Internetworking IP. Teoría de las Comunicaciones. Departamento de Computación Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad de Buenos Aires

Transcripción

1 Internetworking IP Teoría de las Comunicaciones Departamento de Computación Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad de Buenos Aires Parte I

2 Sumario Dónde estamos? Revisión de conceptos. Internetworking IP. Direcciones IP. Forwarding (o ruteo) de datagramas en IP. Configuraciones típicas. Subredes IP. Bibliografía: Principal: Computer Networks. Peterson & Davie. 5º edición. Complementaria: Computer Networks. Tanenbaum & Wetherall. 5º edición. 2

3 Dónde estamos? 3

4 Capas, encapsulamiento y direccionamiento 4

5 Ejemplo: acceso a un servidor Web 5

6 Algo de terminología Capa 1 (física): Hubs, repetidores, Capa 2 (enlace de datos): LAN switches (o switches L2), bridges, tarjetas de red ethernet, tarjetas de red wireless, access points, Capa 3 (red): Routers, switches L3, Todas las capas: Hosts (computadoras personales, servidores, notebooks, tablets, impresoras, teléfonos, celulares, smart TV, ) Interfaz es el punto de conexión ya sea dos componentes de hardware, dos programas o entre un usuario y un programa. 6

7 Clasificación de las redes por escala 7

8 Internetworking Problemas importantes que deben ser tratados cuando se conectan redes Heterogeneidad Los usuarios de un tipo de red quieren ser capaces de comunicarse con usuarios de otro tipo de redes. Establecer conectividad entre hosts de dos redes diferentes puede requerir atravesar varias otras redes intermedias, cada una de las cuales puede ser a su vez de otro tipo. Escalabilidad Ruteo: Cómo podemos encontrar un camino eficiente a través de una red con millones o quizás billones de nodos? Direccionamiento: Es la tarea de proveer indentificadores adecuados para todos esos nodos. 8

9 El modelo de servicio de IP Sin conexión (basado en datagramas). Best-effort delivery mejor esfuerzo (servicio no confiable): Los paquetes se pierden. Los paquetes pueden ser entregados fuera de orden al destino. Los paquetes se pueden retrasar por un tiempo largo en la red. Similar al envío de mensajes de texto o SMS. Define un esquema de direccionamiento global (las direcciones IP son globalmente únicas en la red). 9

10 Capa 2: Enlaces físicos a) Punto a punto: PPP (ventana deslizante) Ethernet (802.3) full-duplex (switches). b) Acceso múltiple (redes de medio compartido): Ethernet (802.3) halfduplex (hubs) Wireless (802.11). 10

11 Capa 2: Enlaces físicos Distintas tecnologías: Wi-Fi, Cablemódem, Ethernet, Metro Ethernet, Gigabit Ethernet, DSL, Frame Relay, ATM, SONET, Internet por satélite, etc. Distintos medios de transmisión: (microondas; satelital; cable coaxial, cable UTP, STP; fibra óptica monomodo, multimodo, etc. Distintas velocidades de transmisión (o ancho de banda en bits/s): 10 Mbit/s, 45 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s, 10 Gbit/s, etc. Distintas distancias máximas: 30m, 100 m, 2 km, 6 km, 70 km, etc. 11

12 Capa 2: Red switcheada Switch Host 12

13 Capa 3: Interconexión de redes: la visión de IP Host Router 13

14 Internet es un conjunto de redes interconectadas A nivel físico y de enlace son redes muy diversas. La organización administrativa también cambia mucho de unas a otras. Pero el elemento común a todas ellas es el protocolo IP (Internet Protocol). 14

15 Situación de los protocolos de Internet en el modelo de capas Aplicación Web (HTTP) Transf. arch. (FTP) (SMTP) Resol. nombres (DNS) Vídeo streaming Telefonía Transporte TCP (Transmission Control Prot.) UDP (User Datagram Prot.) Red IP (Internet Protocol) Enlace Ethernet WiFi ADSL CATV Física Cable o Fibra Radio Cable telefónico Cable coaxial El protocolo IP (a nivel de red) es el pegamento que mantiene unida la Internet. Es capaz de funcionar sobre una gran diversidad de protocolos a nivel de enlace y de medios físicos. Un slogan popular en las reuniones de Internet es IP over everything indicando la flexibilidad de IP que se adapta a cualquier medio físico y protocolo del nivel de enlace. 15

