FUNDAMENTOS DE REDES CONCEPTOS DE LA CAPA DE RED

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1 FUNDAMENTOS DE REDES CONCEPTOS DE LA CAPA DE RED Dolly Gómez Santacruz

2 CAPA DE RED La capa de red se ocupa de enviar paquetes de un punto a otro, para lo cual utiliza los servicios de la capa de enlace Una de las funciones de la capa de red es la de encontrar la mejor ruta a través de la red para un destino dado. Los dispositivos utilizan el esquema de direccionamiento de capa de red para determinar el destino de los datos a medida que se desplazan a través de la red.

3 Funciones Define los paquetes como la unidad básica de transmisión, incluyen la información necesaria para transmitirlo a través de la red ( direccionamiento ) Pasa los datos del nivel de enlace a los de transporte Identificación de la topología de los enrutadores, escoger las trayectorias adecuadas, y realizar balanceo de carga en las rutas.

4 Funciones Define el esquema de direccionamiento, IP transmite revisando el campo de dirección destino, si la dirección es la de un host en la red conectada directamente, el paquete se entrega directamente a su destino, si no se encuentra en la red local, el paquete se entrega a un gateway para su entrega Enruta los paquetes hacia los equipos remotos En el nivel de red residen los protocolos IP e ( Protocol ICMP (Internet Control Messaging

5 CAPA DE RED Importancia Direcciones lógicas asociadas a las estaciones de origen y destino. Rutas a través de la red para alcanzar los destinos deseados. Esquemas de direccionamiento dependiendo del protocolo de capa de red que se utilice. Interconexión entre redes separadas

6 Direcciones lógicas CAPA DE RED Importancia

7 Importancia Direccionamiento Jerárquico y único

8 Importancia Direccionamiento Jerárquico y único

9 Importancia Interconexión entre redes separadas

10 Principios de interconexión entre redes Proporcionar un enlace entre redes. Proporcionar el enrutamiento y entrega de datos entre procesos en diferentes redes Proporcionar un servicio de contabilidad que realice un seguimiento de la utilización de las diferentes redes y dispositivos de enrutamiento y mantenga información de estado. Proporcionar los servicios independientemente de la arquitectura.

11 Diferencias entre redes Diferentes esquemas de direccionamiento. Diferentes tamaños máximos de paquetes. Diferentes mecanismos de acceso a la red. Diferentes valores de expiración de los temporizadores. Recuperación de errores. Informes de estado. Técnicas de enrutamiento. Control de acceso del usuario. Conexión (circuitos virtuales) o sin conexión (datagramas).

12 Funcionamiento no orientado a la conexión Mecanismo de datagramas. Cada unidad de datos del protocolo de red se trata independientemente y se encamina desde el DTE origen al DTE destino a través de una serie de dispositivos y redes basado en la dirección completa del destino Diferentes unidades de datos pueden viajar por diferentes rutas. Ejemplo: Protocolo Internet IP.

13 Funcionamiento no orientado a la conexión

14 Funcionamiento no orientado a la conexión

15 Conceptos de la capa de red Enrutadores Los enrutadores (routers) son dispositivos de internetworking que operan en la capa de red del modelo OSI. Estos dispositivos unen o interconectan segmentos de red o redes enteras. Hacen pasar paquetes de datos entre redes tomando como base la información de la capa de red.

16 Enrutadores: Enrutamiento La determinación de la ruta se produce a nivel de Capa de red y es por tanto, función de los enrutadores. Permite al router evaluar las rutas disponibles hacia un destino y establecer el mejor manejo de un paquete. Los servicios de enrutamiento utilizan la información de topología de red para evaluar las rutas de red. La determinación de ruta es el proceso que utiliza el router para elegir el siguiente salto de la ruta del paquete hacia su destino.

17 Enrutadores: Enrutamiento Tablas de enrutamiento Tablas estáticas: Son configuradas manualmente por el administrador de red, indicando todas y cada una de las rutas necesarias. Demasiado trabajo administrativo para redes grandes o con cambios frecuentes. Tablas dinámicas: Por medio de protocolos de enrutamiento se crean y mantienen las rutas a cada red. Respuesta flexible ante congestión y error. Convergencia

18 Conceptos de la capa de red Cuestiones de diseño Tiempo de vida de los datagramas Los datagramas podrían viajar indefinidamente gastando recursos, es necesaria la existencia de un tiempo de vida máximo para cada datagrama y así evitar esta situación. Este tiempo de vida es un campo en el datagrama IP, una vez se agote este campo se descarta el datagrama. Implementación con un contador de saltos que se decrementa al pasar a través de cada enrutador. Conteo de tiempo real para determinar hace cuanto visitó el anterior enrutador.

