Modelo TCP/IP. Página 1. Modelo TCP/IP

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1 Modelo TCP/IP Página 1

2 Índice: Página 1.-Introducción 3 2.-Arquitectura TCP/IP 3 3.-Protocolo IP 8 4.-Direccionamiento IP 9 5.-Otros Protocolos de la capa de Red Ejercicios Protocolos de resolución de direcciones. 14 Página 2

3 1.-Introducción Cuatro son las razones técnicas principales que justifican el crecimiento exponencial de Internet. Todas se sustentan en el modelo TCP/IP. 1.- TCP/IP es un estándar abierto. 2.- TCP/IP es independiente de la tecnología utilizada en los niveles inferiores, se sustenta sobre cualquier tipo de red. (ATM, RDSI, X25, Ethernet, etc...). 3.- La principal característica de TCP/IP es su interoperatividad, es decir fué concebido para interconectar sistemas heterogeneos. 4.- Las direcciones asociadas a los computadores que forman internet son universales, siendo reconocidas en todo el mundo. 2.-Arquitectura TCP/IP El nombre de TCP/IP hace referencia a los protocolos más conocidos de este modelo, pero son más los protocolos utilizados, y más las aplicaciones utilizadas. En comparación con OSI: OSI Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Física TCP/IP Aplicación Tranporte Red Red Subyacente Página 3

4 Aplicación TCP Aplicación UDP Estructura básica de la familia de protocolos TCP/IP, donde vemos la interacción de la capa de APLICACIÓN con los protocolos de la capa de TRANSPORTE, y a su vez con capa de RED. IP Red Física En la capa de RED FÍSICA están englobados las subcapas LLC, MAC y Física de la red en concreto que estemos tratando, que puede ser distinta en cada caso. En este punto es donde se conecta con el estándar IEEE, y donde pondremos la red que necesitemos. Página 4

5 Vemos cada capa: 1.-APLICACIÓN: Capa que implementa servicios de usuario, tales como: correo electrónico (SNTP), transferencia de ficheros (FTP), transferencia de hipertexto (HTTP), nombres de dominio (DNS), etc TRANSPORTE: Capa extremo a extremo que involucra exclusivamente a los puntos finales y donde básicamente se ofrecen dos tipos de servicios: Orientado a Conexión Fiafle: Uso de TCP (con control de flujo, control de congestión, conexión y de errores). No Orientado a conexión, No Fiable: Uso de UDP 3.-RED (o INTERNET): Capa inferior donde se ofrece un Servicio no Orientado a Conexión y no Fiable mediante el protocolo IP, opera salto a salto y tiene como misión principal la interconexión de diferentes (sub)redes que componen Internet y el encaminamiento de los datos sobre ellas. Página 5

6 Como hemos dicho TCP/IP es independiente de la tecnología de la red subyacente, pudiéndose implementar sobre cualquier LAN o WAN ya existente. Para que esto sea posible se recurre a protocolos característicos que hacen la función de interfaz entre IP y la capa inferior sobre la que se sustenta. Éste es el objetivo de los protocolos ARP y RARP que veremos más adelante, y del PPP ya visto. El encapsulado TCP/IP es lo mismo que en cualquier otra red, los datos van pasando de capa en capa de forma que la entidad correspondiente en cada capa le añade a su cabecera pertinente: Datos usuario Cabecera Datos usuario Aplicación Cabecera PDU Aplicación Tranporte: Segmento TCP/Datagrama UDP Cabecera PDU Transporte Red: datagrama IP Cabecera Datagrama IP Capa inferior Página 6

7 La pila de protocolos TCP/IP la podemos esquematizar en la siguiente figura, donde vemos el protocolo más importante el IP de la capa de Red y los TCP y UDP de la capa de Transporte. Vemos también algunos protocolos de la capa de Aplicación tales como el FTP (protocolo de transferencia de ficheros) el SMTP (correo electrónico), el HTTP (transferencia de hipertexto), etc... Página 7

8 3.-Protocolo IP. IP fué desarrollado para interconexión de redes heterogeneas. Tiene las siguientes características: -S.N.O.C.- Servicio No Orientado a Conexión, basado en el envío de Datagramas. -No fiable.- No realiza ni control de errores ni de flujo sobre los datos transmitidos. -IP.- Protocolo de mínimo esfuerzo, es una ventaja pues se reduce así la carga computacional a implementar en la subred, la subred se sólo se limita a retransmitir los paquetes. Es evidente que es responsabilidad de las capas superiores proporcionar fiabilidad a las comunicaciones. A diferencia del X.25 en IP sólo se considera un tipo de paquete: (cabecera hasta Relleno) Página 8 Relleno Datos

9 Pregunta de examen: para qué tiene un campo de chequeo, si hemos dicho que no se comprueban errores? Dentro de los campos anteriores destacamos los siguientes: Versión: En esto momentos estamos en laversión Ipv4, pero la Ipv6 ya está definida aunque aún no se ha establecido en Internet. Chequeo:Campo de comprobación de errores correspondientes sólo a los campos de la cabecera del paquete. Direcciones origen y destino: Campos de 32 bits cada uno. Son necesarios dada la naturaleza de Datagrama de los envíos. Relleno: La longitud total de la cabecera del paquete IP debe ser múltiplo de 32 bits, por eso en este campo de longitud variable se introducen tantos ceros como sean necesarios. 4.-Direccionamiento IP. Algo importante son las direcciones de los host. La principal característica de éstas es su naturaleza software (lógica) frente a la hardware (física) utilizada en la capa MAC, esto significa que si cambiamos el emplazamiento de una estación, también hemos de modificar la dirección IP asiciada (esto no es cierto si el cámbio de localización se hace dentro de la misma subred). Así, si un dispositivo de red tiene más de una conexión (ej: un puente) también debe tener más de una dirección IP asociada, una por conexión. Página 9

