Ing. Edwin R. Lacayo Cruz Esp. Telecomunicaciones. Edwin R Lacayo Cruz 1

Transcripción

1 Ing. Edwin R. Lacayo Cruz Esp. Telecomunicaciones Edwin R Lacayo Cruz 1

2 contenidos 1. Introducción a las Redes 2. Medio de Transmisión Guiado (cables) 3. Medio de Transmisión no guiado (Inalámbrico) 4. Principios básico de Conmutación Ethernet y Intranet 5. Protocolos IP 6. Direccionamiento TCP/IP 7. Aplicación Edwin R Lacayo Cruz 2 Redes de Interconexión

3 Unidad 5 Protocolo de Internet IP Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 3

4 Host Host Internet TCP/IP Early protocol suite Universal Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 4

5 La familia de protocolos TCP/IP fue diseñada para permitir la interconexión entre distintas redes. El mejor ejemplo de interconexión de redes es Internet: se trata de un conjunto de redes unidas mediante en caminadores o routers. El concepto de red está relacionado con las direcciones IP que se configuren en cada ordenador, no con el cableado Para que los ordenadores de una red puedan comunicarse con los de otra red es necesario que existan routers que interconecten las redes Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 5

6 Un router o encaminador no es más que un ordenador con varias direcciones IP, una para cada red, que permita el tráfico de paquetes entre sus redes. La capa de red se encarga de fragmentar cada mensaje en paquetes de datos llamados datagramas IP y de enviarlos de forma independiente a través de la red de redes. La dirección IP es el identificador de cada host dentro de su red de redes Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 6

7 Las direcciones IP se clasifican en: Direcciones IP públicas. Un ordenador con una IP pública es accesible (visible) desde cualquier otro ordenador conectado a Internet. Para conectarse a Internet es necesario tener una dirección IP pública. Direcciones IP privadas (reservadas). Son visibles únicamente por otros hosts de su propia red o de otras redes privadas interconectadas por routers. A su vez, las direcciones IP pueden ser: Direcciones IP estáticas (fijas). Un host que se conecte a la red con dirección IP estática siempre lo hará con una misma IP. Las direcciones IP públicas estáticas son las que utilizan los servidores de Internet con objeto de que estén siempre localizables por los usuarios de Internet. Direcciones IP dinámicas. Un host que se conecte a la red mediante dirección IP dinámica, cada vez lo hará con una dirección IP distinta. Las direcciones IP públicas dinámicas son las que se utilizan en las conexiones a Internet mediante un módem. Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 7

8 Las direcciones IP tienen una longitud de 32 bits y constan de dos partes: La dirección de red y La dirección de host. Pero, a la vez, la dirección está dividida en cuatro octetos (grupos de ocho bits). El valor decimal máximo de cada octeto es 255 (el número binario de 8 bits más alto es , y esos bits, de izquierda a derecha, tienen valores decimales de 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2 y 1) Por ejemplo, el número binario de 8 bits es 67 (= ). El mayor número que se puede expresar con un número de 8 bits ( ) es 255 (= ). Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 8

9 Empezando desde el bit de mayor orden (128), si cada cantidad existe, se pone a 1 el bit de esa posición. Por ejemplo, el número decimal 211 contiene 128, 64, 16, 2 y 1. Por tanto, 211 es en binario. Por ejemplo, la dirección IP en binario será: Ejemplo. Las tres direcciones siguientes representan a la misma máquina (podemos tilizar la calculadora científica de Windows para realizar las conversiones). (decimal) (hexadecimal) 80.0A.02.1E (binario) Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 9

10 Cuántas direcciones IP existen? Si calculamos 2 elevado a 32 obtenemos más de 4000 millones de direcciones distintas. Sin embargo, no todas las direcciones son válidas para asignarlas a hosts. Las direcciones IP no se encuentran aisladas en Internet, sino que pertenecen siempre a alguna red. Todas las máquinas conectadas a una misma red se caracterizan en que los primeros bits de sus direcciones son iguales. De esta forma, las direcciones se dividen conceptualmente en dos partes: el identificador de red y el identificador de host. Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 10

11 Clase Format o (r=red, h=host) Número de redes Número de hosts por red Rango de direcciones de redes Máscara de subred A r.h.h.h B r.r.h.h C r.r.r.h D grupo E no válidas Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 11

12 Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 12

13 Bits de red todos 0 Bits de host Significado Ejemplo todos 0 Mi propio host host Host indicado dentro de mi red red todos 0 Red indicada todos 1 Difusión a mi red red todos 1 Difusión a la red indicada cualquier valor válido de host Loopback (mi propio host) Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 13