19 Conceptos de la capa de red Cuestiones de diseño Segmentación y reensamblado: Las redes pueden especificar tamaños máximos de paquetes diferentes. El reensamblado puede ocurrir en sistemas finales o en sistemas intermedios este implica el manejo de buffers. En IP se reensambla unicamente en el destino, se utilizan campos en la cabecera para controlar el proceso de fragmentación y reensamblado. Data Unit Identifier (ID): identificador de la unidad de datos. Data length: Longitud de los datos en octetos. Desplazamiento: posición del fragmento en el datagrama original, multiplos de 64 bits. Indicador de más datos.

20 Fragmentación

21 PROTOCOLO INTERNET IP Parte del conjunto de protocolos TCP/IP, es el protocolo de interconexión (capa 3) más utilizado. Es un servicio de entrega best-effort o de mejor esfuerzo No hay garantía de entrega, ni retardos, ni de orden

22 PROTOCOLO INTERNET Formato datagrama IP

23 PROTOCOLO INTERNET IP Formato datagrama IP ( bits -Versión (4 Actualmente la 4 IP v6 ( bits -Largo de la cabecera Internet (IHL) (4 Expresada en palabras de 32 bits, de 5 a 60 según el campo variable de opciones ( bits -Tipo de servicio (8 Precedencia (3bits) prioridad de ( reliability DTR (Delay, Throughput, 2 bits no usados

24 PROTOCOLO INTERNET IP Formato datagrama IP ( bits -Longitud total (16 En octetos largo total del datagrama ( bits - Identificación (16 Número de secuencia Usado junto con las direcciones y protocolo usuario para identificar unívocamente el datagrama

25 PROTOCOLO INTERNET IP Formato datagrama IP -Señaladores o Flags (3 ( bits -MF Más bits DF No fragmentación -Desplazamiento del fragmento (13 ( bits Medido en 64 bits -Tiempo de vida (8 ( bits Tiempo en seg. del datagrama para permanecer en la red, permite descartar un paquete una vez que ha dado un número excesivo de saltos o ha pasado un tiempo excesivo viajando por la red. En la práctica lo que se hace es restar el TTL en uno por cada salto o router que visita. -Protocolo que transporta Protocolo superior TCP, UDP

26 Formato datagrama IP -Suma de comprobación (16 ( bits Se verifica y recalcula en cada router, el checksum sólo cubre el encabezado del paquete, no los datos. -Source address: (32 ( bits Dirección fuente -Destination address: (32 ( bits Dirección destino -Opciones ( variable ) Campo de longitud variable que no siempre está soportado en los routers y se utiliza muy raramente. -Relleno ( variable ) Asegurar que la cabecera tenga una longitud multiplo de 32 bits -Datos ( variable ) Longitud multiplo de 8 bits, la máxima longitud es de octetos (campo de datos más ( cabecera

27 Formato datagrama IP -Opciones del encabezado IP Entre las opciones se cuentan: Record Route que pide a cada router por el que pasa el paquete que anote en el encabezado su dirección, obteniéndose un trazado de la ruta seguida (debido a la limitación a un máximo de 40 bytes en la parte opcional del encabezado, como máximo pueden registrarse 9 direcciones). Timestamp actúa de manera similar a record route, pero además de anotar la dirección IP de cada router atravesado se anota en otro campo de 32 bits el instante en que el paquete pasa por dicho router.

28 Formato datagrama IP -Opciones del encabezado IP Source Routing permite al emisor especificar la ruta que debe seguir el paquete hasta llegar a su destino. Existen dos variantes: strict source routing que especifica la ruta exacta salto a salto, y loose source routing, define algunos de los saltos que debe seguir.

29 Direcciones IPv4 Cada interfaz de red tiene una dirección numérica única Dirección Internet de 32 bits, formado por un identificador de red y uno de host. Esquemas de direccionamiento jerárquico permiten detectar el destino de modo eficiente. El enrutador sólo necesita saber los enrutadores a los cuales se encuentra conectado, e identifique cual de ellos puede enviar su mensaje al destino final, basado en la dirección IP.

