CONCEPTOS DE REDES Preparado por: Angel Chata Tintaya (angelchata@hotmail.com) Resumen La computadora ya no es mas una maquina aislada, en el presente la información fluye a través de los cables telefónicos, ópticos, satélites, inalámbricos. La Red es la computadora de este siglo. I. COMO COMUNICAR MAQUINAS. 1. La interconexión de ordenadores es un problema técnico de complejidad elevada. 2. Requiere el funcionamiento correcto de equipos (hardware) y programas (software) desarrollados por diferentes equipos humanos. 3. Cuando las cosas no funcionan es muy fácil echar la culpa al otro equipo. 4. La interoperabilidad no cumple la propiedad transitiva. El correcto funcionamiento de A con B y de B con C no garantiza el correcto funcionamiento de A con C 5. Estos problemas se agravan más aún cuando se interconectan equipos de distintos fabricantes. Modelo de capas 1. La mejor forma de resolver un problema complejo es dividirlo en partes. 2. En telemática dichas partes se llaman capas y tienen funciones bien definidas. 3. El modelo de capas permite describir el funcionamiento de las redes de forma modular y hacer cambios de manera sencilla. 4. El modelo de capas se basa en los siguientes principios: 4.1. La capa n ofrece sus servicios a la capa n+1. La capa n+1 solo usa los servicios de la capa n. 4.2. La comunicación entre capas se realiza mediante una interfaz 4.3. Cada capa se comunica con la capa equivalente en el otro sistema utilizando un protocolo característico de esa capa (protocolo de la capa n). 5. El conjunto de protocolos que Inter. operan en todos los niveles de una arquitectura dada se conoce como pila de protocolos. Servicios ofrecidos a la capa N+1 Capa N Servicios utilizados de la capa N-1 Modelo cliente-servidor 1. Las comunicaciones entre computadoras se rigen por el modelo cliente-servidor 2. Una máquina cliente requiere un servicio de una máquina servidor 3. Los programas servidor son puertos esperando peticiones de los clientes. 4. Ejemplo: 4.1. Un usuario desea recoger su correo de la máquina de su proveedor de Internet 4.2. Cuando el usuario da la orden a su programa de correo, éste se conecta desde un puerto arbitrario suyo (por ejemplo el 12023) al puerto 110 de la máquina que se encarga del correo. 4.3. A partir de ahora toda la comunicación entre el programa de correo (cliente) y el servidor de correo, fluirá por una tubería imaginaria entre ambas máquinas, siendo los extremos de dicha tubería los puertos de origen y destino. ma781.tripod.com 1 de 8
Direcciones de Internet 1. Cada conexión de una maquina con una red (como Internet) se le asigna una única dirección de 32 bits. 2. Estas direcciones se suelen expresar como cuatro números de 8 bits separados por puntos (ej: 193.146.25.2). 3. Si conocemos la dirección de una maquina, podemos conectarnos para intercambiar información. 4. En una subred nos referiremos a las diferentes maquinas por direcciones que previamente habremos asignado. Protocolos 1. Al conjunto de normas para la transmisión de mensajes en una red se le llama protocolo de red 2. En el caso de Internet se encuentran los siguientes protocolos 2.1. : Es el responsable del enrutamiento de los paquetes de información. 2.2. y UDP: Son protocolos que necesitan de para transmitirse. 2.3 : Protocolo que asegura que el mensaje llegue a su destino, retransmitiéndolo en caso si aun no es completado. 2.4. UDP: Solo se envía el paquete (datagrama), sin preocuparse si llega a su destino DNS 1. Es más fácil referirnos a una maquina en la Red por un nombre conocido. www.google.com. 2. Todas las maquinas en la red tienen una dirección. 