01/10/ Conjunto de protocolos TCP/IP. Contenido. a. TCP/IP Internet OSI. a. TCP/IP Internet OSI. b. Nivel de red Protocolo IP

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1 14. Conjunto de protocolos TCP/IP Contenido a. TCP/IP Internet OSI b. Nivel de red Protocolo IP c. Direccionamiento y subredes d. Otros protocolos en el nivel de red e. Nivel de transporte a. TCP/IP Internet OSI 1

2 b. Nivel de red Protocolo IP Posición de IPv4 en la suite del protocolo TCP/IP Formato del datagrama IPv4 2

3 Tipos de servicio y servicios diferenciados El campo de precedencia fue parte de la versión 4, pero nunca fue usado. Tipos de servicio 3

4 Tipo de servicio por defecto Valores de lo códigos El campo de longitud total define la longitud total t del datagrama incluyendo la cabecera (header). 4

5 Encapsulación de un pequeño datagrama en una trama Ethernet Campo de protocolo en datos encapsulados Valores de protocolos 5

6 Ejemplo 1 Un paquete IPv4 a llegado con los primeros 8 bits, tal como se muestran: El receptor descarta el paquete. Porqué? Solución Hay un error en el paquete. Los 4 bits a la izquierda (0100) muestran la versión, la cual es correcta. Los siguientes 4 bits (0010) muestran una longitud inválida de header (2 4 = 8), pues el número mínimo de bytes del header es 20. El paquete se ha corrompido en la transmisión. Ejemplo 2 En un paquete IPv4, el valor del HLEN es 1000 en binario. Cuántos bytes de opciones son transportados por este paquete? Solución El valor HLEN es 8, lo cual significa que el número total de bytes en la cabecera es de 8 4 = 32 bytes. Los primeros 20 bytes conforman la cabecera básica, los 12 bytes siguientes corresponden a las opciones. Ejemplo 3 En un paquete IPv4 el valor del HLEN es 5, y el valor del campo de longitud total es de 0x Cuántos bytes de data estan siendo trasportados por este paquete? Solución El valor del HLEN es 5, lo cual significa que el número total de bytes de la cabecera es de 5 4, ó 20 bytes (no opciones) La longitud total del paquete es de 40 bytes ( 2 x = 40), lo cual significa que el paquete esta transportando 20 bytes de data (40 20). 6

7 Ejemplo 4 Un paquete IPv4 ha llegado con los primeros bits hexadecimales como se muestran a continuación: 0x Cuántos saltos puede viajar este paquete antes de ser descartado? A que protocolo de nivel superior pertenecen los datos que estan siendo transportados? Solución Para hallar el tiempo de vida TTL, saltamos 8 bytes. El campo del tiempo de vida es el noveno byte, igual a 01 Esto significa que el paquete solo puede dar un salto adicional. El campo del protocolo es el siguiente byte (02), lo cual significa que el protocolo de nivel superior es el IGMP. Unidad de transferencia máxima (Maximum transfer unit - MTU) MTUs para alguna redes 7

8 Flags usados en fragmentación Ejemplo de fragmentación Ejemplo detallado de fragmentación 8

9 Ejemplo 5 Un paquete ha llegado con el bit M = 0. Es este el primer fragmento, el último fragmento ó el fragmento intermedio? Sabemos que el paquete fué fragmentado? Solución Si el bit M = 0, esto significa que no hay más fragmentos: el fragmento que transporta el paquete es el último. Sin embargo, no podemos decir si el paquete original fue framentado ó no. Un paquete no fragmentado es considerado el último fragmento. Ejemplo 6 Un paquete ha llegado con el bit M = 1. Es este el primer fragmento, el último fragmento ó el fragmento intermedio? Sabemos que el paquete fué fragmentado? Solución Si M = 1, significa que hay por lo menos un fragmento adicional. Este fragmento puede ser el primero o el intermedio pero no el último. Alnosabersielelprimeroóelintermedio:necesitamos mayor información (el valor del umbral de fragmentación). Ejemplo 7 Un paquete ha llegado con el bit M = 1 y el valor del offset de fragmentación = 0.. Es este el primer fragmento, el último fragmento ó el fragmento intermedio? Sabemos que el paquete fue fragmentado? Solution Como el M bit is 1, este puede ser el paquete primero ó paquete intermedio. Debido a que el valor del offset es igual a 0, este el el primer fragmento. 9

10 Ejemplo 8 Un paquete ha llegado con el valor de offset igual a 100. Cuál es el número de su primer byte? Cómo sabemos el número de su último byte? Solución Para hallar el número de su primer byte, multiplicamos al valor del offset por 8. Esto significa que el número del primer byte es 800. No podemos determinar el número de su último byte a menos que conozcamos su longitud. Ejemplo 9 Un paquete ha llegado con el valor de offset igual a 100, el valor el HLEN = 5, y el valor del campo de longitud total es 100. Cuales son lo números del primero y el último byte? Solución El número del primer byte es: = 800. La longitud total es de 100 bytes, y la longitud de la cabecera es de 20 bytes (5 4), lo cual significa que este datagrama tiene 80 bytes. Si el número del primer bytes es 800, el número del último byte debe de ser 879. c. Direccionamiento y subredes 10