30 Direcciones IP La red telefónica es un ejemplo del uso del direccionamiento jerárquico. Inicialmente se usa un código de área que designa un área geográfica como primera parte de la llamada (Cod país). Los dígitos siguientes representan la region (Cod área). Posteriormente como parte de cada número de teléfono, los primeros dígitos representan la central telefónica local. Los últimos dígitos representan el número telefónico destino individual.

31 Direcciones IP

32 PROTOCOLO INTERNET IP Direcciones IP

33 PROTOCOLO INTERNET IP Direcciones IP Los datos se encapsulan en cada capa del modelo OSI. En la capa de red, los datos se encapsulan en paquetes (también denominados datagramas). IP determina la forma del encabezado del paquete IP (que incluye información de direccionamiento y otra información de control) pero no se ocupa de los datos en sí.

34 PROTOCOLO INTERNET IP Direcciones IP -Las direcciones IP identifican un dispositivo en una red y la red a la cual se encuentra conectado. -Las direcciones IP se escriben generalmente con notación decimal punteada (4 números decimales separados por puntos)

35 PROTOCOLO INTERNET IP Direcciones IP

36 PROTOCOLO INTERNET IP Direcciones IP -Clases de red (ClassFull) las direcciones se dividen en clases de acuerdo al largo del prefijo: Clase A: Pocas redes, muchos computadores Clase B: Número medio de redes y de computadores Clase C: Muchas redes cada una con pocos computadores Clase D: Para multicast Clase E: Reservadas

37 PROTOCOLO INTERNET IP Direcciones IP N Número de Red H Número de Host asignado por el administrador

38 Direcciones IP

39 Direcciones IP CLASE A: Inician con el 0 binario, referencia /8 Todos en es dirección reservada (ruta por ( defecto (127) reservada para loopback: Rango 1.x.x.x to 126.x.x.x 2 7-2= 126 direcciones de red

40 Direcciones IP CLASE B: Inician con el 10 binario, referencia como /16 Segundo octeto incluido en la dirección de red 2 14 = 16,384 direcciones de red Rango 128.x.x.x to 191.x.x.x

41 CLASE C: Direcciones IP Inician con el 110 binario, referenciado como /24 Segundo y tercer octeto también incluido en la dirección de red 2 21 = 2,097,152 direcciones de red Rango 192.x.x.x to 223.x.x.x

42 CLASE D: Direcciones IP Tiene los primeros cuatro bits en 1110, la dirección Clase D se creó para permitir multicast en una dirección IP. Una dirección multicast es una dirección exclusiva de red que dirige los paquetes con esa dirección destino hacia grupos predefinidos de direcciones IP. Por lo tanto, una sola estación puede transmitir de forma simultánea una sola corriente de datos a múltiples receptores. Comprende a , o 224 a 239

43 Direcciones IP Clase E: Inicia con 1111 y es reservada para uso experimental de la Fuerza de tareas de ingeniería de Internet (IETF). No se han emitido direcciones Clase E para ser utilizadas en Internet. Los primeros cuatro bits de una dirección Clase E siempre son 1s. Por lo tanto, el rango del primer octeto para las direcciones Clase E es a , o 240 a 255.

44 Direcciones IP Direcciones de loopback Permite que un proceso cliente y un proceso servidor en el mismo computador se comuniquen utilizando la pila de protocolos TCP/IP normalmente se asigna con el nombre localhost

45 Direcciones IP Una dirección IP que contiene ceros binarios en todos los bits de host se reserva para la dirección de red Red Clase B, es la dirección IP de la red que contiene el host

46 Direcciones IP Si se desea enviar datos a todos los dispositivos de la red, se necesita una dirección de broadcast. Un broadcast se produce cuando una fuente envía datos a todos los dispositivos de una red. Se necesita una dirección IP destino que todos los hosts puedan reconocer y captar. Las direcciones IP de broadcast contiene unos binarios en toda la parte de la dirección que corresponde al host (el campo de host).

47 Direcciones IP

48 PROTOCOLO INTERNET IP ( host ) Direcciones IP

49 PROTOCOLO INTERNET IP ( host ) Direcciones IP La primera dirección en cada red está reservada para la dirección de red (o el número de red) en sí y la última dirección en cada red está reservada para los broadcast. Total de host menos 2: las direcciones reservadas de broadcast y de red Clase A: = hosts. Clase B: = hosts Clase C: = 254 hosts

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