3. Los que realizan la conversión de nombres a números son los servidores DNS. 4. Los servidores de DNS están distribuidos piramidalmente, hay unos servidores primarios y colgados a ellos una sucesión de servidores secundarios, terciarios; donde buscara las de un nombre. II. MODELO DE CAPAS OSI (Open Systems Interconnect) Capa Protocolos Detalle Física Cable coaxial, Par trenzado, Medio físico por el cual se transmite la Red celular, Vía satélite información Enlace Ethernet, Token Ring Cómo se transmite la información por el cable? Cuándo puede una estación transmitir? Tiene que esperar algún turno? Cómo sabe una estación que un mensaje es para ella? Red, ARP, ICMP, IGMP Define la forma en que un mensaje se transmite a través de distintos tipos de redes hasta llegar a su destino. En determina la ruta óptima a través de los encaminadores (routers) que debe seguir un paquete desde el origen al destino Transporte UDP, Considera que la comunicación de extremo a extremo ya está establecida y la utiliza. Agrega la noción de puertos. Sesión HTTP, SMTP, FTP, TELNET Sincroniza el intercambio de datos entre capas inferiores y superiores Presentación HTTP, SMTP, FTP, TELNET Convierte los datos de la red al formato requerido por la aplicación Aplicación HTTP, SMTP, FTP, TELNET El mensaje a transmitir. ma781.tripod.com 2 de 8
Capa Física Especificación de medios de transmisión Transmite Los Datos Prov ee el control de la capa física Capa de Enlace Datos puros Detecta y/o corrige Errores de transmisi ón Driver del dispositivo de comunicaciones Medio físico Capa de Red N=1 Suministra información sobre la ruta a seguir Por donde debo ir a w.x.y.z? Verifica que los datos se transmitan correctamente Capa de Transporte N=2 Son estos datos buenos? Error de comprobación de mensaje Routers Me gustaría enviarte algo Capa de Sesión Sincroniz a el intercambio de datos entre capas inferiores y superiore s Buena idea! Gracias N=3 De nada! Conexión extremo a extremo ( host a host ) Paquetes de datos Capa de Presentación Conv ierte los datos de la red al formato requerido por la aplicación Este paquete no es bueno. Reenviar N=4 Establecer Conexión Cerrar Conexión N=5 Datos de la aplicación (dependientes de la máquina) Datos de capas bajas (independientes de la máquina) N=6 ma781.tripod.com 3 de 8
WWW (HTTP) Transf. Ficheros (FTP) e-mail (SMTP) Videoconferencia (H.323) Capa de Aplicación Que debo enviar? Es la interfaz que ve el usuario final Muestra la información recibida En ella residen las aplicaciones Envía los datos de usuario a la aplicación de destino usando los servicios de las capas inferiores N=7 Capa de Aplicación Capa de Presentación Capa de Sesión Capa de Transporte Capa de Red Capa de Enlace Capa Física III. CAPA DE RED Ruta de un mensaje 1. El mejor ejemplo de interconexión de redes es Internet, se trata de un conjunto de redes unidas mediante encaminadores o routers. 2. Un router o encaminador no es más que una computadora con varias direcciones, una para cada red, que permite el tráfico de paquetes entre sus redes. 3. Para identificar globalmente una computadora dentro de un conjunto de redes / se utilizan las direcciones (capa de red). 4. Observando una dirección sabremos si pertenece a nuestra propia red o a una distinta 5. La capa de red se encarga de fragmentar cada mensaje en paquetes de datos llamados datagramas y de enviarlos de forma independiente a través de la red. 6. Cada datagrama incluye un campo con la dirección de destino, que se usa para enrutar los datagramas a través de las redes necesarias. ma781.tripod.com 4 de 8