14 Clase Rango de direcciones reservadas de redes RFC A B C Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 14

15 La conexión de una red que utiliza direcciones privadas a la Internet requiere que las direcciones privadas se conviertan a direcciones públicas. Este proceso de conversión se conoce como Traducción de direcciones de red (NAT). En general, un Router es el dispositivo que realiza la NAT. Intranet.-- Red privada que utiliza los protocolos TCP/IP. Puede tener salida a Internet o no. Dentro de una intranet se pueden configurar todos los servicios típicos de Internet (web, correo, mensajería instantánea, etc.) mediante la instalación de los correspondientes servidores. La idea es que las intranets son como "internets" en miniatura o lo que es lo mismo, Internet es una intranet pública gigantesca. Extranet.-- Unión de dos o más intranets. Esta unión puede realizarse mediante líneas dedicadas (RDSI, X.25, frame relay, punto a punto, etc.) o a través de Internet. Internet.-- La mayor red pública de redes TCP/IP. Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 15

16 CASO PRÁCTICO.- Una empresa dispone de una línea frame relay con direcciones públicas contratadas desde la hasta la (la dirección de la red es , su dirección de broadcasting y su máscara de red ). La línea frame relay está conectada a un router. Diseñar la red para: 3 servidores (de correo, web y proxy) 20 puestos de trabajo Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 16

17 Los administradores de redes a veces necesitan dividir redes, especialmente las más grandes, en redes más pequeñas. Estas divisiones más pequeñas se denominan subredes y proporcionan flexibilidad de direccionamiento. De manera similar a lo que ocurre con la porción del número de host de las direcciones Clase A, B y C, las direcciones de subred son asignadas localmente, en general por el administrador de la red. Además, tal como ocurre con otras direcciones IP, cada dirección de subred es única. Una máscara de subred es aquella dirección que enmascarando nuestra dirección IP, nos indica si otra dirección IP pertenece a nuestra subred o no. La siguiente tabla muestra las máscaras de subred correspondientes a cada clase: Clase Máscara de subred A B C Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 17

18 Máscara subred de Binario Número de subr edes Núm. de hosts por subred Ejemplos de subredes (x=a.b.c por ejemplo, ) x x.0, x x.0, x.64, x.128, x x.0, x.32, x.64, x.96, x.128, x.0, x.16, x.32, x.48, x.64, x.0, x.8, x.16, x.24, x.32, x.40, x.0, x.4, x.8, x.12, x.16, x.20, ninguna posible ninguna posible Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 18

19 Caso práctico con la máscara para crear una red pública con 6 direcciones de hosts válidas. Las máscaras con distintos a 0 o 255 también se pueden utilizar para particionar redes de clase A o de clase B, sin embargo no suele ser lo más habitual. Por ejemplo, la máscara dividiría una red de clase B en 4 subredes de hosts (2 elevado a 14, menos 2) cada una. El cálculo sería el siguiente: N es la cantidad de subredes que vamos a necesitar. En un ejemplo N=4, vamos a tener que pedir prestados a la máscara 3 bits para conseguir más redes de menos hosts; corremos entonces hacia la parte de host. La fórmula sería 2 N = - 2. Esto dará la cantidad de subredes, Ejemplo: 2 3 =6-2= 4 Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 19

20 1. Calcular la dirección de red y dirección de broadcasting (difusión) de las máquinas con las siguientes direcciones IP y máscaras de subred (si no se especifica, se utiliza la máscara por defecto): : máscara , red , broadcasting / : red , broadcasting : máscara , red , broadcasting : máscara , red , broadcasting / : red , broadcasting Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 20

21 Sea la dirección IP en binario: ( ) Cuya máscara de red es: ( ) Siguiendo el criterio anterior, tenemos que la dirección de SubNet es: ( ) En la dirección de la máscara de red, los últimos 6 bits han quedado a 0. Estos bits son los que definen las máquinas de la SubRed (2^6=64). De estas 64 máquinas quitamos la última de ellas (será para el Broadcast). Por tanto tendremos: SubNet Address (1ª máquina de la SubRed) (2ª máquina de la SubRed) (última máquina de la SubRed) BROADCAST Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 21

22 Segmentación lógica IP. Subredes En una instalación encontramos una serie de equipos con la misma máscara de subred ( ) y cuyas direcciones IP son las que se exponen a continuación. Indicar cuántas redes existen y cuántas subredes y equipos existen y cuántas son posibles ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; SOLUCIÓN En primer lugar, observamos que todas las direcciones empiezan por 192, por lo que deducimos que la red o redes que existen son de clase C, por lo tanto, la dirección viene definida por los tres primeros bytes. En segundo lugar, comprobamos que sólo hay dos tipos de direcciones con los tres primeros bytes diferentes: y Esto implica que en la instalación hay dos redes. Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 22

