Curso de Redes Computadores 1 Tema 2 Introducción a Internet

Transcripción

1 Curso de Redes Computadores 1 Tema 2 Introducción a Internet Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 1

2 Internet Internet es la Red de Redes Internet es un conjunto descentralizado de redes de comunicación interconectadas, que utilizan la familia de protocolos TCP/IP, garantizando que las redes físicas heterogéneas que la componen funcionen como una red lógica única, de alcance mundial. Sus orígenes se remontan a 1969, cuando se estableció la primera conexión de computadoras, conocida como ARPANET ARPANET, entre tres universidades en California y una en Utah, Estados Unidos. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 2

3 WWW World Wide Web ( No es internet ) World Wide Web (o la "Web") es un sistema de documentos de hipertexto y/o hipermedios enlazados y accesibles a través de Internet. Con un navegador Web, un usuario visualiza páginas web que pueden contener texto, imágenes, video u otros contenidos multimedia, y navega a través de ellas usando hiperenlaces. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 3

4 Web Web n [+of spider] telaraña f (=fabric) tela f, tejido m, (between toes) membrana f (fig) red f a complex web of relationships una complicada maraña or red de relaciones a web of intrigue una red or un tejido de intrigas a web of deceit/lies una maraña de engaños/mentiras Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 4

5 World Wide Web Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 5

6 Como identifico a un computador en la Internet Por su url Por su dirección IP Uniform Resource Locator Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 6

7 Direcciones IP En general cada red pudiera utilizar un mecanismo de direccionamiento físico diferente. Una internet (inter-red) es una red formada por la unión de varias redes. La internet mas difundida es la Internet. En ella la familia de protocolos empleada es TCP/IP. TCP/IP define direcciones IP que son independientes del direccionamiento físico y permiten ver a la red como un sistema de comunicaciones sin divisiones. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 7

8 Una dirección por tarjeta de Red Una dirección IP no se refiere a un Host, realmente hace referencia a una interfaz de red (tarjeta de red), por lo que si un host esta en dos redes, debe tener entonces dos direcciones IP diferentes. En la práctica la mayoría de los computadores posee una sola interfaz y por ende una sola dirección IP. H2 H H Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 8

9 Identificando la Dirección IP de un equipo PC Entre a una ventana de comando, y dé la orden ping Esto les mostrará el número IP correspondiente, por ejemplo: C:\WINDOWS\Escritorio>ping Haciendo ping a [ ] con 32 bytes de datos: Respuesta desde : bytes=32 tiempo=340ms TDV=234 Respuesta desde : bytes=32 tiempo=340ms TDV=234 Respuesta desde : bytes=32 tiempo=368ms TDV=234 Respuesta desde : bytes=32 tiempo=332ms TDV=234 Estadísticas de ping para : Paquetes: enviados = 4, Recibidos = 4, perdidos = 0 (0% loss), Tiempos aproximados de recorrido redondo en milisegundos: mínimo = 332ms, máximo = 368ms, promedio = 345ms Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 9

10 Identificando la Dirección IP de un equipo Unix-Linux Entre a una ventana de comando, y dé la orden: Ipconfig (windows) ifconfig (linux) Esto le dirá cuál es su propia dirección IP. Por ejemplo:... 1 Ethernet adaptador : Dirección IP : Máscara de subred : Puerta de enlace predeterminada... : La puerta de enlace predeterminada significa que desde mi computadora, si yo voy a comunicarme con un equipo que no se donde está, y no esta en mi res local, entonces los datos van a la dirección Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 10

11 Mac address Son direcciones que se emplean a nivel de Capa 2 o Capa de Enlace. Dirección única asignada por el fabricante del equipo. hardware ethernet 08:00:2b:4c:59:23 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 11

12 MAC Address ( direcciones MAC) Han sido estandarizadas por la IEEE Están compuestas de 6 bytes (48 bit) Representan a 6 pares de número hexadecimales Por ejemplo: Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 12

13 Dirección MAC Está compuesta de dos partes de 3 bytes cada una: Los 3 bytes más significativos indican el fabricante o OUI (Organization Unique Identifier). Los 3 bytes restantes corresponden a un correlativo asignado por el fabricante Prof. Ricardo Gonzalez Tema 6 13

