Introducción y Modelos de Servicios de Red. Ing. Camilo Zapata Universidad de Antioquia

Transcripción

1 Introducción y Modelos de Servicios de Red. Ing. Camilo Zapata czapata@udea.edu.co Universidad de Antioquia

2 La Capa de Red, (o Capa de Internet) proporciona una comunicación de host a host, esto es, de Equipo Terminal a Equipo Terminal. Conocer cómo la Capa de Red implementa el servicio de comunicación hots a host es nuestro tema de estudio!!

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4 Algunas funciones de la Capa de Red Determinación de Ruta Enrutamiento Establecimiento de llamada

5 Gracias!!!

6 El Protocolo Internet (IP).

7 Interconexión.? Que dispositivo utilizar? El dispositivo debe entender los diferentes protocolos de Capa de Enlace de Datos y servir de traductor entre ellos!!!?

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9 Capa de Internet. Consta de 3 elementos principales: Protocolo de capa de red. Determinación de ruta. Direccionamiento. Campos de la PDU. Internet Protocol (IP). Cual es el camino que debe tomar un paquete para llegar a su destino? Mecanismo de información de errores. ICMP.

10 Direccionamiento IPv4. Un host suele tener un solo punto de enlace con la red. Un router dispone de más de una interfaz. Técnicamente hablando, la dirección IP se asocia a la interfaz y no al host o router. Cada dirección IP tiene un tamaño de 32 bits. Cuantas direcciones IPv4 existen?

11 Se escriben en notación decimal con punto. en decimal: en binario Cada interfaz de cada host o router de toda Internet debe tener una dirección IP globalmente ÚNICA.

12 Cierta parte de la dirección IP de cada interfaz vendrá determinada por la red a la que se conecta. NetID HostID

13 Recordemos que por cada interfaz tenemos una direccion IP!!!

14 Que hay en común?

15 Cuantas redes IP hay?

17 Y que es un segmento?

18 Dirección IP de RED y MASCARA DE RED / / /24

19 Qué es una Máscara de Red? Número de 32 bits. Similar a una dirección IP pero con una funcion totalmente diferente. Si se le mira en binario, está compuesta por consecutivos de ceros o unos. Los bits a cero indican posiciones de bits de host. Los bits a uno indican posiciones de bits de red.

20 La definición de red IP no se restringe a segmentos ETHERNET que conecten diversos host con la interfaz de un router...

22 Clases de direcciones IP

23 Clases de direcciones IP La idea que se esconde detras de las distintas clases es la de crear redes de varios tamaños adecuados para empresas diferentes. CLASE A A CLASE B CLASE C CLASE D CLASE E A A A A

24 El requisito de que el tamaño de la porción de red de cada dirección IP fuera exactamente uno, dos o tres bytes daba problemas con el tamaño de las redes.

25 CIDR, Classless Interdomain Routing La parte de red, NetID, puede tener cualquier tamaño. Ejemplo a.b.c.d/x x es el numero de bits iniciales que constituyen el NetID.

26 Direcciones IP NO REGISTRADAS Estas direcciones NO se asignan a ninguna red registrada y por lo tanto las puede utilizar cualquier organización. CLASE A a CLASE B a CLASE C a

27 Direcciones IP especiales Existen otras direcciones IP no asignadas a redes registradas porque poseen un cometido especial. Todos los bits a Todos los bits a Todos los bits de host a Todos los bits de host a Todos los bits de red a Primer octeto a

28 Unicast, Broadcast, Multicast La mayoría de las direcciones IP se refieren a un sólo destinatario: unicast.

29 Broadcast todos los bits a uno. Estas direcciones no son válidas como dirección IP de origen. Tipos de broadcast: Limitado. Dirigidos a una red. Dirigidos a una subred.

30 Multicast

31 Multicast Cada grupo está representado por un número de 28 bits, incluido en una dirección de clase D. De este modo, las direcciones de grupos de multicast es a

32 Un protocolo orientado a conexión puede usar direcciones de broadcast o multicast?

33 Formato de un paquete IP

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45 Fragmentación IP No todos los protocolos de capa de enlace de datos pueden llevar paquetes del mismo tamaño. La cantidad máxima de datos que puede portar un paquete de la capa de enlace de datos se denomina MTU. El resultado de una fragmentación se conoce como fragmento.

