Comunicación de Datos I

Presentación del tema: "Comunicación de Datos I"— Transcripción de la presentación:

1 Comunicación de Datos I
IP, ARP, DHCP y DNS

2 Algunas preguntas ¿Cómo se relaciona lo visto hasta ahora con Internet? ¿Qué es esa dirección IP que se configura cuando quiero tener acceso a una red? Y la máscara? ¿Cómo se relacionan todos estos elementos con Ethernet?

3 TCP/IP Conjunto de Protocolos utilizados en Internet.
Proceso usuario Proceso usuario APLICACION FTP SSH SNMP Processs/Application layer PRESENTACION DNS DHCP HTTP SESION TRANSPORTE TCP UDP Transport layer ICMP IP IGMP Internet layer RED ARP Interface RARP ENLACE Link layer FISICA IEEE ETHERNET ATM X.25 SLIP PPP OSI/ISO TCP/IP

4 TCP/IP - Resumen Link Layer: Contiene toda la funcionalidad para enviar una trama de bits sobre un medio físico a otro sistema. A su vez organiza los datos a enviar en una unidad de datos llamada frame y se encarga de su envío a un equipo adyacente. Network Layer: Envía datos en la forma de paquetes desde un origen a un destino, a lo largo de tantos vínculos como sea necesario aunque los mismos no sean adyacentes Transport Layer: Referido al envío de información entre procesos. Application Layer: Referido a diferencias en representaciones internas de datos, interfaces de usuario y otros requerimientos del mismo

5 Dirección física o MAC MAC (Media Access Control)
Es un número único asignado a cada tarjeta de red. 48 bits. 24 bits asignados por la IEEE al fabricante (OUI). 24 bits asignados por el fabricante como número de serie. En la mayoría de los casos no se necesita conocerla, salvo para hacer filtrado en redes wireless por dir MAC. Comandos en Windows IPCONFIG /ALL y GETMAC.

6 Direcciones IP - Introducción
Identifican unívocamente un punto de acceso (interfaz) a la red y tienen un significado global en la Internet. Un router tiene varias. Son números de 32 bits, expresados en notación decimal con puntos, byte a byte (p.ej ). Para facilidad de los usuarios, se define un mapping estático de las direcciones IP con nombres “mas legibles” para las personas (DNS - Domain Name Server).

7 Direcciones IP - Introducción
Esquema jerárquico, constan de una parte que indica de qué red física se trata, y otra que indica la interface o punto de conexión a la red (host). El componente RED de la dirección IP se utiliza para ubicar la red física de destino (ruteo) y el componente HOST se utiliza para identificar la interfaz dentro de esa red física Las direcciones IP son identificadores en una red virtual; en última instancia deben ser mapeadas a direcciones físicas de las distintas subredes (X.25, Ethernet, etc.). Este proceso se denomina resolución de direcciones. Evolución: subnetting y classless addressing. RED HOST

8 Direcciones IP - Introducción
Clase A B C D E 8 16 24 32 0 RED HOST RED 10 110 1110 11110 ID GRUPO MULTICAST E X P E R I M E N T A L a a a a a Formato Rango Redes/Hosts 126/ 16.382/65.534 /254 Multidifusión (en inglés multicast) es el envío de la información en una red de computadores a múltiples destinos simultáneamente, usando la estrategia más eficiente para el envío de los mensajes sobre cada enlace de la red sólo una vez y creando copias cuando los enlaces en los destinos se dividen. Además de multicast, existen también envíos de un punto a otro en una red que es denominado unidifusión (unicast), y el envío a todos los nodos en una red que es denominado difusión amplia (broadcast). Antes del envío de la información, deben establecerse una serie de parámetros. Para poder recibirla, es necesario establecer lo que se denomina "grupo multicast". Ese grupo multicast tiene asociado una dirección de internet. La versión actual del protocolo de internet, conocida como IPv4, reserva las direcciones de tipo D para la multidifusión. Las direcciones IP tienen 32 bits, y las de tipo D son aquellas en las cuales los 4 bits más significativos son '1110' ( a ).