14 Por qué dos direcciones? Las direcciones Mac son colocadas por el fabricante y son independientes de donde van a funcionar los computadores, no es posible usarlas de manera simple y eficiente para enrutar los mensajes. Usar direcciones IP implica que parte de la dirección puede ser usada para definir el enrutamiento de los paquetes de datos en la red. Se desea mantener la capa de enlace y la capa de red independientes de forma que la capa de enlace pueda trabajar con otro protocolos de capa de red además de IP. También se requiere eficiencia. Queremos que el adaptador de red sea capaz de decidir si una trama recibida fue direccionada a ese adaptador. Para hacer esto se requiere de una dirección de hardware. Pero si se usa una dirección de red, entonces el hardware debe ser configurado cada vez que la dirección de red cambie (en el caso de que se dañe la tarjeta y sea remplazada) Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 14

15 Resolución de direcciones Algunas soluciones empleadas para resolver el problema de la resolución de direcciones son las siguientes: Fijar la dirección de enlace a partir de la de red. Ej.: en DECNET la dirección MAC se construye a partir de la de red. (se usan direcciones MAC locales) Construir una tabla estática manual de conversión. Ej.: RDSI, X.25, Frame Relay, ATM. Crear una tabla dinámica que se mantiene de forma automática en un servidor en el que se registra cada equipo que se conecta a la red. Ej.: ATM. Lanzar una pregunta broadcast a la red para localizar al propietario de la dirección de red buscada. Sólo se puede usar en redes broadcast. Ej.: Todas las LAN. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 15

16 Funcionamiento de ARP /16 Rtr: /16 Rtr: /16 Rtr: A /0 por X Y Z /30 W /16 Internet 1. El usuario X teclea ping X genera ARP request (broadcast): quién es ? 3. Todos (Y, Z y W) capturan la pregunta y fichan a X, es decir le incluyen en su ARP cache (esta parte es opcional). 4. Y responde ARP reply (unicast) diciendo que él es ese (y su dir. MAC) 5. X recoge la respuesta, la pone en su ARP cache y envía el ping La entrada ARP en X caduca pasados unos 15 minutos de inactividad Cuando el mensaje es para una dirección de fuera el ARP de X busca al router; si el router ya estaba en su ARP cache X le envía el ping directamente, sin más. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 16

17 ARP What is the MAC address of ? Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 17

18 HEY! WHAT IS THE MAC ADDRESS OF ? Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 18

19 That s me! not me not me Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 19

20 The MAC address of is FB:CA:73:8A:9C:DD Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 20

21 ARP (Address Resolution Protocol) Se usa en todo tipo de LANs broadcast Especificado en RFC 826. Diseñado para soportar cualquier protocolos y formato de dirección, no sólo IP. Los paquetes ARP contienen en la parte de datos las direcciones IP y MAC; estas son las que deben usarse para rellenar la ARP cache, no la MAC que aparece en la cabecera de la trama MAC Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 21

22 Direccion IP Originalmente, cada computadora tenía su dirección IP única. Se trata de una dirección de 32 bits (unos y ceros). Por ejemplo: lo cual se suele expresar en decimal, por ejemplo (para la dirección de arriba): Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 22

23 Direcciones IP (Formatos) Clase A B C D E 32 bits 0 Red(128) Host ( ) 10 Red (16384) Host (65536) 110 Red ( ) Host (256) 1110 Grupo Multicast ( ) 1111 Reservado Rango Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 23

24 Direcciones IP Versiones IPv4 (32 bits), IPv6 (128 bits) Dirección de interfaz de red en IPv en formato DDN ( Dot Decimal Notation ) Dirección de red en IPv4 (o prefijo de red) xxx /24 (reserva 24 bits) Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 24

25 Direcciones Clase A Las direcciones de clase A son redes grandes. El primer byte está en el rango de redes Red Host Host Host Ejemplo de una dirección clase A ( ) Cada red puede tener hasta direcciones (y un máximo de máquinas) Asignadas a países, o empresas grandes Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 25

26 Direcciones Clase B Las direcciones de clase B son redes medianas. El primer byte está en el rango de Ejemplo de dirección: Red Red Host Host Ejemplo de una dirección clase B ( ) redes Cada red puede tener hasta direcciones Asignadas a empresas o organizaciones medianas Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 26

27 Direcciones Clase C Las direcciones de clase C son redes pequeñas. El primer byte está en el rango de Ejemplo de dirección: Red Red Red Host Ejemplo de una dirección clase C ( ) redes Cada red puede tener hasta 256 direcciones Asignadas a empresas pequeñas Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 27

28 Direcciones de las Clase D y E Las direcciones de clase D están reservadas para multicasts. Las direcciones de clase E están reservadas para fines experimentales. No están disponibles para redes comerciales. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 28

29 Direcciones IP Especiales Dirección Significado Ejemplo Broadcast en la propia red o subred Identifica al host que envía el datagrama Host a ceros Identifica una red (o subred) Host a unos Broadcast en una Red Distante (o subred) Red a ceros Identifica un host en esa red (o subred) Loopback Todos los hosts multicast Red a ceros Identifica un host en esa red (o subred) Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 29