23 En tercer lugar, como las dos redes son clase C y la máscara de red es que en binario es y dado que los tres primeros bytes indican la red, la subred dentro de la red vendrá determinada por los tres primeros bits del último byte. Fijandonos en esos bits, verificamos que hay las siguientes direcciones diferentes: a) Para la red encontramos: [000XXXXX] ; [001XXXXX] ; [010XXXXX] y [011XXXXX]. Es decir, cuatro subredes b) Para la red encontramos: [000XXXXX] ; [001XXXXX] ; [010XXXXX] y [011XXXXX]. Es decir, cuatro subredes En total existen ocho subredes. En cuanto al número de equipos vemos que, clasificados por subred, hay los siguientes: Subred: cuatro equipos ( ; ; y ) Subred: cuatro equipos ( ; ; y ) Subred: tres equipos ( ; y ) Subred: tres equipos ( ; y ) Subred: un equipo ( ) Subred: un equipo ( ) Subred: un equipo ( ) Subred: un equipo ( ) Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 23

24 En total 18 equipos El número de subredes posibles es, dado que hay tres bits para definirlas, ocho (dos elevado a tres) subredes por red, es decir, 16 subredes El número de equipos posibles es 32 por subred, ya que hay cinco bits para definir la estación y dos elevado a cinco son 32. En total, serán posibles 8 subredes por 32 equipos/subred, es decir, 256 equipos Pero si atendemos al número de redes existentes, entonces, como hay dos redes clase C (que permiten 256 equipos), habrá 2 redes por 256 equipos/red, es decir, 512 equipos. RESULTADOS Redes existentes: 2 Subredes existentes: 8 Equipos existentes: 18 Subredes posibles: 16 (8 por red) Equipos posibles en función de las subredes existentes: 256 (32 por subred) Equipos posibles en función de las redes existentes: 512 (256 por red) Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 24

25 Consiste en convertir en tiempo real las direcciones utilizadas en los paquetes transportados. También es necesario editar los paquetes para permitir la operación de protocolos que incluyen información de direcciones dentro de la conversación del protocolo. El protocolo TCP/IP tiene la capacidad de generar varias conexiones simultáneas con un dispositivo remoto. Para realizar esto, dentro de la cabecera de un paquete IP, existen campos en los que se indica la dirección origen y destino. Esta combinación de números define una única conexión. Una pasarela NAT cambia la dirección origen en cada paquete de salida y, dependiendo del método, también el puerto origen para que sea único. Estas traducciones de dirección se almacenan en una tabla, para recordar qué dirección y puerto le corresponde a cada dispositivo cliente y así saber donde deben regresar los paquetes de respuesta. Si un paquete que intenta ingresar a la red interna no existe en la tabla de traducciones, entonces es descartado. Debido a este comportamiento, se puede definir en la tabla que en un determinado puerto y dirección se pueda acceder a un determinado dispositivo, como por ejemplo un servidor web, lo que se denomina NAT inverso o DNAT (Destination NAT). Edwin R Lacayo Cruz 25

26 NAT tiene muchas formas de funcionamiento, entre las que destacan: Estático (DNAT) [editar] Es un tipo de NAT en el que una dirección IP publica se traduce a una dirección IP privada, y donde esa dirección pública es siempre la misma. Esto le permite a un host, como un servidor Web, el tener una dirección IP de red privada pero aún así ser visible en Internet. Dinámico [editar] Es un tipo de NAT en la que una dirección IP privada se mapea a una IP pública basándose en una tabla de direcciones de IP registradas (públicas). Normalmente, el router NAT en una red mantendrá una tabla de direcciones IP registradas, y cuando una IP privada requiera acceso a Internet, el router elegirá una dirección IP de la tabla que no esté siendo usada por otra IP privada. Esto permite aumentar la seguridad de una red dado que enmascara la configuración interna de una red privada, lo que dificulta a los hosts externos de la red el poder ingresar a ésta. Para este método se requiere que todos los hosts de la red privada que deseen conectarse a la red pública posean al menos una IP pública asociadas. Sobrecarga [editar] La forma más utilizada de NAT, proviene del NAT dinámico, ya que toma múltiples direcciones IP privadas (normalmente entregadas mediante DHCP) y las traduce a una única dirección IP pública utilizando diferentes puertos. Esto se conoce también como PAT (Port Address Translation - Traducción de Direcciones por Puerto), NAT de única dirección o NAT multiplexado a nivel de puerto. Solapamiento [editar] Cuando las direcciones IP utilizadas en la red privada son direcciones IP públicas en uso en otra red, el ruteador posee una tabla de traducciones en donde se especifica el reemplazo de éstas con una única dirección IP pública. Así se evitan los conflictos de direcciones entre las distintas redes. Edwin R Lacayo Cruz 26