9 Direcciones IP No asignables
La dirección se utiliza para indicar broadcast en la propia red. La dirección identifica al host actual. Las direcciones con el campo host todo a ceros identifican redes. La dirección con el campo host todo a unos se utiliza como dirección broadcast dentro de la red. La dirección con el campo red todo a ceros identifica a un host en la propia red. La dirección se utiliza para pruebas loopback. Las redes , , , y el rango de en adelante (clase E) están reservados y no deben utilizarse. Las redes (clase A), a (clase B) y a (clase C) están reservadas para redes privadas ('intranets') por el RFC 1918.

10 Direcciones IP - Ejemplo
eth0 eth1 sl0 RED RED RED INTERNET HOST A HOST B HOST C HOST D HOST E ROUT. X ROUT. Y

11 Máscara de subred La máscara de red es un número con el formato de una dirección IP que nos sirve para distinguir cuando una máquina determinada pertenece a una subred. En formato binario todas las máscaras de red tienen los "1" agrupados a la izquierda y los "0" a la derecha. Ejemplo: Para obtener a que red pertenece un equipo con una dirección IP dada debo realizar la operación lógica AND (bit a bit) entre esta y la máscara correspondiente. Ejemplo:                       ____________________________________________________            

12 De MAC a IP (ARP) ARP (Address Resolution Protocol) tiene como misión precisamente traducir la dirección IP de una máquina a la dirección física del adaptador de red. Internet está basado en direcciones IP. Ethernet está basado en direcciones MAC.

13 Funcionamiento Un Equipo envía un ARP Request en broadcast preguntando por la dirección física de una determinada IP. Le responde el equipo que tiene esa IP con un ARP Reply que le informa la dirección física. Debido a que enviar ARP Request/Reply para cada paquete IP introduce demasiado overhead, cada host mantiene una tabla ARP donde cada entrada expira después de 20 minutos.

14 Esquema ARP Reply desde Router137:
Source hardware address: 00:e0:f9:23:a8:20 Source protocol address: Target hardware address: 00:a0:24:71:e4:44 Target protocol address: ARP Request de Argon: Source hardware address: 00:a0:24:71:e4:44 Source protocol address: Target hardware address: 00:00:00:00:00:00 Target protocol address:

15 Formato del paquete ARP

16 Tabla ARP (128.143.71.37) at 00:10:4B:C5:D1:15 [ether] on eth0
( ) at 00:B0:D0:E1:17:D5 [ether] on eth0 ( ) at 00:B0:D0:DE:70:E6 [ether] on eth0 ( ) at 00:05:3C:06:27:35 [ether] on eth1 ( ) at 00:B0:D0:E1:17:DB [ether] on eth0 ( ) at 00:B0:D0:E1:17:DF [ether] on eth0

17 Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP
Provee configuración automática de los equipos conectados a una red. Dirección IP con máscara de subred, Gateway por defecto, Dirección IP del servidor de DNS. Sin DHCP, cada dirección IP debe configurarse manualmente en cada computadora . RFC 2131 Tres maneras de asignar direcciones: Manual o estática Automática (IP permanentes hasta que el cliente las libera) Dinámica (IP por intervalos de tiempo) Sin DHCP, cada dirección IP debe configurarse manualmente en cada computadora y, si la computadora se mueve a otra subred, se debe configurar otra dirección IP diferente. El DHCP le permite al administrador supervisar y distribuir de forma centralizada las direcciones IP necesarias y, automáticamente, asignar y enviar una nueva IP si fuera el caso en la computadora es conectada en un lugar diferente de la red. El protocolo DHCP incluye tres métodos de asignación de direcciones IP: Asignación manual o estática: Asigna una dirección IP a una máquina determinada. Se suele utilizar cuando se quiere controlar la asignación de dirección IP a cada cliente, y evitar, también, que se conecten clientes no identificados. Asignación automática: Asigna una dirección IP de forma permanente a una máquina cliente la primera vez que hace la solicitud al servidor DHCP y hasta que el cliente la libera. Se suele utilizar cuando el número de clientes no varía demasiado. Asignación dinámica: el único método que permite la reutilización dinámica de las direcciones IP. El administrador de la red determina un rango de direcciones IP y cada computadora conectada a la red está configurada para solicitar su dirección IP al servidor cuando la tarjeta de interfaz de red se inicializa. El procedimiento usa un concepto muy simple en un intervalo de tiempo controlable. Esto facilita la instalación de nuevas máquinas clientes a la red.