10 Hemos visto que las direcciones IP tienen una longitud de 32 bits, los dividimos en 4 octetos separados por puntos (ej: ). Podemos decir que las direcciones IP son jerárquicas, puesto que hay una parte de 32 bits que indica en el host, y otra parte que indica la red. Existen 5 clases de direcciones IP, diferenciadas por el número de bits que se dedican para indicar el host y la red. (todo en la versión del protocolo Ipv4 ): Página 10

11 Clase A: 7 bits de Red y 24 bits de Host 128 redes posibles host por cada red. Clase B: 14 bits de Red y 16 bits de Host redes host por cada red. Clase C: 21 bits de Red y 8 bits de Host. Clase D: Dirección multidestino. Clase E: Reservado para uso futuro. El la actualidad está casi agotado el espacio de direcciones deinternet, lo que ha motivado el desarrollo de direcciones IP de 128 bits frente a los de 32 de ahora. Situaciones Especiales. red=0 significa esta red. No es válida como dirección IP. Así la red de clase A va de 1 a 127. Se usa en el proceso de arranque de un host o dispositivo. red=0 y host=0 significa este host. No es válida como dirección IP. host= significa difusión para la red indicada. No es válida como dirección IP origen red=11..1, host=11..1 significa difusión a la red local. No es válida como dirección IP origen. 127.x.x.x significa autobucle. No debe aparecer asignada a una red. Página 11

12 Además de estos casos particulares, tenemos que mencionar direcciones IP privadas, válidas como direcciones origen y destino en una internet corporativa (LAN) pero no en Internet como tal. Así se encuentran reservados los rangos: Clase A Clase B Clase C 5.-Otros Protocolos de la capa de Red. 1.-ARP y RARP: Como IP se implementa sobre cualquier tipo de red, el modelo TCP/IP no considera direcciones físicas correspondientes a la capa MAC. Así es necesario la conversión de unas en otras a fin de posibilitar la transmisión de los paquetes IP en tramas MAC. Esto lo hacen los protocolos ARP (Address Resolution Protocol) y RARP (Reverse Address Resolution Protocol). 2.-ICMP: Como IP no lleva a cabo control de errores de la transmisión, es necesario controlar situaciones de error en la subred. Este control se realiza con el protocolo de mensajes de control de internet ICMP (Internet Control Messajes Protocol) que encapsulado sobre IP pertenece a la capa de Red. 3.-RID, OSPF, BGP: Actualización de las tablas de encaminamiento en los nodos de la subred. Se realiza mediante un esquema distribuido jerárquico y se implementa con protocolos como RID (Routing Information Protocol), OSPF (Open-Shortest Path First) y BGP (Border Gateway Protocol). Página 12

13 6.-Ejercicios. Ejercicio1: Encuentre el identificador de red y de estación en las siguientes direcciones IP: a) b) c) d) e) Ejercicio2: encuentre la dirección de red de cada una de las direcciones anteriores. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de asignación de direcciones IP a interfaces en una intranet. Hay 3 redes LAN Ethernet con direcciones privadas clase B tipo x.x. A los host se los asigna una única dirección, mientras que a los dispositivos de encaminamiento se les asigna tantas direcciones IP como interconexiones a red. Mencionar que R2, una de sus interfaces pertenece a una red en el dominio de internet, la cual constituirá la ruta a y desde el exterior. R2 deberá implementar algún esquema de traducción de direcciones IP si deseamos que los distintos host de la intranet accedan a Internet haciendo uso de direcciones IP válidas. Página 13

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15 7.-Protocolos de resolución de direcciones. Los paquetes IP deben encapsularse en la PDU de la capa inferior. Si tenemos una Ethernet, por ejemplo, el encapsulado se hará sobre la capa LLC, que a su vez se encapsulará en la trama MAC. En este punto hemos de señalar que la transmisión sebre la red precisa de la especificación de las direcciones hardware de las estaciones origen y destino, no de las direcciones IP. Es necesario pues, usar un método que lleve a cabo la traducción de direcciones IP a direcciones físicas y viceversa. El protocolo de resolución de direcciones ARP (Address Resolution Protocol, RFC 826) permite la obtención de la dirección hardware de un host a partir del conocimiento de su dirección IP. Página 15

16 Supongamos que B desea transmitir hacia D pero no conoce su dirección Ethernet, sólo la IP, entonces procederá como sigue: a) B sifunde (broadcast) una consulta ARP a todos los hots (trama MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF) preguntando por aquel cuya dirección IP se especifica, fig a. b)el host que posea esa dirección (D en nuestro ejemplo) emitirá una respuesta ARP indicando su dirección hardware, fig b. Haciendo uso de una memoria caché, almacenará las direcciones donde su consulta previa evitará difusiones de petición de resolución de direcciones física-ip ya conocidas. También puede que necesite realizar el caso contrario, es decir, obtener su dirección IP a través de su dirección hardware. Se usa para ello el Protocolo de Resolución de Direcciones Contrario RARP (Reverse Adderess Resolution Protocol, RFC 903). Esta operación se realiza por host sin disco que arrancan remotamente y, por tanto, no tienen dirección IP. Supongamos que B arranca de manera remota y debe conocer su dirección IP, los pasos a seguir serían: a) B difunde una consulta RARP a todos los host preguntando por la dirección IP del host cuya dirección hasrware se especifica, la suya. Fig a. b) El host que conozca dicha información emitirá una respuesta RARP indicando la dirección IP solicitada. Fig c. Para evitar una avalancha de respuestas, una estación omite su respuesta si detecta que otra ya la ha emitido. Página 16