datos sean transmitidos. TCP indica las funciones de control de un segmento para marcar el bit apropiado en el campo flag (banderas) en la cuarta palabra del segmento del encabezado. bits Puerto fuente Puerto destino Número de secuencia Número de reconocimiento Offset Reservado banderas Ventana Suma de verificación Sañalador de urgencia Opciones Bits de relleno Datos... Figura 6.5 Formato del Segmento TCP. 11

12 El tipo de handshake (información de control) usado por TCP es llamado handshake tres vías porque se intercambian tres segmentos. host B host A SYN SYN ACK ACK Datos Transferencia de datos iniciada Figura 6.6 handshake de tres vías. El host A inicia la conexión para enviar al host B un segmento con el conjunto de bits de los números de secuencia de sincronización (Synchroniza Séquense Number, SYN). Este segmento le dice al host B que A desea iniciar una conexión, y éste le dice a B que el número de secuencia del host A será usado como número de inicio para este segmento (El número de secuencia para tomar los datos en el orden correspondiente). El host B responde a A con un segmento que tienen los bits a ACK y SYN iniciado. Los segmentos de B reconocen el recipiente del segmento A e informa a A cual es el número de secuencia del host B. Finalmente, el host A envía un segmento que reconoce el recipiente del segmento B, y transfiere los datos actuales primero. Después de este intercambio, TCP del Host A tiene evidencia positiva que el TCP remoto esta activo y listo para recibir los datos. Tan pronto como la conexión esta establecida, los datos pueden ser transferidos. Cuando los módulos cooperativos han concluido la transferencia de datos, ellos pueden intercambiar un handshake de tres vías con segmentos que contienen el bit no más datos desde el emisor para cerrar la conexión. Esto es, el intercambio de datos que provee la conexión lógica entre dos sistemas. TCP visualiza los datos enviados como un flujo continuo de bytes, no como paquetes independientes. Sin embargo, TCP tiene cuidado en mantener la secuencia en las cuales los bytes son enviados y recibidos. Los campos número de secuencia y número de reconocimiento en el encabezado del segmento TCP se quedan con la trayectoria de los bytes. El estándar TCP no requiere que cada sistema inicie bytes con cualquier número específico; cada sistema elige el número que podría ser usado como punto de partida. Para tomar los datos correctamente cada extremo de la conexión debe conocer el número inicial del otro extremo. Los dos extremos de la conexión sincronizan los sistemas de bytes numerados por intercambio de segmentos SYN durante el handshake. El campo número de secuencia en el campo del segmento SYN contiene el número de secuencia inicial (Initial Sequience Number, ISN), que es el punto de partida para los sistemas de bytes numerados. 12

13 Direccionamiento, encaminamiento y multiplexión Para entregar datos entre dos hosts Internet, es necesario mover o transportar datos a través de la red al host correcto. TCP/IP usa tres esquemas que acompañan a estas tareas: Direccionamiento: Consiste en la identificación de la dirección IP que posee únicamente cada host en la Internet, con esta dirección única los datos son entregados al host correcto. Encaminamiento: En este caso son los encaminadores los que entregan los datos a la red correcta. Multiplexión: Entrega de Datos al protocolo o número de puerto del módulo de software correcto en el host. La dirección IP El protocolo Internet mueve datos entre hosts en la forma de datagramas. Cada datagrama es entregado a la dirección contenida en la dirección de destino (palabra 5) del encabezado del datagrama. La dirección de destino es un estándar de dirección de 32 bits que contiene la información suficiente para únicamente identificar una red y un host específico en esa red. Una dirección IP contiene una parte red y una parte host, pero el formato de esas partes, pero el formato de esas parte no es el mismo en cada dirección. El número de bits de direcciones y el número usado para identificar el host, varía de acuerdo a las clases de direcciones. Las tres principales clases de direcciones (o clases de redes son): Clase A, B y C. Por examinación de los primeros bits de una dirección, el software IP puede rápidamente determinar la clase de dirección, y de este modo esta estructura. Reglas IP para determinar la clase de dirección: Si el primer bit de una dirección es 0. Esta es la dirección de una red clase A. El primer bit de una dirección clase A Identifica la clase de dirección. Los próximos 7 bits identifican la red y los últimos 24 identifican el host. Si los dos primeros bits de la dirección son 10, ésta es una red clase B. Los dos primeros bits identifican la clase, los próximos 14 bits identifican la red, y los 16 bits restantes identifican el host. Si los tres primeros bits de la dirección son 110, ésta es una red clase C. En una dirección clase C, los primeros 3 bits identifican la clase, los próximos 21 bits identifican la red, y los 8 últimos identifican el host. Si los tres primeros bits de una dirección son 111, esta es una dirección especial reservada. Estas direcciones son algunas veces llamadas direcciones clase D, pero ellos no se refieren realmente a una red específica. Los números concurrentemente asignados en este rango son direcciones de difusión múltiple (multicast). La direcciones multicast son usadas para grupos de direcciones de todos los 13