30 Direcciones IP reservadas y privadas (RFC 1918) Red o rango Uso Reservado (fin clase A) Reservado (ppio. Clase B) Reservado (fin clase B) Reservado (ppio. Clase C) Reservado (ppio. Clase D) Reservado (clase E) Privado Privado Privado Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 30

31 Direcciones IP Nombres de dominio vs. números IP; búsquedas DNS Números en binario vs. números en decimal Hay 2 32 = direcciones en total en IP v4 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 31

32 Un router conectando tres LANs IP: MAC: 00000c73F823 IP: MAC: 08005AEA25B8 La dirección IP de este host Direccion MAC LAN A (Clase B) LAN B (Clase C) IP: MAC: 00000c73F822 LAN C (Clase C) IP: MAC:0000c73F824 IP: MAC: 08005AEA25B2 IP: MAC: 08005AEA25BA Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 32

33 Quién asigna las direcciones IP? Inicialmente la asignación de direcciones IP la realizaba el DDN NIC (Department of Defense Network Network Information Center) de forma centralizada A principios de los 90 se decidió descentralizar esta función creando los llamados RIR (Regional Internet Registry). El primero se constituyó en Europa y se llamó RIPE. Actualmente hay 5 en todo el mundo Los RIR dependen del IANA (Internet Assignment Number Authority) Los RIR dan direcciones a los proveedores grandes (los de primer nivel, llamados tier-1 ) Los proveedores pequeños (tier-2 a tier-n) obtienen sus direcciones e los proveedores tier-1 Las organizaciones obtienen direcciones del proveedor que les da conectividad Cada RIR dispone de una base de datos (whois) para búsqueda de direcciones IP Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 33

34 Organización de los Registros Regionales Registro Regional ARIN (American Registry for Internet Numbers) APNIC (Asia Pacific Network Information Centre) RIPE (Réseaux IP Européenes) LACNIC ( Latin American and Caribbean Network Information Center) AFRINIC (African Network Information Center) (en proceso de creación) Área geográfica EEUU y Canadá África Subsahariana Resto del mundo Asia oriental Pacífico Europa Medio Oriente Asia Central África Sahariana América y el Caribe (excepto EEUU y Canadá) África Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 34

35 Crecimiento de las Redes en una Organización Enrutador Internet Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 35

36 Crecimiento de las Redes en una Organización Enrutador Internet Las redes tienden a crecer hasta llegar a hacerse difíciles de manejar Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 36

37 Subredes Internet Enrutador Respuesta: Aplicar la estrategia de Divide and Conquer Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 37

38 Subredes Internet Enrutador Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 38

39 Subredes Enrutador Principal Internet Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 39

40 Subredes Nivel jerárquico intermedio entre red y host, Dividen una red en partes más pequeñas Permiten usar unos bits de la parte host como si fueran parte la dirección de red. La separación red/host ahora ya no viene marcada solamente por la clase Sirven para establecer una estructura jerárquica. Una red compleja (con subredes) que puede ser vista desde fuera como una sola red. Para indicar donde está la frontera red/host se utiliza un parámetro de 32 bits denominado máscara Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 40

41 Ejemplo de división en subredes Vamos a dividir la red (clase B) en 256 subredes. Red original: 16 bits 16 bits Red ( ) Host Máscara de 16 bits: Red subdividida: 16 bits 8 bits 8 bits Red ( ) Subred Host Máscara de 24 bits: Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 41

42 El problema de la primera y la última direcciones de cada subred Red /16 máscara Si la dividimos con máscara /24 obtenemos 256 subredes, cada una con 256 direcciones. En cada subred: La primera dirección identifica cada subred La última dirección es la de broadcast en esa subred. Para evitar conflictos no se deben asignar a hosts ni la primera ni la última direcciones de cada subred En realidad disponemos pues de 254 direcciones por subred, no 256. Subred Dir. Subred Dir. Broadcast Máscara Rango asignable / / / / Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 42

43 Máscaras que no son múltiplo de 8 Las máscaras de subred pueden no ser bytes enteros. Por ejemplo si usamos dos bits de subred dividiremos la red en cuatro subredes: 16 bits 2 bits 14 bits Subred Host Máscara: Bits subred Subred Máscara Rango asignable 00 (0) / (64) / (128) / (192) / Esta sólo es utilizable si se aplica subnet-zero Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 43