16 Una red IP típica 16

17 Direcciones IP Cada host y router en Internet tiene al menos una dirección IP. En realidad las direcciones se asignan a las interfaces. Por ejemplo, si un host tiene varias interfaces (host multihomed ) cada una tendrá una dirección IP. Las direcciones IP tienen una longitud de 4 bytes (32 bits) y se suelen representar como cuatro números decimales separados por puntos (notación dot), ej.: En principio cada uno de los cuatro bytes puede tener cualquier número entre 0 y 255, aunque algunas direcciones están reservadas. 17

18 Ubicación de las direcciones en el datagrama IP 18

19 Unicidad y estructura jerárquica de los números de teléfono central telefónica teléfono Argentina Rosario Las direcciones IP son globalmente únicas y jerárquicas 19

20 Direcciones IP: (a) clase A; (b) clase B; (c) clase C; (classful, ) 20

21 Direcciones y máscaras Los hosts y routers interpretan las direcciones IP separándolas en dos partes, la de red y la de host: Red (n bits) Host (32-n bits) La longitud de cada parte se indica mediante un parámetro denominado máscara de red. La máscara tiene también una longitud de 32 bits y está formada por un conjunto de unos seguido de ceros. Los unos indican la parte red. Como la dirección IP, la máscara se expresa mediante cuatro números decimales separados por puntos, ej.:

22 Dirección IP y máscara Al configurar la dirección IP de una interfaz hay que especificar la máscara utilizada. Por ejemplo: red host Dirección: Máscara: En binario: Esta interfaz está en una red con 256 direcciones, desde la hasta la dirección de la red Parte host a ceros Parte host a unos 22

23 Otro ejemplo 23

24 Uso reservado de la primera y la última direcciones de cada red Cuando tenemos una red, por ejemplo la con máscara : La primera dirección posible ( ) identifica la red. La última dirección posible ( ) es la de broadcast en esa red. El rango asignable en este caso sería desde hasta No se puede asignar a una interfaz ni la primera ni la última direcciones de cada red. 24

25 Asignación de dirección IP a un host La asignación de direcciones y máscaras puede hacerse: Por configuración manual en el propio equipo. Automáticamente, mediante un protocolo de asignación de direcciones desde un servidor: típicamente DHCP. Normalmente le asignamos además al host un router por defecto ( puerta de enlace predeterminada o default gateway ). No es obligatorio. 25

26 La LAN y el resto de la Internet Enrutamiento en un host Desde el punto de vista de un host el mundo se divide en dos partes: sus vecinos (los que tienen la misma dirección de red) y el resto del mundo. Con sus vecinos habla directamente, con los demás lo hace a través del router. Default gateway o puerta de enlace predeterminada Dir. IP: Máscara: Def. gw: Router Internet Dir. IP: Máscara: Def. gw: Dir. IP: Máscara: Def. gw: Servidor DNS Servidor DNS

27 paquete IP Enrutamiento en un host El paquete se enruta de acuerdo con su dirección de destino número de red del destino = mi número de red No enviar el paquete al router por defecto Sí A Dir. IP: Máscara: Def. gw: Default gateway o puerta de enlace predeterminada Router enviar el paquete directamente al destino Internet B Dir. IP: Máscara: Def. gw: C Dir. IP: Máscara: Def. gw: Servidor DNS Servidor DNS

28 Enrutamiento en la red Objetivo: Transportar los paquetes IP desde el origen al destino. Cada paquete viaja de router en router. El paquete se enruta de acuerdo con su dirección de destino. Las direcciones origen y destino no se modifican en el proceso. Para transportar el paquete al destino, cada router mantiene una tabla de la forma general: Red destino Próximo salto Las tablas pueden ser cargadas de manera manual por el administrador de la red (enrutamiento estático) o de manera automática mediante algoritmos de ruteo (enrutamiento dinámico). 28

29 Enrutamiento en la red Tabla de ruteo de R2 paquete IP número de red del destino = número de red de una de mis interfaces No número de red del destino se encuentra en mi tabla de ruteo No enviar el paquete al router por defecto (opcional) Sí Sí enviar el paquete al destino sobre esa interfaz enviar el paquete al router del próximo salto 29

