Acceso a Internet Red Pública Conmutada local Internet Infovía Línea alquilada en Red Telefónica Pública Conmutada o ISDN o ATM local : Internet Service Provider Acceso a Internet RedIRIS 1999 Internet en Cataluña Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 1
Acceso a Internet Los usuarios suelen acceder a las redes interconectadas mediante TCP/IP desde: Un modem conectado por un enlace serie a un proveedor de servicio de internet (). Entre el y el ordenador conectado al modem se establece un enlace controlado por un protocolo especial (PPP). Su red de area local, a la que está conectado su ordenador (mayoría de redes Ethernet). En este caso, se hace uso de protocolos especiales para gestionar las direcciones IP y Ethernet (ARP, RARP). TCP/IP y Ethernet Topología en bus Configuración con conmutador Redes de área local más utilizadas. Inicialmente con topología en bus (cable coaxial y protocolo CSMA/CD para acceso al medio a 10 Mbps). Ahora configuración con conmutadores y cables UTP, para llegar hasta 100 Mbps. Mucha información de aplicaciones que hacen uso de TCP/IP deberá viajar pues sobre redes Ethernet. Algunos elementos a considerar: Direcciones Ethernet: 48 bits (las de IP son de 32 bits: se hará necesario gestionar las transformaciones de direcciones). Tramas Ethernet. Los datagramas IP deben encapsularse en tramas Ethernet, quedando insertados entre una cabecera y un final de trama Ethernet. TCP/IP y Ethernet Breve historia: 1970 Xerox desarrolla la tecnología Ethernet. 1980, en unión con DEC e Intel publican la especificación Ethernet Blue Book 1 (ESPEC1; DIX), que con el tiempo evoluciona hasta el Ethernet Blue Book 2 (ESPEC2). En 1983, el IEEE publica el estándar IEEE 802.3 basado en la ESPEC2, pero con cambios. Conclusión: 3 especificaciones diferentes. En realidad, hoy solo hay realizaciones de ESPEC2 e IEEE 802.3 Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 2
TCP y Ethernet 8 bytes 6 bytes 6 bytes 2 bytes 46-1500 DIX 4 bytes +----------+----------+----------+----------------+-------------+---------+----------+ Preambulo @Destino @Fuente Tipo contenido Datos Relleno CRC-32 +----------+----------+----------+----------------+-------------+---------+----------+ 802.2/802.3 8 bytes 6 bytes 6 bytes 2 1 1 1 2 2 +----------+----------+----------+----+----+----+----+-------+----+-----+-------+---+ Preambulo @Destino @Fuente long 0xAA 0xAA 0x03 0x0000 Tipo Datos Relleno CRC +----------+----------+----------+----+----+----+----+-------+----+-----+-------+---+ Preámbulo de 8 bytes. Direcciones de destino y fuente (6 bytes cada una): fijas para cada NIC Ethernet. Problema: gestionar conjuntamente direcciones IP y direcciones Ethernet. Tipo de contenido. Se asignan códigos para los casos en que el contenido es un datagrama IP o tramas de los protocolos ARP y RARP (encargados justamente de gestionar conjuntamente direcciones IP y direcciones Ethernet). IP: 0x0800, ARP: 0x0806, RARP: 0x8035 TCP/IP y PPP (RFC 1548) Red Pública Conmutada Muchos usuarios acceden a Internet a través de un desde un ordenador personal conectado a la Red Pública Conmutada mediante un modem. De esa forma, se establece un enlace físico entre el ordenador y el, que es quien le da acceso a Internet. PPP. Características Diseñado para permitir intercambio de datagramas de varios protocolos entre dos hosts a través de un enlace de comunicaciones full-duplex punto a punto. Constituyentes: Mecanismo de encapsulación estándar para enlaces IP punto a punto. Protocolo de control del enlace (Link Control Protocol -LCP-) para gestionar el enlace entre los dos extremos. Una familia de protocolos para configurar los protocolos de red (IPCP para IP, por ejemplo). Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 3
PPP. Características Es el que más se usa para acceder a redes TCP/IP a través de líneas serie. Sustituye progresivamente al SLIP, que imponía ciertas restricciones: No obtención dinámica de @IP (el usuario debía darla, y el host no podía informar al otro). No tiene indicador de protocolo en su trama (un enlace no puede ser compartido por varios protocolos) No comprime datos. El CSLIP comprime solo cabeceras TCP e IP pero no datos. IP PPP Nueva @IP IPCP PPP. IP sobre PPP Fase 3: IP establecido. Extremos intercambian datagramas Fase 2: Configuración IP en tramas y PPP establecimiento de IP (IPCP). Obtención de Fase dirección 1: Establecimiento IP. Paquetes Fase 4: Terminar LCP en tramas enlace. PPP con Paquetes negociación LCP en del tramas enlaceppp Paquetes LCP en tramas PPP IPCP IP PPP Paquetes LCP en tramas PPP Paquetes IPCP en tramas PPP Datagramas IP en tramas PPP PPP. Cometidos El PPP se encarga de: Definir un método de encapsulación para la información que tiene que viajar en el enlace punto a punto. Definir un protocolo de control del enlace (LCP) para negociar y establecer el enlace entre los dos extremos. Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 4