44 Mini-redes Si en vez de usar dos bits de subred los usamos todos menos dos tendremos muchas subredes muy pequeñas: 16 bits 14 bits 2 bits Subred Host Máscara: En el caso de una red clase B obtenemos subredes (16384 si podemos usar subnet-zero) cada una con cuatro direcciones, de las cuales sólo pueden usarse dos. Estas son las redes más pequeñas que pueden hacerse. Se suelen utilizar en enlaces punto a punto. Direcciones de subred (no usar) Direcciones de broadcast (no usar) Subred 1 Subred 2 Subred 3 Subred 4 Subred Subred Primera subred Última subred (usar solo si subnet-zero ) (usar solo si subnet-zero ) Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 44

45 Restricciones de las máscaras Los bits a 1 siempre han de estar contiguos empezando por la izquierda. No está permitida por ejemplo la máscara Los únicos valores que pueden aparecer en cualquier octeto de una máscara son por tanto: Bits de máscara (n) Binario Decimal = = = = = = = = 255 Máscara (n) = máscara (n-1) + 128/2 n-1 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 45

46 Posibles subredes de una red clase C Bits Subred Nº subredes Nº subredes (subnet zero) Bits host Nº hosts Máscara Último byte de la máscara en binario Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 46

47 Subredes de diferentes tamaños A menudo interesa dividir una red en subredes de diferentes tamaños. Para esto se utilizan máscaras de tamaño variable, es decir la parte red y la parte host no son iguales en todas las subredes Aunque las subredes pueden tener diferente tamaño no pueden solaparse La visión que tenemos de las subredes puede variar. Por ejemplo lo que en un sitio de la red se ve como una subred grande puede dividirse en otras más pequeñas cuando nos acercamos Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 47

48 Enrutador Principal Internet Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 48

49 Ejemplo de Subredes de diferentes tamaños Subred Máscara Subred/bits 16 Subredes de 256 direcciones cada una 16 Subredes de 1024 direcciones cada una 3 Subredes de 4096 direcciones cada una Una subred de direcciones Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 49

50 Ejemplo de Subredes de diferentes tamaños Subred Máscara Subred/bits 16 Subredes de 256 direcciones cada una /24 16 Subredes de 1024 direcciones cada una 3 Subredes de 4096 direcciones cada una Una subred de direcciones Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 50

51 Ejemplo de Subredes de diferentes tamaños Subred Máscara Subred/bits 16 Subredes de 256 direcciones cada una / / / /24 16 Subredes de 1024 direcciones cada una / / /22 3 Subredes de 4096 direcciones cada una / / /20 Una subred de direcciones /17 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 51

52 Un router conectando tres LANs IP: Rtr: IP: Rtr: La dirección IP de este host Su gateway por defecto LAN A (Clase B) LAN B (Clase C) El router encamina los paquetes según su dirección de destino. El router podría ser un PC con tres tarjetas Ethernet que tienen asignadas esas direcciones y con capacidad de conmutar paquetes entre ellas (en Linux esto se consigue activando el IP forwarding ). LAN C (Clase C) IP: Rtr: IP: Rtr: IP: Rtr IP: Rtr: Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 52

53 Enrutamiento Cuando un host tiene que enviar un paquete compara la dirección de destino con la suya. Si la parte de red coincide sabe que el destino está en su misma red (es decir en su misma LAN) y le envía el paquete directamente. Si la parte de red no coincide, entonces envía el paquete a su router por defecto (puerta de enlace en windows, default gateway en Linux). El router por defecto se encarga de enviar el paquete a su destino Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 53

54 Dos routers conectando tres LANs LAN A (Clase C) LAN B (Clase C) H2 LAN C (Clase C) H Rtr Rtr X A por A por A por A por A por A por A por A por Tabla de Enrutamiento Ingenua Rtr Rtr Rtr Rtr Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 54 Y

55 Dos routers conectando tres LANs LAN A (Clase C) LAN B (Clase C) H2 LAN C (Clase C) X Rtr X Rtr Rtr A por Y A por Y A por Rtr Las rutas son necesarias para que X e Y sepan como llegar a otras LAN remotas Rtr Rtr Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 55

56 Dos routers conectando tres LANs Cómo convertimos direcciones de máquina a direcciones de redes. Empleando las máscaras. IP Máscara Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 56

57 Host multihomed H LAN B H X Y H Rtr Rtr H2 H Rtr H Rtr LAN A H6 no enrutará paquetes entre A y C porque no es un router (no tiene activado el IP forwarding ). Cuando Y envíe un paquete a H1, H2 ó H5 lo mandará por α. Cuando lo envíe a H3 ó H4 lo mandará por Rtr LAN C Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 57

58 Red mallada (con caminos alternativos) LAN B H A por A por H Rtr X Y A por A por H Rtr H Rtr ping LAN A Z A por LAN C H Rtr Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 58