30 Ejemplo enrutamiento en la red H1 H2 (Net 2) H5 H8 (Net 4) 30

31 Notación para los ejercicios 31

32 Resumen IP es un protocolo de capa de red, sin conexión, basado en el modelo de datagramas y best-effort delivery mejor esfuerzo (servicio no confiable). Se define un esquema de direccionamiento global (las direcciones IP son únicas en la red). Cada interfaz de un dispositivo en Internet tiene asociada dirección IP y una máscara de red. Los hosts y routers interpretan las direcciones IP separándolas en dos partes, la de red y la de host. La parte de red se identifica mediante la máscara de red: Red (n bits) Host (32-n bits) Cada datagrama se rutea en forma independiente tomando en cuenta su dirección destino. En cada salto a partir de la dirección destino se infiere la red destino usando la máscara de red. Para transportar el paquete al destino, cada router mantiene una tabla de ruteo con entradas de la forma: Destino/Máscara Próximo salto 32

33 Ejercicio Un usuario en la PC Web Browser ( ) intenta ingresar desde su navegador a la página de inicio del Servidor Web ( ) y obtiene como resultado que éste no responde debido a que la configuración de ruteo de la red está incompleta. a) En qué lugar de la red se pierde el primer paquete? Explicar. b) Completar las tablas de ruteo para que el servidor responda e indicar el recorrido de los primeros paquetes involucrados. Servidor Web Destino/Máscara Próximo salto /24 IF 0 gateway R1 Destino/Máscara Próximo salto /24 IF 0/ /24 IF 0/0 R2 Destino/Máscara Próximo salto /24 IF 0/ /16 IF 0/1 PC WB Destino/Máscara Próximo salto /16 IF 0 gateway Servidor Web IF Gateway: IF 0/ R1 IF 0/ IF 0/ R2 IF 0/ / /16 PC Web Browser IF Gateway /24 33

34 Ejercicio Un usuario en la PC Web Browser ( ) intenta ingresar desde su navegador a la página de inicio del Servidor Web ( ) y obtiene como resultado que éste no responde debido a que la configuración de ruteo de la red está incompleta. a) En qué lugar de la red se pierde el primer paquete? Explicar. b) Completar las tablas de ruteo para que el servidor responda e indicar el recorrido de los primeros paquetes involucrados. Servidor Web Destino/Máscara Próximo salto /24 IF 0 gateway R1 Destino/Máscara Próximo salto /24 IF 0/ /24 IF 0/0 R2 Destino/Máscara Próximo salto /24 IF 0/ /16 IF 0/ / PC WB Destino/Máscara Próximo salto /16 IF 0 gateway Servidor Web IF Gateway: IF 0/ R1 IF 0/ IF 0/ R2 IF 0/ / /16 PC Web Browser IF Gateway /24 34

35 Ejercicio Un usuario en la PC Web Browser ( ) intenta ingresar desde su navegador a la página de inicio del Servidor Web ( ) y obtiene como resultado que éste no responde debido a que la configuración de ruteo de la red está incompleta. a) En qué lugar de la red se pierde el primer paquete? Explicar. b) Completar las tablas de ruteo para que el servidor responda e indicar el recorrido de los primeros paquetes involucrados. Servidor Web Destino/Máscara Próximo salto /24 IF 0 gateway R1 Destino/Máscara Próximo salto /24 IF 0/ /24 IF 0/ / R2 Destino/Máscara Próximo salto /24 IF 0/ /16 IF 0/ / PC WB Destino/Máscara Próximo salto /16 IF 0 gateway Servidor Web IF Gateway: IF 0/ R1 IF 0/ IF 0/ R2 IF 0/ / /16 PC Web Browser IF Gateway /24 35

36 Un router conectando tres LANs IP: Másc Gw: IP: Másc Gw: La dirección IP de este host Su máscara Su router por defecto LAN A /8 LAN B /16 El router encamina los paquetes según su dirección de destino. No es preciso definir ninguna ruta, las tres redes están directamente conectadas al router LAN C /24 IP: Másc IP: Másc W E0 E2 E1 IP: Másc IP: Másc Gw: IP: Másc Gw: IP: Másc Gw: IP: Másc Gw:

37 Dos routers conectando tres LANs LAN A LAN B H3 LAN C H1 IP: M: Gw: IP: M: X IP: M: A por IP: M: IP: M: Gw: A por A por Y IP: M: H5 IP: M: Gw: H2 IP M: Gw: Las rutas son necesarias para que X e Y sepan como llegar a la LAN remota (C para X, A para Y) A por H4 IP: M: Gw: A por A por H6 IP: M: Gw:

38 Enlace WAN: conexión mediante una línea serie o punto a punto LAN A LAN B H1 A por WAN H Gw: E X S Gw: H S0 Y E H Gw: A por Gw:

39 Dudas, consultas? 39