Direcciones Publicas y Privadas 1. Las direcciones públicas, son visibles en todo Internet. 2. Para conectarse a Internet es necesario tener una dirección pública. 3. Las direcciones privadas son visibles únicamente por maquinas de su propia red. 4. Las privadas también son visibles en otras redes privadas interconectadas por routers. 5. Las maquinas con direcciones privadas pueden salir a Internet por medio de un router (o proxy) que tenga una pública. 6. Desde Internet no se puede acceder a ordenadores con direcciones privadas. Direcciones públicas estáticas y dinámicas 1. Un servidor que se conecte a la red con estática siempre lo hará con una misma. 2. Estas estáticas se contratan para que siempre sean localizables por los usuarios. 3. Las dinámicas son las que se utilizan en las conexiones a Internet mediante un módem. 4. Los proveedores de Internet utilizan direcciones dinámicas debido a que tienen más clientes que direcciones. Estructura de una dirección 1. Las direcciones están formadas por 4 bytes (32 bits). 2. Se representa como a.b.c.d donde cada letra es un número entre el 0 y el 255. 3. Por ejemplo la dirección del servidor de IBM (www.ibm.com) es 129.42.18.99. 4. Las direcciones también se pueden representar En hexadecimal desde 00.00.00.00 hasta la FF.FF.FF.FF En binario desde 00000000.00000000.00000000.00000000 hasta 11111111.11111111.11111111.11111111. 5. Cuántas direcciones existen? Calculamos 2 elevado a 32 son más de 4000 millones de direcciones 6. Las direcciones pertenecen siempre a alguna red. 7. Todas las máquinas conectadas a una misma red tienen iguales los primeros bits 8. Las direcciones se dividen en dos partes: el identificador de red y el de host. 9. Dependiendo del número de hosts que se necesiten para cada red, las direcciones de Internet se han dividido en las clases A, B, C, D y E. Protocolo 1. es el protocolo de la capa de red encargado de elegir la ruta más adecuada por la que los datos (datagramas ) sean enviados. 2. Con los paquetes pueden seguir rutas distintas entre el origen y el destino. Entonces pueden llegar duplicados o desordenados. 3. Con los paquetes pueden perderse, dañarse o llegar retrasados. IV. CAPA DE TRANSPORTE 1. Transfiere datagramas entre dos maquinas utilizando como identificadores direcciones. 2. La noción de puerto permite elegir entre los muchos destinos dentro de un mismo servidor. 3. No es suficiente con indicar la dirección del destino, además hay que especificar la aplicación que recogerá el mensaje. 4. Cada aplicación que esté esperando un mensaje utiliza un número de puerto distinto. 5. También para el envío se usan puertos. ma781.tripod.com 5 de 8
Puertos 1. Para distinguir las distintas conexiones dentro de un mismo ordenador se utilizan los puertos. 2. Por ejemplo puede tener un servicio web y un servicio de correos. 3. Un puerto es un número de 16 bits, por lo que existen 65536 puertos en cada maquina 4. Las aplicaciones utilizan estos puertos para recibir y transmitir mensajes. 5. Los números de puerto de los clientes son asignados dinámicamente y generalmente son superiores al 1024. 6. Cuando una aplicación cliente quiere comunicarse con un servidor, busca un número de puerto libre y lo utiliza. 