59 Rutas host La ruta por defecto (A /0 por ) es la ruta más general posible, pues al tener máscara de 0 bits abarca todas las direcciones. Esta ruta sólo se aplica como último recurso, cuando la dirección de destino no encaja en ninguna de las rutas definidas El extremo opuesto a la ruta por defecto son las rutas con máscara de 32 bits. Estas sólo sirven para una dirección de destino concreta, por eso se les llama rutas host. Se suelen utilizar para marcar excepciones, por ejemplo cuando un host esta fuera de su LAN habitual Cuando un router tiene que aplicar la tabla de rutas a un paquete, siempre las ordena por la longitud de su máscara, empezando por la más larga. De este modo se asegura que las rutas host se tratarán en primer lugar y la ruta por defecto en último lugar. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 59

60 Problemas de las Direcciones IP Desperdicio de direcciones por diferentes motivos Direcciones de clase A contienen 17 millones de direcciones, asignadas a una sola empresa o país. Incluso las redes pequeñas generalmente no usan todas las direcciones. Desperdicio por división en subredes. Algunas direcciones reservadas, para uso especial. No sólo las computadoras de escritorio usan direcciones IP Resultado: escasez de direcciones Otro problema: muchas rutas Posibles Soluciones Temporal: CIDR Temporal: NAT/PAT como solución temporal Definitiva: IPv6 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 60

61 Problemas del sistema de clases Problema 1: Tamaños poco adecuados para la mayoría de organizaciones: Clases A hace mucho tiempo que no se asignan. Clases B demasiado grandes para la mayoría de organizaciones Clases C demasiado pequeñas Casi todos optan por pedir clase B, aunque les sobre. Consecuencia: rápido agotamiento del espacio disponible. Solución 1: asignar para las tallas intermedias varias clases C Problema 2: las tablas de rutas crecen mucho más deprisa, Solución 2: asignar grupos de clases C agregables, que puedan referenciarse por una máscara común, de forma que todo el grupo pueda compartir la misma ruta Así se pueden asignar redes de cualquier tamaño, siempre que sea potencia entera de 2 (256, 512, 1024, etc.) Este mecanismo se aplica no solo al rango de clase C sino también al rango libre de clase A y B. En la práctica significa abolir el sistema de clases Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 61

62 Subredes Dividen una red en partes mas pequeñas. Nivel jerárquico intermedio entre red y host Roba unos bits de la parte host para la subred. Permite una organización jerárquica. Una red compleja (con subredes) es vista desde fuera como una sola red. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 62

63 Subredes Dividamos la red (clase B) en cuatro subredes: Subred Host Máscara: Bits subred Subred Máscara Rango 00 (0) (64) (128) (192) Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 63

64 Superredes Red Host Superredes Subredes Las superredes se definen mediante máscaras, igual que las subredes Ej.: Red /21 (máscara ) Incluye desde hasta => 2048 direcciones También se puede partir en trozos más pequeños partes de una clase A (de las que quedan libres). Por eso esta técnica se llama CIDR (Classless InterDomain Routing). Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 64

65 Direcciones IP (Formatos) Clase A B C D E 32 bits 0 Red(128) Host ( ) 10 Red (16384) Host (65536) 110 Red ( ) Host (256) 1110 Grupo Multicast ( ) 1111 Reservado Rango Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 65

66 CIDR IETF introduce en 1993 el Enrutamiento Interdominio sin Clases (Classless Interdomain Routing, CIDR) Se permite cualquier cantidad a.b.c.d/x Permite contruir subredes a placer dentro de un dominio administrativo de una red. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 66

67 Sistema sin clases o classless (I) Supongamos que una organización necesita 2048 direcciones. Le damos la red /21 (máscara ) De este modo una ruta es suficiente para acceder a toda la red Esto incluye ocho redes clase C, desde la /24 hasta la /24 Cuando se aplica al rango de clase C el sistema classless equivale a mover hacia la izquierda la separación red/host. Cuando hacíamos subredes lo movíamos hacia la derecha, por eso a veces esto se conoce como hacer superredes : Red Superredes Subredes Host Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 67

68 Sistema sin clases o classless (II) El sistema classless no afecta a las clases D y E, que mantienen el mismo significado El sistema classless se definió en el RFC 1466 en 1993 como CIDR (Classless InterDomain Routing) El RFC 1466 establecía además un sistema de asignación de direcciones con criterio geográfico (hasta entonces se aplicaba un criterio cronológico) Cada RIR tiene un rango de direcciones que reparte entre los ISPs que lo solicitan. A su vez los ISPs dan direcciones a sus clientes siguiendo criterios geográficos, etc. De esta forma se reduce aún más el tamaño de las tablas de rutas. Este problema era al menos tan importante como el del agotamiento de direcciones Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 68