14 computadores a la vez. Las direcciones multicast identifican a un grupo de computadores que comparen un protocolo común. No todas las direcciones de host están disponibles para su uso. Las direcciones superiores a 223 en el primer byte están reservadas. Existen también dos clases de direcciones clase A, 0 y 127 (en el primer byte), que están reservadas para usos especiales. La red 0 ( ) está designada para identificar la ruta por omisión y la res 127 ( ) es la dirección de retorno (loop back address). La ruta por omisión es usada para simplificar la información de encaminación que IP de manejar. La dirección de retorno o loopback simplifica el uso del protocolo por parte de las aplicaciones de red permitiendo al host local autodireccionarse de la misma forma que se direcciona un host remoto. Existen también algunas direcciones de host reservadas para uso especial. En todas las clases de redes, los números 0 y 255 en el último byte están reservados. Una dirección IP con el último byte en 0 identifica a la misma red. Ejemplo Una dirección IP con todos los bits del último byte en 1 es una dirección de difusión (broadcast). Una dirección de difusión es usada para direccionar simultáneamente cada host sobre la red. Por ejemplo la dirección de difusión de la red clase C es Un datagrama enviado a esta dirección es entregado a cada host individual sobre la red. Direcciones de Redes Privadas Según el RFC 1918 se definen un conjunto de direcciones IP reservadas para el uso de redes privadas. El IANA (Internet Assigned Numbers Authority) ha reservado tres bloques de direcciones para Internets privadas: (10/8 prefijo) (172.16/12 prefijo) ( /16 prefijo) El primer bloque corresponde a un bloque de 24 bits, el segundo a un bloque de 20 bits, y el tercero a un bloque de 16 bits. Note que los bloques están en notación pre CIDR, el primer bloque corresponde a una simple red clase A, el segundo bloque a una clase B y el tercer bloque a una clase C. Una empresa que desea usar direcciones IP reservadas privadas, puede hacerlo sin necesidad de coordinar el usa de estas con IANA o algún registro Internet. Estas direcciones pueden ser usadas por cualquier empresa u organización. Subredes La estructura estándar de una dirección IP puede ser localmente modificada usando bits de direcciones de host como bits de direcciones de redes adicionales. Esencialmente la línea divisoria entre bits de direcciones de redes y bits de direcciones de host, creando redes adicionales, pero reduciendo el máximo de host para cada red. Estas nuevas redes designadas definen la llamada subred. 14

15 Arquitectura de encaminamiento Internet En la estructura Tradicional Internet, hubo una jerarquía de puertas de enlace. Esta jerarquía se ve reflejada en la historia de la Internet, la que fue construida sobre la ARPANET existente. Cuando se creó la Internet, ARPANET fue la troncal (backbone) de la red: Un medio de entrega central para portar tráfico en grandes distancias. Este sistema centra fue llamado core central y las puertas de enlace centralmente gestionadas que interconectaban ésta red fueron llamadas puertas de enlace centrales o core gateways. Cuando se usa una estructura jerárquica, la información de encaminación de todas las redes en la Internet es pasada por las puertas de enlace centrales. La puerta de enlace central procesa esta información, e intercambia esta información entre puertas de enlace usando el protocolo de pasarela a pasarela (gateway to gateway, GGP). El proceso de encaminamiento de información es entonces retornado fuera de la pasarela externa. Fuera del centro de Internet están los grupos de redes independientes llamadas sistemas autónomos (Autonomous Systems, AS). El Termino sistema autónomo posee un medio formal en el encaminamiento IP. Un SA (o AS) es una colección de redes y puertas de enlace con sus propios mecanismos internos para recolectar información de encaminación y entregar esta información a otros sistemas de redes independientes. La información de encaminación pasada a otros sistemas de redes es llamada información de alcanzabilidad. La información de alcanzabilidad indica cual es la red que puede ser alcanzada a través del sistema autónomo. El protocolo pasarela exterior (Exterior Gateway Protocol, EGP) es uno de los protocolos más frecuentemente usados para pasar alcanzabilidad entre sistemas autónomos. Otro modelo de encaminamiento está basado en colecciones equivalentes de sistemas autónomos, llamados dominios de encaminación (routing domains). Los dominios de encaminación intercambian la información de encaminación con otros dominios usando el protocolo pasarela de borde (Border Gateway Protocol, BGP). Cada dominio de encaminación procesa la información que es recibida de otros dominios. Distinto al modelo jerárquico, este modelo no depende del sistema central para elegir la mejor ruta. Cada dominio de encaminación realiza este proceso por si mismo, de modo que este modelo es más extensible. Tablas de rutas La pasarelas (puertas de enlace o gateways) encaminan datos entre redes; pero todos los dispositivos, tanto los hosts como los enrutadores deben realizar las decisiones de encaminación, las decisiones de encaminación son simples: Si el host de destino esta sobre la red local, los datos son entregados al host de destino. Si el host de destino esta sobre una red remota, los datos son reenviados a la pasarela local (enrutador local). IP realiza las decisiones de encaminación basado en porciones de direcciones de red. Los módulos IP 15

16 determinan la parte de la red de las direcciones de destino por comprobación de los bits más significativos de direcciones para determinar la clase de dirección. Las clases de dirección determinan la porción de las direcciones que IP usa para identifica la red. Si la red de destino es la red local, la mascara de subred está aplicada a la dirección de destino. Después de determinar la dirección de destino, el módulo IP busca la red en la tabla de rutas local. Los paquetes son encaminados a sus direcciones de destino de acuerdo a las direcciones de la tabla de rutas. 16

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