11 Una dirección IPv4 de 32 bits de largo. Las direcciones IPv4 son únicas y universales. Notación decimal con punto y notación binaria para una dirección IPv4 11

12 Ejemplo 1 Cambiar las siguientes direcciones IPv4 de notación binaria a notación decimal con punto. Solución Reemplazamos cada grupo de 8 bits por su número decimal equivalente y añadimos puntos para separación. Ejemplo 2 Cambiar las siguientes direcciones IPv4 de notación decimal a notación binaria Solución Reemplazamos cada número decimal por su equivalente binario Ejemplo 3 Hallar el error, si hubiera, en las estas direcciones IPv4. Solución a. No puede haber un 0 adelante (045). b. No puede haber mas de 4 números. c. Cada número necesita ser menor o igual a 255. d. No se permite una mixture de notación binaria y notación decimal 12

13 En direccionamiento classful, el espacio de direcciones esta dividido en cinco clases: A, B, C, D, and E. Hallando las clases en notación binaria y decimal con punto: Ejemplo 4 Hallar la clase de cada una de estas direcciones: a b c d Solución a. El primer bit es 0. Esta es una dirección clase A. b. Los primeros 2 bits son 1; el tercer bit es 0. Esta es una dirección Clase C. c. El primer byte es 14; es una dirección clase A. d. El primer byte es 252; Es una dirección clase E. 13

14 Número de bloques y tamaño de bloques en direccionamiento IPv4 classfull En el direccionamiento classful, una gran parte de las direcciones disponibles esta desperdiciada Máscaras por defecto del direccionamiento classful 14

15 El direccionamiento classful, el cual es casi obsoleto, esta siendo reemplazado con el ldireccionamiento i i classless l (sin clases) Ejemplo 5 El siguiente gráfico muestra un bloque de direcciones, tanto en notación binaria como decimal, garantizando a un pequeño negocio que necesita 16 direcciones. Vemos que las restriciones que son aplicadas a este bloque. Las direcciones son contiguas. El número de direcciones e una potencia de 2 (16 = 2 4 ), y la primera dirección es divisible entre 16. La primera dirección, cuando es convertida en un número decimal, es 3,440,387,360, la cual cuando es dividida entre 16 nos da 215,024,210. Un bloque de 16 direcciones asignadas a una pequeña organización 15

16 En direccionamiento IPv4, un bloque de direcciones puede ser definida como: xyzt/n x.y.z.t En la cual x.y.z.t define una de las direcciones y /n define la máscara. La primera dirección en el bloque puede ser hallada colocando 0s a los 32 n bits más a la derecha. Ejemplo 6 Un bloque de direcciones se concede a una empresa. Sabemos que una de las direcciones es /28. Cuál es la primera dirección del bloque? Solución La representación binaria de la dirección dada es: Si colocamos los primeros 4 bits (32 28) de lado derecho en 0, tenemos: ó Esta será la primera dirección del bloque. 16

17 La última dirección de un bloque puede ser hallada colocando los últimos bits del lado derecho 32 n bits iguales a 1s. Ejemplo 7 Hallar la última dirección de un bloque del ejemplo anterior. Solución La representación binaria de la dirección dada es: Colocamos los 4 bits (32 28) de la derecha igual a 1, con lo cual, tendremos: ó Esta será la última dirección del bloque. Configuración y direcciones en una red subneteada 17

18 Jerarquía de tres niveles en una dirección IPv4 Ejemplo A una ISP se le concede un bloque de direcciones que empieza con la dirección /16 (65,536 addresses). El ISP necesita distribuir estas direcciones en 3 grupos de usarios como sigue: a. El primer grupo tiene 64 usuarios: cada grupo necesita 256 direcciones. b. El segundo grupo tiene 128 usuarios: cada grupo necesita 128 direcciones c. El tercer grupo tiene 128 usuarios: cada grupo necesita 64 direcciones. Diseñar los sub bloques y hallar cuando direcciones están disponibles para estas locaciones.. Ejemplo Solución La figura siguiente muestra esta situación. Gropo 1 Para este grupo, cada usuario necesita 256 direcciones. Esto significa que son necesarios 8 (log 2 256) bits para definir a cada host. La longitud del prefijo es: 32 8 = 24. Las direcciones son 18

19 Ejemplo Grupo 2 Para este grupo, cada usuario necesita 128 direcciones. Esto significa que son necesarios 7 (log 2 128) bits para definir a cada host. La longitud de prefijo es 32 7=25. Las direcciones son: Ejemplo Group 3 Para este grupo, cada usuario necesita 64 direcciones. Son necesarios 6 (log2 64) bits para definir a cada host. La longitud de prefijo es 32 6 = 26. Las direcciones son: Número de direcciones concedidas al ISP: 65,536 Número de direcciones asignadas por el ISP: 40,960 Número de direcciones libres disponibles: 24,576 Ejemplo de asignación de direcciones y su distribución para un ISP 19