69 CIDR (RFC 1466) La asignación inicial de direcciones a los RIR según CIDR era la siguiente: Multi regional: Europa: Otros: Norteamérica: Centro y Sudamérica: Anillo Pacífico: Otros: Así se pueden ir agrupando entradas en las tablas de rutas La agrupación geográfica de direcciones reduce el número de entradas en las tablas de rutas (esto es lo que desde hace mucho tiempo se viene haciendo en la red telefónica) Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 69

70 Asignación de direcciones y tarifas de APNIC En RIPE lo mínimo que se asigna son redes /20 (4096 direcciones) Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 70

71 Evolución de la tabla de rutas de Internet Puesta en marcha de CIDR Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 71

72 Actual reparto de direcciones IPv4 (Clase A) 0-2 Reservado IANA 3 General Electric 4 BBN 5 IANA Reservado 6 Army Info.Sys.Ctr. 7 IANA Reservado 8 BBN 9 IBM 10 IANA Privado 11 DoD Intel Inf. Syst. 12 AT&T 13 Xerox 14 IANA Publico 15 HP 16 DEC 17 Apple 18 MIT 19 Ford 20 Comp. Sci. Corp. 21 DDN-RVN 22 Def. Inf. Syst. Agen. 23 IANA Reservado 24 ARIN 25 Royal Sign.&Radar 26 Def. Inf. Syst. Agen. 27 IANA Reservado 28 DSI-North Def. Inf. Syst. Agen. 31 IANA Reservado 32 Norsk Informasjons. 33 DLA Syst. Aut. Ctr 34 Halliburton Comp. 35 MERIT Comp. Net IANA Reservado 38 Perf. Syst. Int. 39 IANA Reservado 40 Eli Lili & Company IANA Reservado 43 Japan Inet 44 Am.Radio Dig.Com. 45 Interop Show Net. 46 BBN 47 Bell-Northern Res. 48 Prudential Sec. Inc IANA 51 Dept. Soc. Sec. UK 52 DuPont de Nemours 53 Cap Debis CCS 54 Merck & Co. 55 Boeing Comp. Serv. 56 US Postal Serv. 57 SITA IANA Reservado 61 APNIC 62 RIPE NCC ARIN IANA Reservado RIPE NCC IANA Reservado Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema Varios Registros RIPE NCC 196 Variso Registros 197 IANA Reservado 198 Varios registros ARIN 201 Res. Cent-Sud Amer APNIC ARIN APNIC RIPE NCC US DOD 216 ARIN 217 RIPE NCC APNIC IANA Reservado

73 Evolución de direcciones en IP 5 bits (RFC 1) 6 bits TCP 32 bits (RFC 675) 8 bits 63 hosts en ARPANET IP 32 bits (RFC 760) Clases A, B, C (RFC 790) CIDR (RFC 1518,1519) IPv6 (RFC 1883) RIPE ARIN LACNIC DDN NIC APNIC Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 73

74 Solución temporal NAT/PAT Como solución temporal, muchas redes usan una sola dirección pública, y dentro de su red usan direcciones privadas en los rangos: Un servidor NAT/PAT traduce las direcciones privadas a direcciones públicas. Esto resulta en algunas restricciones tecnológicas. (Nota: Las direcciones privadas ya no son únicas en el mundo.) Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 74

75 NAT Básico Una sola dirección pública El router recibe el paquete y cambia la dirección origen (O) con la dirección pública (P) y reenvía el paquete al destino (D) Inserta una entrada en su tabla dinámica D -> O Recibe el paquete de vuelta, busca la dirección remota en su tabla (D), cambia la dirección destino (P) por la original (O) Origen Destino P D XXX Tabla P - O Origen Destino O D XXX Internet dirección traducida dirección Red privada Servidor NAT Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 75

76 NAT Utiliza un rango de direcciones públicas para traducir Cada nuevo paquete saliente con dirección origen O 1, O 2,O n es traducido en P 1, P 2,P n etc Permite que n máquinas internas accedan a un mismo servidor simultáneamente Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 76

77 NAT Se configura una relación fija entre una dirección privada y una pública Generalmente sólo es necesario cuando se quiere proveer un servicio desde la red interna Los puertos no tienen que coincidir necesariamente Ej: :80 -> :8080 Los firewalls suelen usar esta técnica Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 77