PPP. Cometidos Interaccionar con los protocolos de control de red (IPCP para IP) a fin de que las conexiones de red puedan configurarse y establecerse sobre el enlace establecido por el LCP. Estos protocolos encapsulan información en tramas PPP como lo hace LCP. En el caso de IP eso incluye la obtención de una dirección IP por parte de quien solicita el establecimiento del enlace (típicamente un ordenador con modem). Interaccionar con protocolos de nivel superior (como el IP) para permitir el intercambio de información de esos protocolos a través del enlace. PPP. Encapsulación.Formato de trama en HDLC Encapsulación PPP formato básico (RFC 1548): +----------+---------------+-----------+ Protocol Information Padding 16 bits * * +----------+---------------+-----------+ La encapsulación PPP se inserta en una trama HDLC (RFC 1549): Flag Address Control Protocol Information Padd FCS Flag Inter-frame Fill 01111110 11111111 00000011 16 bits * * 16 bits 01111110 or next Address Flag: Indicador de comienzo de trama (0x7e). Address: dirección all hosts. Fija a valor 0xff. Control: valor fijo a 0x03. Protocol: no definido por HDLC, sino por PPP. Indica el protocolo al que pertenece lo encapsulado (IP -0x0021-, LCP - 0xc021-, ICMP -0x8021-, etc). PPP. Encapsulación.Formato de trama en HDLC Flag Address Control Protocol Information Padd FCS Flag Inter-frame Fill 01111110 11111111 00000011 16 bits * * 16 bits 01111110 or next Address Information: datagrama del protocolo indicado. Carácter de escape en enlaces asíncronos: 0x7d. Lo que le sigue tiene el 6º bit cambiado. Carácter 0x7e: Enlaces síncronos: bit stuffing. Enlaces asíncronos: escape con 0x7d 0x5e. Carácter 0x7d: Enlaces asíncronos: 0x7d 0x5d. Padding: pueden añadirse bits de padding hasta que la trama alcance como mucho el tamaño máximo que se tolere en el enlace. Frame Check Sequence: CRC calculado con campos address, control, protocol e information (especificado en ISO3309). Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 5
PPP. Diagrama de estados Enlace físico no ESTABLECIMIENTO DEL ENLACE disponible. Estado Inicial y Detección Intercambio de de paquetes Opcional. final. portadoralcp de configuración. Negociado. Dead Solo se configuran los UP parámetros OPENED Establish independientes del nivel de red. Authenticate DOWN FAIL FAIL SUCCESS/NONE Paquetes LCP para acabar. Informe a protocoloterminate de red. CLOSING Aviso de acabar. Configuración protocolos de red (IP, etc). Network Una vez configurado, se intercambian los paquetes de datos. PPP. Link Control Protocol (LCP) Define una tabla de estados y transiciones para la fase de establecimiento del enlace, su administración y su finalización. Define los contenidos de las diferentes tramas LCP para cada cometido. Paquetes LCP: Encapsulados dentro del campo information de la trama PPP. Campo protocol de la trama PPP: 0xc021. PPP. Tramas PPP y paquetes LCP Contenidos de paquetes LCP TRAMA PPP EN HDLC Flag Address Control Protocol Information Padd FCS Flag Inter-frame Fill 01111110 11111111 00000011 16 bits * * 16 bits 01111110 or next Address Paquete LCP Code Identifier Length Data.. Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 6
PPP. Link Control Protocol (LCP) Formato de paquete LCP. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 Code Identifier Length Data.. Code : Código identificador del paquete. Identifier : byte para asociar parejas request-reply. Length : longitud TOTAL del paquete LCP. Menor que la MRU del enlace. Data : contenidos del paquete. Formato dependiente del código: Paquetes Configure: aparecen OPCIONES de configuración del enlace. PPP. Link Control Protocol (LCP) PaquetesTerminate: información binaria del remitente. Code-Reject: paquete rechazado. Protocol-Reject: codigo de protocolo rechazado y contenido del campo information de la trama PPP (sin otros campos). Paquetes Echo: tienen un campo adicional magic number de 4 bytes entre los campos Length y Data. El campo Data contiene información binaria del remitente. PPP. Link Control Protocol (LCP) Paquetes de establecimiento y configuración: Configure-Request: petición con opciones. Configure-Ack: opciones aceptables. Configure-Nack: alguna opción no es aceptable. Se proponen otros valores. Configure-Reject: alguna opción no es aceptable ni negociable. Se necesita otro Configure- Request. Paquetes de finalización del enlace: Terminate-Request, Terminate-Ack. Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 7