46 Fragmentos IP Necesita enviar un datagrama de 4000 bytes 20 bytes header IP 3980 bytes payload IP La MTU del otro enlace es de bytes 1480 bytes

47 A B

48 A B El reensamblado se hace solo en los sistemas finales!!!

49 Fragmentos IP Fragmento Bytes ID Desplazamiento Indicador 1 fragmento 1480 bytes 38 Desplazamiento = 0 Indicador = 1 2 fragmento 1480 bytes 38 Desplazamiento = 1480 Indicador = 1 3 fragmento 1020 bytes 38 Desplazamiento = 2960 Indicador = 0

50 Desplazamiento de un paquete IP desde su origen hasta su destino

51 Desplazamiento de un paquete IP desde su origen hasta su destino C D Qué ocurre cuando A se quiere comunicar con: B E B E A F

52 Una vez A ha creado el paquete IP. Cómo consigue la capa de red mover el paquete desde el origen al destino?

53 Tabla de Enrutamiento La determinación de una ruta se toma con base a la tabla de enrutamiento, la cual dispone de información limitada pero suficiente para permitir la interconexión de todas las redes. Destino Mascara Gateway Interfaz eth0

54 Desplazamiento del paquete IP dentro de una red IP. Tabla de Enrutamiento de A C Destino Prox_Salto Qué ocurre cuando A se quiere comunicar con B? D B E A F

55 Desplazamiento del paquete IP dentro de una red IP. C D Qué ocurre cuando A se quiere comunicar con E? B E A F

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57 Direccionamiento IP.

58 La clave para entender el direccionamiento IP está en entender la manera como el dispositivo percibe realmente este concepto. Para esto es de suma importancia la matemática binaria.

59 Matemática Binaria En el sistema binario solo existen dos valores: 0 y 1. Qué representación en decimal tiene el siguiente valor binario? x8 + 1x4 + 0x2 + 0x1 = 12 Tener presente la fórmula 2n, donde n es la posición que ocupa el bit.

60 Estructura IP Las direcciones IP se componen de: NetID y HostID. Tenemos: Direccion IP > Mascara de Red > Cual es la dirección IP de Red?

61 El resultado de la operación AND entre la dirección IP y su máscara de red da como resultado el NetID.

62 Que ocurre cuando A se quiere comunicar con... C * Qué ocurre cuando A se quiere comunicar con B? * Qué ocurre cuando A se quiere comunicar con E? D B A E F

63 Cuando A se quiere comunicar con B Información IP de A: Información IP de B:

64 Cuando A se quiere comunicar con B Conclusión: Por tener el mismo NetID, el nodo A entrega el tráfico por conmutación!! La pila de protocolo exige tener la dirección IP y la dirección MAC del destino. Cómo obtener la MAC de B? ARP

65 Cuando A se quiere comunicar con E Información IP de A: Información IP de E:

66 Conclusión: Por tener NETID diferentes, el nodo A entrega el tráfico por enrutamiento!!. El nodo A observa su tabla de enrutamiento y concluye que debe entregarle el tráfico a su Puerta de Enlace Predeterminada

67 Tabla de Enrutamiento de A Destino Prox_Salto C D B A E F

68 División en Subredes Se llama división en subredes al hecho de dividir una red grande en componentes más pequeños y manejables. Entre las direcciones IP clase B y C hay una enorme diferencia. Lo mismo entre A y B. Es posible tener en Red LAN con usuarios?

69 Al usar la máscara de red se pueden robar bits de la parte del HostID de la dirección IP y asignarselos a la parte del NetID. De esta manera tendremos más redes pero con menor número de host por red.

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71 Para determinar cuantas subredes y hosts se obtienen con una determinada combinación de dirección IP/mascara de red se necesita: Obtener la dirección IP y la máscara POR DEFECTO en binario. Trazar una primera linea, linea de red, despues del último 1 de la máscara. Determinar cuantos bits son necesarios para lograr las subredes requeridas. Trazar una segunda linea, linea de subred.

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73 En cada octeto solo tenemos 9 combinaciones binarias válidas = = = = = = = = = 255

74 Ejemplo A la empresa Zapatos S.A. le han asignado un bloque de direcciones IP clase C /24. Cuenta con 6 oficinas distribuidas en varias ciudades asi: Med Bgta Cali B/quilla Cucuta Sta Marta Cada oficina cuenta con 28 empleados. Como administrador de la red, debe proporcionar el direccionamiento IP más apropiado para esta empresa!!