78 NAT / PAT NAT Cuando hay suficiente número de direcciones IP se hacen traducciones 1 a 1. PAT Cuando hay un número insuficiente de direcciones IP disponibles para traducir todos las direcciones Internas (inside addresses) : : Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 78

79 NAT Inside network Outside network La Traducción de Direcciones de Red (NAT) cambia las direcciones IP en el encabezado IP. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 79

80 Concepto básico de PAT La Traducción de Direcciones de Puertos (PAT) extiende a NAT de uno a uno a varios a uno asociando el puerto orígen con cada flujo. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 80

81 Beneficios de NAT NAT reemplaza la dirección origen con una dirección enrutable permitiendo a hosts con direcciones privadas acceder a internet. NAT provee de conectividad transparente, escalable y bidireccional entre distintas oficinas de la misma empresa. NAT elimina la necesidad de reasignar números a los hosts al cambiar de ISP o de esquemas de direccionamiento. NAT fortalece la privacidad de la red puesto que las direcciones asignadas se encuentran ocultas. Lo que reduce la posibilidad de un escaneo de puertos efectivo en la red. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 81

82 Problemas y Limitaciones de NAT/PAT Protocolos que incluyen direcciones IP y números de puerto en su campo de datos ICMP (Destination Unreachable) FTP (incluye dirección y puerto del cliente para conexión de datos) H.323, SIP (videoconferencia, VOIP) RealAudio SNMP en algunos casos X-Windows Las nuevas implementaciones resuelven algunos de éstos problemas El router tiene que inspeccionar el contenido del paquete IP (más carga de procesamiento) Origen Destino Nat/Pat Origen Destino IP Priv: A IP Pub: G IP Priv: A Header Payload Tail IP Pub: B IP Pub: G IP Priv: A Header Payload Tail Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 82

83 Problemas y Limitaciones de NAT/PAT No puede ser usado por: Protocolos que requieren un canal separado de retorno. Protocolos que cifran las cabeceras TCP Aplicaciones que usan especifícamente la dirección IP original por razoness de seguridad. Origen Destino IP Priv: A IP Pub: G IP Priv: A Header Payload Tail Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 83

84 Utilidad de las direcciones privadas A B NAT: Network Address Translation (Traducción de direcciones) Internet Empresa X NAT Empresa Y Rtr Rtr X e Y montan redes IP aisladas. X decide utilizar direcciones privadas. Y utiliza direcciones públicas Rtr Rtr Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 84

85 IPv6 Más direcciones Son direcciones de 16 bytes, o 128 bits. Hay ó direcciones en total: Se escogió ese tamaño para tener múltiples niveles de jerarquía. Los números se escriben en hexadecimal Las partes de la dirección IPv6 El tamaño brinda la posibilidad de definir más opciones, incluyendo seguridad de datos, y la posibilidad de añadir extensiones eventualmente Problemas para la implementación; situación actual Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 85

86 Forma de escritura Se decidió escribir los números en notación hexadecimal. Se usan 16 dígitos, del 0-9 y del A-F. Un número IPv6 típico podría ser: 2501:3FB2:0002:0001:0000:0000:0000:0003 Esto se puede abreviar, eliminando los ceros a la izquierda de cada grupo: 2501:3FB2:2:1:0:0:0:3 O también: 2501:3FB2:2:1::::3 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 86

87 Direcciones mixtas Una notación alternativa cuando se trabaja con redes IPv4 e IPv6 x:x:x:x:x:x:d.d.d.d 0:0:0:0:0:0: :0:0:0:0:FFFF: Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 87

88 Direcciones IPv6 que son IPv4- compatible El RFC 2373 establece la forma en la que algunos dispositos de red pueden armar una dirección IPv6 a partir de una IPv4 para hacer tunnelling. 80 bits bits IPv4 address Direcciones de equipos que soportan IPv6 80 bits bits FFFF IPv4 address Direcciones de equipos que no soportan IPv6 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 88

89 IPv4 -> IPv6 - Tunnelling Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 89

90 IPv4 -> IPv6 - Tunnelling Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 90

91 IPv4 -> IPv6 Cómo pueden coexistir IPv4 e IPv6 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 91

92 IPv4 -> IPv6 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 92

93 IPv4 -> IPv6 Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 93

94 Las partes de la dirección IPv6 Bits Uso Tipo de dirección Autoridad de nivel superior Reservado ISP Compañía Host Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 94

