ÍNDICE. Introducción. Nivel de red en Internet Protocolo IP - Direcciones IP - Subredes Protocolos de control. Enrutamiento

Transcripción

1 T4. NIVEL DE RED

2 ÍNDICE Introducción Servicios proporcionados al nivel de transporte Circuitos virtuales & Datagramas Enrutamiento Congestionamiento Nivel de red en Internet Protocolo IP - Direcciones IP - Subredes Protocolos de control - Protocolo de control de mensajes de Internet (ICMP) - Protocolo de resolución de direcciones (ARP) - Internet Group Management Protocol (IGMP) Enrutamiento T4. Nivel de red (4º) 2

3 INTRODUCCIÓN Objetivo: transmisión de paquetes de origen a destino. Conocer la topología de la subred (grupo de enrutadores). Elegir trayectorias adecuadas (sobrecarga). Si origen y destino pertenecen a distintas redes, debe solucionar los problemas. T4. Nivel de red (4º) 3

4 Servicios al nivel de transporte La interfaz entre nivel de red y transporte es importante porque, frecuentemente, es la interfaz entre el proveedor carrier, PTT, teleco- y el cliente (límite de la subred). Objetivos de los servicios de la capa de red: Independientes de la tecnología de subred. Aislar, al nivel de transporte, del HW de la red. Las direcciones de red que se proporcionen, al nivel de transporte, deben ser uniformes en su numeración. Discusión: El nivel de red debe proporcionar servicio orientado a conexión o sin conexión? T4. Nivel de red (4º) 4

5 Interconexión de redes Sin conexiones Con conexiones T4. Nivel de red (4º) 5

6 Servicio con o sin conexión Comunidad Internet: el servicio debe ser no confiable y sin conexión. La subred es inherentemente inestable. Los host deben garantizar el control de errores y flujo. Los paquetes llevarán la dirección de destino completa y no deben ordenarse. Primitivas: Enviar paquete y Recibir paquete. Compañías telefónicas: el servicio debe ser confiable y orientado a conexión. Establecer conexión; Enviar datos; Liberar conexión. Establecida la conexión, los procesos negocian los parámetros (calidad, coste, del servicio). Comunicación bidireccional y secuencial. Se proporciona control de flujo T4. Nivel de red (4º) 6

7 Servicio con o sin conexión Dónde está la complejidad? Con N3 Orientado a conexión: nivel de red (subred) - Requiere preparación - Red confiable Con N3 No orientado a conexión: nivel de transporte (hosts) - No requiere preparación - Red no confiable Ejemplos: Internet: nivel de red sin conexiones. ATM: nivel de red con conexiones. T4. Nivel de red (4º) 7

8 Organización Orientada a conexión: circuito virtual (CV) Establecer rutas Enrutadores - Deben recordar la dirección destino de CV - Mantienen una tabla con una entrada por CV abierto. Paquetes - Nº de CV (locales) Ambigüedad en transmisiones duplex. Los procesos deben indicar si han terminado el uso de un CV, así, el CV puede purgarse de las tablas del enrutador. Sin conexión: datagramas No establecer rutas Enrutadores: mantienen una tabla con las líneas de salida para cada enrutador destino. Paquetes - Contienen la dirección de destino. - Se enrutan de forma independiente. - Pueden seguir rutas distintas. Son más robustas. T4. Nivel de red (4º) 9

9 Enrutamiento El algoritmo de enrutamiento es el software de la capa de red encargado de decidir la línea de salida por la que se transmitirá un paquete de entrada. Sin conexión (datagramas): debe hacerse cada vez que llega un paquete de entrada, dado que la mejor ruta podría haber cambiado desde la última vez. Con conexión (CV): debe hacerse al establecer (abrir) el CV; los paquetes siguen la ruta establecida. En ambos casos es deseable: corrección, sencillez, robusted, estabilidad, equitatividad y optimalidad. T4. Nivel de red (4º) 12

10 Enrutamiento Equitatividad y optimalidad T4. Nivel de red (4º) 13

11 Congestionamiento Demasiados paquetes presentes en la subred. T4. Nivel de red (4º) 14

12 Congestionamiento Razones por las que se produce: Llegada de paquetes por varias líneas de entrada y todos necesitan la misma línea de salida, se genera un cola. Procesadores lentos Realimentación Control de congestionamiento frente a control de flujo. T4. Nivel de red (4º) 15