75 Cual es la dirección IP? Cuantas Redes/Subredes se necesitan? /24 6 redes/subredes Cuantos nodos por Red/Subred? 28 nodos

76 MEDELLIN SANTA MARTA BOGOTA B/QUILLA CALI CUCUTA

77 /24 Si miramos el último octeto en binario tenemos: Según esta máscara los tres primeros octetos forman el NetID y el cuarto octeto forma el HostID Recuerde que la idea es robarle bits al HostID para asignarselos al NetID. Recuerde la fórmula 2n

78 Si le robo 3 bits al HostID, tendremos: 23 = 8 Subredes. 25 = 32 Nodos por cada Subred. Así, el último octeto de la máscara será:

79 IP = /27 MASK = Con esta nueva máscara tenemos 8 subredes y por cada una de estas subredes tenemos 32 nodos. Cuales son estas 8 subredes? Cual es el rango de direcciones IP de cada una de las subredes?

80 Cuales son las 8 combinaciones posibles = = = = = = = = 224

81 Tomemos el segundo caso!! El mínimo valor posible es en decimal El máximo valor posible es en decimal

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83 Dirección IP de Red Direción IP de Broadcast

84 Realmente la fórmula es 2n 2. Por lo tanto tenemos 6 subredes y por cada una de esas 6 subredes tenemos 30 nodos.

85 Rango de direcciones IP que se pueden asignar a los nodos

86 Atajos. Buscar el octeto interesante. Buscar el intervalo restando el octeto interesante de 256. Empezar a calcular el intervalo de cada subred empezando por cero en el octeto interesante. Eliminar las SUBREDES primera y última y las direcciones IP primera y última para cada subred.

87 Gracias!!!

88 IPv6.

89 Por qué IPv6? IPv4 se está agotando!!! Los diseñadores aprovecharon para cambiar y/o aumentar algunos detalles de IPv4. Aparece IPng, el resultado fue IPv6.

90 Formato del paquete IPv6

91 Direcciones de 32 bits a 128 bits!!! Cabecera de tamaño FIJO de 40 bytes!!! Etiquetado de Flujo y prioridad!!!

92 IPv4 vs IPv6 NO HAY IPv6. fragmentación/reensamblado Suma de Comprobación de la cabecera. Opciones. en

93 La adopción de IPv6 ha sido lenta!!! Por qué? CIDR NAT DHCP

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95 ICMP.

96 Internet Control Message Protocol D C A E Y X Z B F

97 ICMP. IP es un protocolo poco confiable para la entrega de paquetes de red: Mejor esfuerzo IP no cuenta con ningun proceso incorporado para garantizar la entrega de paquetes en caso de que se produzca un problema de comunicación. ICMP es el componente TCP/IP que corrige la limitación de IP.

98 ICMP Es un protocolo de NOTIFICACIÓN de errores. Cuando se produce un error en la entrega de paquetes se usa ICMP para NOTIFICAR de dichos errores a la fuente de dichos paquetes.

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100 Los mensajes ICMP se encapsulan en paquetes IP. Los informes de error pueden generar más informes de error?

101 Formato de un mensaje ICMP.

102 Tipos de mensaje ICMP. 0 3 Respuesta de Eco Destino Inalcanzable 4 Disminucion de Velocidad en Origen Redireccionar/Cambiar peticion Peticion de Eco Publicacion del router Selección de router Tiempo Superado Problema de parametros Peticion de marca horaria. Respuesta de marca horaria Peticion de Informacion Respuesta de Informacion Peticion de Mascara de direccion Respuesta de Mascarade direccion

103 Internet Control Message Protocol El nodo A se quiere comunicar con el nodo F. D C A Quien genera el mensaje ICMP en este caso? E Y X Z B F

104 Internet Control Message Protocol D C A Quien genera el mensaje ICMP en este caso? E Y X Z B F

105 Internet Control Message Protocol D C A Quien genera el mensaje ICMP en este caso? El router Z o el switch? E Y X Z B F

110 Redes fuera de alcance Me quiero comunicar con B!!! A B X Y

111 Destination Unreachable

112 Código 0 network unreachable 1 host unreachable 2 protocol unreachable 3 port unreachable 4 fragmentation needed but the Do Not Fragment bit was set

113 Redes fuera de alcance Quien genera el tráfico ICMP y cual seria el código? Me quiero comunicar con B!!! A B X Y

114 Redes fuera de alcance Quien genera el tráfico ICMP y cual B seria el código? Me quiero comunicar con B!!! A B X Y

115 Redes fuera de alcance Quien genera el tráfico ICMP y cual seria el código? Me quiero comunicar con B!!! A B X Y

116 Mensajes de Eco Tengo conectividad con el nodo B? A B X Y

117 Mensajes de Eco

118 En que casos no se genera tráfico ICMP? ICMP no genera más tráfico ICMP!!!. Un paquete IP destinado a una dirección broadcast. Un fragmento que no sea el primero. Una dirección origen que no identifique una sola estación.

119 Aplicaciones ICMP PING. TRACERT.

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