95 Partes de la dirección (cont.) El tipo de dirección es 001 (en binario) para las direcciones que se asignan a equipos individuales (en realidad, a interfaces ). La autoridad de nivel superior es el primer nivel de organización que concede direcciones (podría ser un país). Reservado podría ser asignado, en un futuro, a la organización de nivel superior, o al ISP. ISP puede tener jerarquías (ISPs pequeños dependen de ISPs grandes). (ISP significa proveedor de servicio Internet o Internet Service Provider) Con 64 bits, cualquier compañía dispondría de más direcciones públicas de las que actualmente hay en todo el Internet. Esto le facilita dividir su red cómodamente, en una forma jerárquica. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 95

96 Clases de direcciones IPv6 (RFC 2373, 7/1998) Prefijo (binario) Uso Reservado (incluye IPv4) No asignado Direcciones OSI NSAP Direcciones IPX de Novell Netware , , 0001 No asignado 001 Direcciones globales unicast agregables 010, 011, 100, 101 No asignado 110, 1110, , No asignado , No asignado Direcciones privadas para enlaces Direcciones privadas Direcciones multicast Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 96

97 3 Direcciones unicast agregables en IPv6 13 FP TLA Res NLA SLA Interface ID Topología pública Parte red Formato estándar Topología de organización Interfaz Parte host 3 13 FP TLA Sub TLA Res NLA SLA Interface ID Topología pública Parte red Formato RIPE Topología de organización Interfaz Parte host RIPE 16 bits (2001) RedIRIS 19 bits (0720) UV 13 bits (1014) Interno 16 bits FP: Format Prefix (siempre 001) TLA: Top Level Agregator NLA: NExt Level Agregator SLA: Site level Agregator Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 97

98 Situación actual de IPv6 Red experimental a nivel mundial (6Bone) desde 1995 mediante túneles. Las principales redes académicas del mundo participan en 6Bone. Decepción respecto a las expectativas que había en La mayoría de las mejoras de IPv6 se han incorporado por un proceso evolutivo en IPv4 Fabricantes e ISPs han mostrado poco (o nulo) interés por IPv6. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 98

99 Mejoras recientes en IPv4 (o porqué no ha tenido más éxito IPv6) Direcciones: NAT (Network Address Translation), Proxies, Cortafuegos, direcciones privadas (RFC 1918). Reducción tablas de routing: CIDR (RFC 1817, 8/1995) Seguridad: IPSEC (RFC 2410, 11/1998). Calidad de Servicio: Intserv (RFC 1633, 6/1994) y Diffserv (RFC 2475, 12/1998) Multicast: ámbito administrativo: RFC2365 (7/1998) Movilidad: DHCP (RFC 1534) y soluciones propietarias Autoconfiguración: DHCP Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 99

100 Opciones adicionales IPv6 tiene opciones adicionales. Tiene opciones de seguridad por ejemplo, se puede encriptar (codificar) parte de los datos, o todos los datos, que se transmiten. También se puede autenticar (confirmar el origen), con o sin encriptación. Tiene flexibilidad para agregar opciones adicionales. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 100

101 Situación actual (1) En 1991 se comenzaron a ver los problemas con IPv4: escasez de direcciones, y tablas de redes demasiado grandes. Se comenzó a trabajar en el desarrollo de IPv6 durante los próximos años. Mientras tanto se introdujeron NAT y CIDR, que permiten extender la vida útil de IPv4 - pero sólo por un tiempo. Un problema para la implementación completa es que se tienen que cambiar equipos. A algunos ISPs, esto le podría costar millones de dólares. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 101

102 Situación actual (2) Varias organizaciones se están preparando para usar eventualmente IPv6. Por ejemplo, el Departamento de Defensa de los EE.UU. quiere estar completamente preparado para IPv6 en 2-3 años. (2008) Líderes industriales, entre ellos Cisco Systems, están promoviendo el cambio hacia IPv6. Se pueden usar ambos sistemas por un tiempo. Una posibilidad es tunelizar mensajes IPv6 dentro de mensajes IPv4. Así, podría pasar por ISPs que todavía no han cambiado al nuevo sistema. En resumidas cuentas, no hay una fecha fija para la transición. Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 102

103 Lecturas Adicionales Tanenbaum. Redes de Computadores. Capítulo 5 Seciones 5.6.1, y Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 103

104 FIN Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 104

105 Especificación de la máscara Se especifica la máscara: En las direcciones de interfaz (host o router). Si el equipo tiene varias interfaces cada una debe tener una dirección diferente, la máscara pues ser la misma o no Al configurar una ruta, para indicar a que ámbito o rango de direcciones se aplica No se especifica máscara: Cuando se indica el router por defecto en un equipo (host o router) Cuando se indica la dirección de destino en una ruta Los paquetes IP no llevan escrita en la cabecera ninguna máscara, solo llevan la dirección de destino Prof. Ricardo Gonzalez Redes de Computadores Tema2 105