13 NIVEL DE RED EN INTERNET En el nivel de red, Internet puede verse como un conjunto de subredes, o sistemas autónomos (AS) interconectados. T4. Nivel de red (4º) 16

14 NIVEL DE RED EN INTERNET Objetivo: el envío de datagramas de origen a destino, proporcionando un medio mejor. El protocolo IP es el protocolo de nivel de red y es el que mantiene unida la red Internet. Comunicación en Internet: toma corrientes de datos del nivel de transporte y las divide en datagramas (hasta 64Kbytes, en la práctica 1500 bytes). T4. Nivel de red (4º) 17

15 Internet Protocol (IP) T4. Nivel de red (4º) 18

16 Direcciones IP Son los SAP de nivel de red. Una dirección unicast es ÚNICA La dirección IP son 4 bytes o 32 bits. Notación decimal con puntos T4. Nivel de red (4º) 19

17 Direcciones IP Direccionamiento con clases de direcciones T4. Nivel de red (4º) 20

18 Direcciones IP Clases: Determina la clase T4. Nivel de red (4º) 21

19 Direcciones IP Clases Márgenes de direcciones T4. Nivel de red (4º) 22

20 Direcciones IP Dirección de red T4. Nivel de red (4º) 23

21 Direcciones IP Direcciones especiales localhost T4. Nivel de red (4º) 24

22 Direcciones IP especiales Broadcast directo o distante T4. Nivel de red (4º) 25

23 Direcciones IP especiales Broadcast (limitado) No sale de la red: Tormenta de broadcast T4. Nivel de red (4º) 26

24 Direcciones IP especiales Esta red / este host Cuando no sabe la dirección propia T4. Nivel de red (4º) 27

25 Direcciones IP especiales Esta red/un host T4. Nivel de red (4º) 28

26 Direcciones IP especiales Loopback-bucle. T4. Nivel de red (4º) 29

27 Direcciones IP Direcciones privadas No se rutan. - A x - B x.y a x.y - C x a x y los broadcast T4. Nivel de red (4º) 30

28 Direcciones IP Ejemplo de red compleja Los routers tienen una IP por interfaz. T4. Nivel de red (4º) 31

29 Direcciones IP Direcciones multicast Hay direcciones reservadas Ejem a Routers RIP2 T4. Nivel de red (4º) 32

30 Subredes Modelo con dos niveles: red y host como subdividirlo? T4. Nivel de red (4º) 33

31 Subredes Modelo con tres niveles: Red/subred/host T4. Nivel de red (4º) 34

32 Subredes Se marca un nuevo campo: subred La red se organiza en subredes: T4. Nivel de red (4º) 35

33 Subredes La mascara determina la separación entre subred y host Mascara por defecto T4. Nivel de red (4º) 36

34 Subredes Aritmética con mascaras T4. Nivel de red (4º) 37

35 Subredes Dirección y máscara Dirección AND Máscara La dirección de la subred es T4. Nivel de red (4º) 38

36 Subredes Mascaras posibles T4. Nivel de red (4º) 39

37 Subredes Los campos de red, subred o host con todo a 1 ó 0 son direcciones especiales. La IP de un host no pude ser una dirección especial. Son 2 combinaciones reservadas. Las combinaciones posibles con n bit son: 2 n 2 T4. Nivel de red (4º) 40

38 Subredes T4. Nivel de red (4º) 41

39 Subredes Subredes en clase A (ejemplo) T4. Nivel de red (4º) 42

42 Subredes Subredes en clase B (ejemplo) T4. Nivel de red (4º) 45

45 Subredes Subredes en clase C (ejemplo) T4. Nivel de red (4º) 48

48 Subredes Sub sub redes T4. Nivel de red (4º) 51

49 IP Cabecera IP T4. Nivel de red (4º) 52

50 IP Versión: (4bits) registro del protocolo al que pertenece el datagrama. Versión 4 ó IPv4 y Versión 6 ó IPv6 HLEN: (4bits) longitud cabecera en palabras de 32 bits (5 HLEN 15). Tipo de servicio Voz: velocidad frente a precisión Datos: transmisión sin errores frente a velocidad Contiene de izquierda a derecha: - Precedencia, es una prioridad (0:normal a 7:paquete de control) - Indicadores: D:retardo; T:rendimiento; R:confiabilidad Poco utilizado en la actualidad. T4. Nivel de red (4º) 53