18 DHCP determina posibles configuraciones DHCP discover DHCP offer
selecciona una configuración DHCP request DHCP ack El sistema libera la IP DHCP release Descarta el contrato con la dir IP asignada se termina la configuración (seleccionado) (no seleccionado) determina posibles configuraciones DHCP Discovery (broadcast) El cliente envía un paquete DHCPDISCOVER. Las direcciones IP origen y destino de dicho paquete serán y (broadcast) respectivamente. El servidor almacena los campos del paquete CHADDR (dirección Ethernet origen, MAC) y el de identificación del cliente. DHCP Offer (unicast) El servidor determina la configuración basándose en la dirección del soporte físico de la computadora cliente especificada en el registro CHADDR. El servidor especifica la dirección IP en el registro YIADDR. Como la cual se ha dado en los demás parámetros. DHCP Request (broadcast) El cliente selecciona la configuración de los paquetes recibidos de DHCP Offer. Una vez más, el cliente solicita una dirección IP específica que indicó el servidor DHCP Acknowledge (unicast) Cuando el servidor DHCP recibe el mensaje DHCPREQUEST del cliente, se inicia la fase final del proceso de configuración. Esta fase implica el reconocimiento DHCPACK el envío de un paquete al cliente. Este paquete incluye el arrendamiento de duración y cualquier otra información de configuración que el cliente pueda tener solicitada. En este punto, la configuración TCP / IP proceso se ha completado. El servidor reconoce la solicitud y la envía acuse de recibo al cliente. El sistema en su conjunto espera que el cliente para configurar su interfaz de red con las opciones suministradas. El servidor DHCP responde a la DHCPREQUEST con un DHCPACK, completando así el ciclo de iniciación. La dirección origen es la dirección IP del servidor de DHCP y la dirección de destino es todavía El campo YIADDR contiene la dirección del cliente, y los campos CHADDR y DHCP: Client Identifier campos son la dirección física de la tarjeta de red en el cliente. La sección de opciones del DHCP identifica el paquete como un ACK. DHCP Release Si los clientes envían una petición al servidor DHCP para liberar su dirección IP. Como los clientes generalmente no de broadcast. El router puede ser configurado para redireccionar los paquetes DHCP a un servidor DHCP en una subred diferente. La implementación cliente crea un paquete UDP (Protocolo de Datagramas de Usuario según siglas en inglés) con destino y requiere también su última dirección IP conocida, aunque esto no es necesario y puede llegar a ser ignorado por el servidor.

19 Mensajes DHCP DHCPDISCOVER DHCPOFFER DHCPREQUEST DHCPACK
El cliente envía un mensaje en broadcast en busqueda de servidores DHCP disponibles. DHCPOFFER El servidor responde al cliente ofertando parametros de configuración. DHCPREQUEST El cliente envía en broadcast al servidor aceptando ciertos parámetros de un servidor en particular. DHCPACK El servidor comunica al cliente el resto de los parámetros de configuración, por ejemplo Servidor DNS, etc.

20 Mensajes DHCP (Cont.) DHCPRELEASE DHCPNAK DHCPDECLINE DHCPINFORM
El cliente libera un contrato por cierta dirección IP. DHCPNAK El servidor por algún motivo le dice al cliente que esa IP ya no le corresponde, por ejemplo se venció el contrato. DHCPDECLINE El cliente se enteró de alguna otra manera que esa dirección IP está en uso. El servidor debe marcarla. DHCPINFORM El cliente pide información al servidor.