7. Los puertos de los servidores son estándares (http://www.ietf.org/rfc/rfc1700.txt.) Palabra clave Puerto Descripción 0/tcp o udp Reserved tcpmux 1/tcp Port Service Multiplexer Rje 5/tcp Remote Job Entry echo 7/tcp/udp Echo discard 9/tcp/udp Discard systat 11/tcp/udp Active Users daytime 13/tcp/udp Daytime qotd 17/tcp/udp Quote of the Day chargen 19/tcp/udp Character Generator ftp-data 20/tcp File Transfer [Default Data] ftp 21/tcp File Transfer [Control] telnet 23/tcp Telnet smtp 25/tcp Simple Mail Transfer time 37/tcp/udp Time nameserver 42/tcp/udp Host Name Server nicname 43/tcp/udp Who Is domain 53/tcp/udp Domain Name Server bootps 67/udp/udp Bootstrap Protocol Server tftp 69/udp Trivial File Transfer gopher 70/tcp Gopher finger 79/tcp Finger www-http 80/tcp World Wide Web HTTP dcp 93/tcp Device Control Protocol supdup 95/tcp SUPDUP hostname 101/tcp NIC Host Name Server iso-tsap 102/tcp ISO-TSAP gppitnp 103/tcp Genesis Point-to-Point Trans Net rtelnet 107/tcp/udp Remote Telnet Service pop2 109/tcp Post Office Protocol - Version 2 pop3 110/tcp Post Office Protocol - Version 3 sunrpc 111/tcp/udp SUN Remote Procedure Call auth 113/tcp Authentication Service sftp 115/tcp/udp Simple File Transfer Protocol nntp 119/tcp Network News Transfer Protocol ntp 123/udp Network Time Protocol pwdgen 129/tcp Password Generator Protocol netbios-ns 137/tcp/udp NETBIOS Name Service netbios-dgm 138/tcp/udp NETBIOS Datagram Service netbios-ssn 139/tcp/udp NETBIOS Session Service snmp 161/udp SNMP snmptrap 162/udp SNMPTRAP irc 194/tcp Internet Relay Chat Protocol ma781.tripod.com 6 de 8
Características de los puertos 1. Los puertos tienen una memoria intermedia (buffer) situada entre los programas de aplicación y la red. 2. Las aplicaciones transmiten la información a los puertos donde se encola para luego enviarse a la red. 3. Una vez que pueda transmitirse, la información irá llegando al puerto destino donde se irá guardando hasta que la aplicación esté preparada para recibirla. 4. Los dos protocolos principales de la capa de transporte son UDP y. 5. ofrece transferencias fiables. Protocolo (Transmission Control Protocol) 1. Está basado en. no es fiable y no esta orientado a la conexión. 2. es orientado a conexión. 3. Es necesario establecer una conexión previa entre las dos máquinas antes de poder transmitir ningún dato. 4. A través de esta conexión los datos llegarán siempre a la aplicación destino de forma ordenada y sin duplicados. 5. es fiable. La información que envía el emisor llega de forma correcta al destino. 6. Las aplicaciones que usan no tienen que preocuparse de la integridad de la información. V. / Comparación de modelos OSI, / Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Física OSI Aplicación Transporte Internet Host-red / Hardware Firmware Software Sist. Operativo Prog. de usuario Protocolos e información de control 20 bytes Cabec. Datos aplicación Segmento 20 bytes Cabec. Segmento Datagrama 14 bytes Cabecera de enlace Datagrama 4 bytes Cola de enlace Trama ma781.tripod.com 7 de 8
1. Normalmente todo protocolo requiere el envío de algunos mensajes especiales o información de control adicional a la que se transmite. generalmente esto se hace añadiendo una cabecera (a veces también una cola) al paquete a transmitir. 2. La información de control reduce el caudal útil, supone un overhead. 3. Cada capa añade su propia información de control. Cuantas mas capas tiene un modelo mas overhead se introduce. Ejemplo de Transmisión de mensajes / HTTP (navegador web) HTTP (servidor web) 5. Capa de aplicación mensaje HTTP (puerto mayor de 1024) (puerto 80) 4. Capa de transporte segmento (dirección privada o pública dinámica) (direcciones públicas) (dirección pública estática) 3. Capa de red datagrama Ethernet (dirección física) Ethernet (direcciones físicas) Ethernet (dirección física) 2. Capa de acceso a la red trama Ethernet UTP CAT 5 Red 1 UTP CAT5 en ambas redes Red n UTP CAT 5 1. Capa física secuencia de bits Cliente Secuencia de n routers Servidor Bibliografía: http://ftp.gul.uc3m.es/gul/raxi/curso/node98.html http://www.saulo.net/pub/tcpip/a.htm#1 ma781.tripod.com 8 de 8