51 IP Longitud total Mínima MTU Máxima MTU ( típica 1500 bytes) T4. Nivel de red (4º) 54

52 IP El IP encapsula entre otros: La longitud del paquete a encapsular puede superar la MTU!!!! T4. Nivel de red (4º) 55

53 IP Fragmentación (y desfragmentación). Fragmentación de la fragmentación T4. Nivel de red (4º) 56

54 IP Fragmentación (y desfragmentación). T4. Nivel de red (4º) 57

55 IP DFlag: no fragmentar; orden para que los enrutadores no fragmenten el datagrama. MFlag: más fragmentos; todos los fragmentos tienen este bit a 1, excepto el último que es 0. Identificación: Valor que comparten todos los fragmentos. Desplazamiento del fragmento: Para ordenar los fragmentos. Desplazamiento del fragmento en bytes /8. El campo tiene 13 bits, luego 8192 fragmentos máximo. T4. Nivel de red (4º) 58

56 IP Fragmentación Ejemplo1 Sin fragmentar Fragmentar en 3 paquetes T4. Nivel de red (4º) 59

57 IP Fragmentación Ejemplo continuación T4. Nivel de red (4º) 60

58 IP Tiempo de vida: TTL contador que limita la vida de un paquete (máximo 255 seg); debe disminuirse en cada salto; si llega a cero se avisa al host de origen. Protocolo: nivel de transporte al que debe entregarse el datagrama (TCP, UDP, ). Suma de comprobación de la cabecera: sumar todas las medias palabras (C1) y obtener el C1 del resultado; se supone que es cero cuando llega. Dirección de origen y destino: indican el número de red y de host. T4. Nivel de red (4º) 61

59 IP CHECKSUM (RFC 1071) T4. Nivel de red (4º) 62

60 IP Opciones permite ampliaciones, son de longitud variable; comienzan con un código de un byte que indica la opción; se rellena para completar múltiplos de 4 bytes. T4. Nivel de red (4º) 63

61 IP Opciones T4. Nivel de red (4º) 64

62 IP: Protocolos auxiliares Son: ARP RARP ICMP IGMP (Internet Group Management Protocol) T4. Nivel de red (4º) 65

63 ARP y RARP ARP Address resolution protocol RARP Reverse address resolution protocol T4. Nivel de red (4º) 66

64 ARP Funcionalidad T4. Nivel de red (4º) 67

65 ARP Formato de paquete ARP T4. Nivel de red (4º) 68

66 ARP ARP encapsulado en trama Ethernet FF:FF:FF:FF:FF:FF Si es REQUEST UNICAST SI es REPLY T4. Nivel de red (4º) 69

67 ARP T4. Nivel de red (4º) 70

68 ARP ARP-PROXY Reply T4. Nivel de red (4º) 71

69 ARP La tabla arp-caché evita repetir peticiones Olvido de direcciones no usadas. Tabla caché ARP T4. Nivel de red (4º) 72

70 Uso ARP T4. Nivel de red (4º) 73

71 RARP Funcionalidad T4. Nivel de red (4º) 74

72 RARP Formato de paquete RARP T4. Nivel de red (4º) 75

73 RARP RARP encapsulado en trama Ethernet T4. Nivel de red (4º) 76

74 IP: Protocolos auxiliares Internet Control Message Protocol (ICMP) Se encapsula dentro de un IP T4. Nivel de red (4º) 77

75 ICMP Protocolo de control de mensajes (ICMP; RFC 792) T4. Nivel de red (4º) 78

76 ICMP T4. Nivel de red (4º) 79

77 IGMP Internet Group Management Protocol T4. Nivel de red (4º) 80

78 CLASSLESS ADDRESSING Slash notation Slash notation is also called CIDR notation. T4. Nivel de red (4º) 81

79 CLASSLESS ADDRESSING A block in classes A, B, and C can easily be represented in slash notation as A.B.C.D/ n where n is either 8 (class A) 16 (class B), or 24 (class C). T4. Nivel de red (4º) 82