21 Domain Name System - DNS
Provee mapeos desde nombres de dominios en ASCII y direcciones IP Sistema de nombres jerárquicos. Provee mecanismos para guardar datos globalmente y recupero de la información Principales características: Sistema distribuido. Eficiencia – la mayoria de los requerimientos son resueltos por servidores locales. Cache. Confiabilidad. Distributed system – set of servers sharing information Funciona auqnue ciertos servidores fallen.

22 Términos Domain name: algún nombre representado en el formato de DNS
mail.yahoo.com \.name.example DNS label: cada texto entro dos puntos ".“ ac.il – 2 labels DNS zone: un conjunto de nombres que estan bajo la misma autoridad cs.technion.ac.il, ee.technion.ac.il y

23 Componentes Clientes DNS: Un programa cliente DNS que se ejecuta en la computadora del usuario y que genera peticiones DNS de resolución de nombres a un servidor DNS Zonas de autoridad: Porciones del espacio de nombres de dominio que almacenan los datos. Cada zona de autoridad abarca al menos un dominio y posiblemente sus subdominios, si estos últimos no son delegados a otras zonas de autoridad. Resolvers DNS: Solo realizan preguntas. Son recursivos y tienen la capacidad de “cachear” repuestas. Servidores DNS Contestan las peticiones de los clientes u otro servidores y son los encargados de ciertas zonas de autoridad. Los servidores recursivos tienen la capacidad de reenviar la petición a otro servidor si no disponen de la dirección solicitada. Algunos funcionan también como Resolvers.

24 ¿Cómo funciona el protocolo?
La resolución de nombres se hace de manera transparente por parte de las aplicaciones Al realizar una petición que requiere una búsqueda de DNS, la petición se envía al servidor DNS local del sistema operativo. La mayoría de usuarios domésticos utilizan como servidor DNS el proporcionado por el proveedor de servicios de Internet. Pueden configurarse a través de DHCP. Los servidores DNS que reciben la petición, buscan en primer lugar si disponen de la respuesta en la memoria caché, de no ser encontrada, iniciarían la búsqueda de manera recursiva. el servidor DNS guardará el resultado en su memoria caché. Cuando un servidor no tiene la información requerida, comienza buscando por el texto mas largo que haga matching con el texto buscado, si nada hace matching comienza por el raíz. El servidor raíz debe conocer la IP de cada servidor de nombres de dominio de segundo nivel y así sucesivamente. Los usuarios generalmente no se comunican directamente con el servidor DNS: la resolución de nombres se hace de forma transparente por las aplicaciones del cliente (por ejemplo, navegadores, clientes de correo y otras aplicaciones que usan Internet). Al realizar una petición que requiere una búsqueda de DNS, la petición se envía al servidor DNS local del sistema operativo. El sistema operativo, antes de establecer alguna comunicación, comprueba si la respuesta se encuentra en la memoria caché. En el caso de que no se encuentre, la petición se enviará a uno o más servidores dns. La mayoría de usuarios domésticos utilizan como servidor DNS el proporcionado por el proveedor de servicios de Internet. La dirección de estos servidores puede ser configurada de forma manual o automática mediante DHCP. En otros casos, los administradores de red tienen configurados sus propios servidores DNS. En cualquier caso, los servidores DNS que reciben la petición, buscan en primer lugar si disponen de la respuesta en la memoria caché. Si es así, sirven la respuesta; en caso contrario, iniciarían la búsqueda de manera recursiva. Una vez encontrada la respuesta, el servidor DNS guardará el resultado en su memoria caché para futuros usos y devuelve el resultado. Cuando un servidor no tiene la información requerida, comienza buscando por el texto mas largo que haga matching con el texto buscado, sino nada hace matching comienza por el raíz. El servidor raíz debe conocer la IP de cada servidor de nombres de dominio de segundo nivel y así sucesivamente. El resolver sigue su tarea recursivamente hasta obtener una respuesta.

25 Arbol DNS root com org gov net il ibm cnn ac co gov technion tau

26 Preguntar al DNS Ask ietf.org
Ejemplo DNS Root Server Preguntar al DNS org Org Server Resolver Preguntar al DNS Ask ietf.org A Ietf.org Server A Resolver Local