27 A fin de aplicar el régimen de NAT, que se muestra en la figura, tres bloques de direcciones IP han sido declarado como privado, es decir, un hogar / empresa, etc, pueden asignar a PCs / servidores dentro de su propia red, ya que como ellos, pero no deben utilizarse fuera de la red y, por tanto, dentro de la Internet. Vamos a explicar cómo una dirección IP se obtiene a partir de un nombre de dominio. Asociado con el sitio de NAT router / gateway Edwin R Lacayo Cruz 27

28 Protocolo IP IP es el principal protocolo de la capa de red. Este protocolo define la unidad básica de transferencia de datos entre el origen y el destino, atravesando toda la red de redes. Asignación de direcciones RARP IP El Protocolo de resolución inversa de direcciones (RARP) asocia las direcciones MAC conocidas a direcciones IP. Esta asociación permite que los dispositivos de red encapsulen los datos antes de enviarlos a la red. Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 28

29 Protocolo ARP El ARP permite que un anfitrión encuentre la dirección física de otro anfitrión dentro de la misma red física con sólo proporcionar la dirección IP de su objetivo. Asignación de direcciones BOOTP IP El protocolo bootstrap (BOOTP) opera en un entorno cliente-servidor y sólo requiere el intercambio de un solo paquete para obtener la información IP. Administración de direcciones DHCP IP El Protocolo de configuración dinámica del host (DHCP) es el sucesor del BOOTP. A diferencia del BOOTP, el DHCP permite que el host obtenga la dirección IP de forma dinámica sin que el administrador de red tenga que configurar un perfil individual para cada dispositivo. Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 29

30 Tipo de Cam po Tipo de mensaje ICMP Protocolo ICMP El protocolo ICMP (Internet Control Message Protocol, protocolo de mensajes de control y error) se encarga de informar al origen si se ha producido algún error durante la entrega de su mensaje. 0 Respuesta de eco (Echo Reply) 3 Destino inaccesible (Destination Unreachable) 4 Disminución del tráfico desde el origen (Source Quench) 5 Redireccionar (cambio de ruta) (Redirect) 8 Solicitud de eco (Echo) 11 Tiempo excedido para un datagrama (Time Exceeded) 12 Problema de Parámetros (Parameter Problem) 13 Solicitud de marca de tiempo (Timestamp) Respuesta de marca de tiempo (Timestamp Reply) Solicitud de información (obsoleto) (Information Request) Respuesta de información (obsoleto) (Information Reply) 17 Solicitud de máscara (Addressmask) 18 Respuesta de máscara (Addressmask Reply) Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 30

31 En una instalación encontramos una serie de equipos con la misma máscara de subred ( ) y cuyas direcciones IP son las que se exponen a continuación. Indicar cuántas redes existen y cuántas subredes y equipos existen y cuántas son posibles ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; En una instalación encontramos una serie de equipos con la misma máscara de subred ( ) y cuyas direcciones IP son las que se exponen a continuación. Indicar cuántas redes existen y cuántas subredes y equipos existen y cuántas son posibles ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; En una instalación encontramos una serie de equipos con la misma máscara de subred ( ) y cuyas direcciones IP son las que se exponen a continuación. Indicar cuántas redes existen y cuántas subredes y equipos existen y cuántas son posibles ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 31

32 4 Explicar el significado de la palabra? Dirección IP? y por qué estas clases es creado. Por lo tanto, con la ayuda de los tres (unicast) dirección clases definido en el cuadro de formato de direccionamiento IP, identifica aplicación particular de cada clase de estado. 5 El significado de las siguientes direcciones: (i) una dirección con todos 0s, (II) de una dirección con todos 1s, (iii) un discurso con un host de todos 0s, (iv) la dirección Edwin R Lacayo Cruz 32

33 Explique por qué la traducción de direcciones de red (NAT) sistema ahora es utilizado con la mayoría de los nuevos redes de acceso. Utilice el ejemplo se muestra en la topología de red Figura 91 (a) para describir el mensaje DHCP secuencia de cambio para obtener una dirección IP. Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 33

34 Gracias por su atención Que la gracia de Dios siempre usted con ustedes Redes de Interconeión Edwin R Lacayo Cruz 34