20 Tabla. Direcciones para empresas privadas Una implementación NAT Direcciones en una NAT 20

21 Traslación de direcciones NAT Tabla de translación de cinco columnas d. Otros protocolos en el nivel de red 21

22 Posición del UDP, TCP y SCTP en la suite TCP/IP ARP y RARP Operación del ARP 22

23 Paquete ARP Encapsulación del paquete ARP Cuatro casos usando ARP 23

24 Ejemplo Un host con dirección IP y dirección física B2:34:55:10:22:10 tiene un paquete para enviar a otro host con dirección IP y dirección física A4:6E:F4:59:83:AB. Los dos hosts están en la misma red Ethernet. Mostrar los paquetes de petición y respuesta ARP encapsulados en tramas Ethernet. Solución La siguiente figura muestra los paquetes de petición y respuesta ARP. Nótese que el campo de datos del ARP en este caso es de 28 bytes, y que las direcciones individuales no se ajustan a la frontera de 4-bytes. Esto es porque no mostramos las fronteras regurales de 4- byte para estas direcciones. Ejemplo. Una petición y respuesta ARP Proxy ARP 24

25 Operación RARP Paquete RARP Encapsulación del paquete RARP 25

26 Cliente y servidor BOOTP en la misma y en diferente redes Formato general de los mensajes ICMP Mensajes de reporte de errores 26

27 Concepto de redireccionamiento Mensajes Query Tipos de mensajes IGMP 27

28 Formato del mensaje IGMP Tipos de campos IGMP Operación IGMP 28

29 Ejemplo Hay tres hosts en una red, como se muestra en la figura siguiente. Un mensaje de petición (query) es recibido en el tiempo 0; el tiempo de retardo aleatorio (en décimas de segundos) para cada grupo es montrado próximo a la dirección del grupo. Mostrar la secuencia de los mensajes de reporte Solution Los eventos ocurren en esta secuencia: a. Time 12:. El temporizador para en la host A expira, y un reporte de membresía es enviado, el cual es recibido por el router y cada host, incluyendo al host B, el cual cancela su temporizador por Ejemplo b. Tiempo 30: El temporizador para en la host A expira, y un reporte de membresía es enviado, el cual es recibido por el router y cada host, incluyendo al host C, el cual cancela su temporizador para c. Tiempo 50: El temporizador para en la host B expira, y un reporte de membresía es enviado, el cual es recibido por el router y cada host. d. Tiempo 70: El temporizador para en la host C expira, y un reporte de membresía es enviado, el cual es recibido por el router y cada host incluyendo al host A el cual cancela su temporizador para Ejemplo 29

30 e. Nivel de transporte La capa de transporte es responsable de la entrega proceso a - proceso Tipo de entrega de datos 30

31 Números de puertas Direcciones IP vs números de puertas Rangos de direcciones IANA 31

32 Dirección de Socket Multiplexaje y demultiplexaje Control de errores 32

33 Posición del UDP, TCP y SCTP en la suite TCP/IP Puertas Well-known usadas por el UDP Fomato de datagrama de usuario 33

34 Longitud UDP = longitud IP longitud de cabecera IP Pseudoheader para el cálculo del checksum Puertas Well-known usadas por el TCP 34

35 Flujo de entrega de bytes Buffers de transmisión y de recepción Segmentos TCP 35

36 Los bytes de data que están siendo transferidos en cada conexión son numerados por el TCP. La numeración empieza en un número generado aleatoriamente. Ejemplo La tabla siguiente muestra el número de secuencia para cada segmento: Formato del segmento TCP 36

37 Campo de control Descripción de los flags en el campo de control Establecimiento de la conexión usando el three-way handshaking 37

38 Un segmento SYN no puede transportar datos, pero consume un número de secuencia. Un segmento SYN + ACK no puede transportar t datos, pero consume un número de secuencia. Un segmento ACK segment, si no transporta datos, no consume un número de ssecuencia. 38

39 Transferencia de datos Terminación de una conexión usado el threeway handshaking Half-close 39

40 Operación normal Segmento perdido Retransmisión rápida 40

41 SCTP Protocolo de control de transmisión de flujo (Stream Control Transmission Protocol - SCTP) es un protocolo nuevo, confiable, orientado al transporte de mensajes. SCTP, sin embargo, esta mayormente diseñado para aplicaciones de Internet que han sido introducidas recientemente. Estas nuevas aplicaciones necesitan un servicos más sofisticado que el que el TCP provee. SCTP es un protocolo confiable orientado al mensaje, que combina las mejores características del UDP y TCP. Algunas aplicaciones del SCTP 41

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