PPP. Link Control Protocol (LCP) Paquetes de administración y depuración: Code-Reject: paquete con código desconocido. Protocol-Reject: paquete con código de campo protocol desconocido. Echo-Request: cuando se recibe, hay que enviar un Echo-Reply. Para depuración, medidas, etc. Echo-Reply. Discard-Request: paquete enviado al otro extremo en contextos de depuración, medidas, etc. El receptor no hace nada con él. PPP. Tramas, paquetes LCP y Opciones TRAMA PPP EN HDLC Flag Address Control Protocol Information Padd FCS Flag Inter-frame Fill 01111110 11111111 00000011 16 bits * * 16 bits 01111110 or next Address Paquete LCP Code Identifier Length Data.. Opciones +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Type Length Data.. +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ PPP. Opciones de configuración En campo Data de paquetes Configure. Formato: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Type Length Data... +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Opciones: Maximum-Receive-Unit (MRU). Data : 2 bytes. Tamaño máximo de trama (en bytes) que una implementación puede tratar. Defecto 1500 Async-Control-Character-Map. Necesidad o no de mapear caracteres de control (en enlaces asíncronos) a secuencias de dos caracteres. Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 8
PPP. Opciones de configuración Authentication Protocol. Opcionalmente un extremo puede pedir al otro que se identifique haciendo uso de un protocolo de autenticación Quality Protocol. Posibilidad de monitorizar la pérdida de bytes en el enlace. Magic Number. Número aleatorio que sirve para detectar la presencia de un bucle en el enlace que devuelve las tramas enviadas al remitente. Protocol Field Compression. Posibilidad de comprimir el campo identificador del protocolo. Address-and-Control-Field-Compression. Posibilidad de comprimir campos de dirección y control. PPP. IPCP (RFC 1172) El protocolo IPCP permite configurar los servicios IP sobre un enlace punto a punto. Protocolos de compresión. Dirección IP de demandante (usuario conectado a un a través de un modem). Los paquetes IPCP están contenidos en una trama PPP. Formato paquetes IPCP Tipo = 2 Longitud paquete Datos protocolo compresión Neg. Prot. Compr. Tipo = 3 Longitud paquete Dirección IP Neg. Dirección IP A B LCP Conf Req id = 1 ACCM = 00000000 LCP Conf Req id = 7 MRU = 200 M.N. = 0xa7c390b7 P.F. Compr. A.C. Compr. PPP. NEGOCIACIÓN LCP LCP Conf Reject id = 7 M.N. = 0xa7c390b7 P.F. Compr. LCP Conf Ack id = 1 ACCM = 00000000 Opción aceptada LCP Conf Ack id = 8 MRU = 200 ACCM = 00000000 A.C. Compr. LCP Conf Req id = 8 MRU = 200 ACCM = 00000000 A.C. Compr. t t Negociación de Opciones finalizada Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 9
A B IPCP Conf Req id = 2 IP = 0.0.0.0 IPCP Conf Req id = 7 IP = 192.168.1.1-@propia- VJ Compr. PPP. NEGOCIACIÓN IPCP IPCP Conf Reject id = 7 VJ. Compr. Dirección IP cedida a A IPCP Conf Ack id = 8 IP = 192.168.1.1 -@destinatario- IPCP Conf Nack id = 2 IPCP Conf Req IP = 192.168.1.2 -@ para A- id = 8 Negociación IP = 192.168.1.1-@propiade Opciones (Acepta que no haya compr.) finalizada t t Interficie Loopback Muchas implementaciones soportan el interfaz loopback, mediante el cual dos procesos del mismo host pueden intercambiar información. Los datos son sometidos a todo el procesado por parte de los módulos TCP e IP, pero NO llegan a salir a la red. El acceso a este interfaz se realiza a través de la dirección IP 127.0.0.1 (dirección reservada). Maximum Transmission Unit MTU: Número máximo de bytes de datos que pueden aparecer encapsulados en una trama de red. Es un parámetro propio de cada una de las tecnologías de red existentes. En el contexto de Internet, se define el path MTU entre dos hosts que están en redes diferentes, como el mínimo de las MTUs de las redes que los datagramas deben atravesar para ir de uno a otro. Red Bytes Algunos valores de MTU Punto a Punto 296 X.25 576 Ethernet 1500 IEEE 802.3/802.2 1492 FDDI 4352 IEEE 802.5 (4 Mbps TR) 4464 IBM (16 Mbps TR) 17914 Juan Carlos Cruellas Ibarz. Curso 2000/2001. Q1 10