Capa de Red Protocolos de Interconexión de Redes

Descripción del capítulo Protocolo IP (Funciones, formato del encabezado, direccionamiento, fragmentación y re-ensamblado) Protocolo ICMP (Funciones, formato de mensajes, tipos de mensajes) Descripción del capítulo

Capa de red La capa de red, o Capa 3 de OSI, provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a través de la red entre dispositivos finales identificados. Para realizar este transporte de extremo a extremo la Capa 3 utiliza cuatro procesos básicos: Direccionamiento Encapsulación Enrutamiento Desencapsulación

Protocolos de capa de red Los servicios de capa de red implementados por la suite de protocolos TCP/IP son el Protocolo de Internet (IP). La versión 4 de IP (IPv4) es la versión de IP más ampliamente utilizada. La versión 6 de IP (IPv6) está desarrollada y se implementa en algunas áreas. IPv6 opera junto con el IPv4 y lo reemplazará. 6.1.1.2 Protocolos de capa de red

Características del protocolo IP

Características de IP Sin conexión: no establece conexión antes de enviar los paquetes de datos. Máximo esfuerzo (no confiable): no se usan encabezados para garantizar la entrega de paquetes. Independiente de los medios: funciona sin importar los medios que transportan los datos. 6.1.2.2 Características de IP

IP: sin conexión (cont.)

IP: Entrega de servicio mínimo

IP: Independiente de los medios 6.1.2.6 Actividad: Características de IP

Paquete IPv4 6.1.3 Paquete IPv4

Encapsulamiento de IP 6.1.2.1 Encapsulamiento de IP

Encapsulamiento de IP (cont.)

Encabezado de paquetes IPv4 Un protocolo IPv4 define muchos campos diferentes en el encabezado del paquete. Estos campos contienen valores binarios que los servicios IPv4 toman como referencia a medida que reenvían paquetes a través de la red. 6.1.3.1 Encabezado de paquetes IPV4 6.1.3.2 Demostración en video: Ejemplos de encabezados IPv4 en Wireshark 6.1.3.3 Actividad: Campos del encabezado de IPv4

Campos del encabezado-paquetes IPv4 Dirección IP de destino El campo Dirección IP de destino contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección host de capa de red de destino del paquete. Dirección IP de origen El campo Dirección IP de origen contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección host de capa de red de origen del paquete. Tiempo de vida El campo Tiempo de vida (TTL) es un valor binario de 8 bits que indica el resto de vida del paquete.

Campos del encabezado-paquetes IPv4 Protocolo Este valor binario de 8 bits indica el tipo de contenido que el paquete traslada. El campo Protocolo permite a la capa de red pasar los datos al protocolo apropiado de la capa superior. Los valores de ejemplo son: 01 ICMP 06 TCP 17 UDP

Campos del encabezado-paquetes IPv4 Tipo de servicio El campo Tipo de servicio contiene un valor binario de 8 bits que se usa para determinar la prioridad de cada paquete. Este valor permite aplicar un mecanismo de Calidad del Servicio (QoS) a paquetes de alta prioridad, como aquéllos que llevan datos de voz en telefonía.

Campos del encabezado-paquetes IPv4 Desplazamiento de fragmentos Como se mencionó antes, un router tiene que fragmentar un paquete cuando lo reenvía desde un medio a otro medio que tiene una MTU más pequeña. Cuando se produce una fragmentación, el paquete IPv4 utiliza el campo Desplazamiento de fragmento y el señalizador MF en el encabezado IP para reconstruir el paquete cuando llega al host destino. El campo desplazamiento del fragmento identifica el orden en el cual ubicar el fragmento del paquete en la reconstrucción.

Campos del encabezado-paquetes IPv4 Señalizador de Más fragmentos El señalizador de Más fragmentos (MF) es un único bit en el campo Señalizador usado con el desplazamiento de fragmentos para la fragmentación y reconstrucción de paquetes.

Otros campos del encabezado-paquetes IPv4 Versión: contiene el número de la versión IP (4). Longitud del encabezado (IHL o HLEN): especifica el tamaño del encabezado del paquete en grupos de 4 bytes- valor inicial = 5 Longitud del paquete: este campo muestra en bytes el tamaño completo del paquete, incluidos el encabezado y los datos. (Max 65535 bytes) Identificación: este campo se utiliza principalmente para identificar únicamente los fragmentos de un paquete IP original. Checksum del encabezado: el campo Checksum se utiliza para controlar errores del encabezado del paquete. Opciones: existen medidas para campos adicionales en el encabezado IPv4 para proporcionar otros servicios pero éstos son rara vez utilizados.

Paquete IPv6 6.1.4 Paquete IPv6

Encapsulamiento IPv6 IPv6 tiene un encabezado simplificado

Encapsulamiento IPv6 (cont.)

Datagrama IP Fragmentación

MTU y Fragmentación Cada red posee un límite para el tamaño máximo de los paquetes que puede transportar. Éste es conocido como el MTU: Maximum Transmissión Unit (unidad de transmisión máxima) Como el transmisor desconoce las redes por las que pasará un datagrama antes de llegar a su destino, debe existir un mecanismo de fragmentación que permita satisfacer los largos máximos de paquete de cada red. Fragmentación es la técnica usada para resolver el problema de reenvío de datagramas en redes con heterogéneos MTU. Cuando un datagrama es mayor que el MTU de la red de salida, el router divide o fragmenta el paquete en pequeños trozos llamados fragmentos los cuales son enviados independientemente. Cada fragmento posee igual formato que un datagrama. Su diferencia se manifiesta en el campo FLAG y FRAGMENT OFFSET.

Fragmentación IP La Fragmentación IP es una técnica utilizada para dividir los datagramas IP en fragmentos de menor tamaño. MTU de una red es la mayor cantidad de datos que puede transportar su trama física (frame). Ejemplos: Ethernet: 1500 bytes (1480 bytes). PPPoE: 1492 bytes. ATM: 8190 bytes. FDDI: 4470 bytes. PPP: 576 bytes. Hosts y routers fragmentan. Los routers NO reensamblan, sólo el host receptor final reensambla.

Datagrama IP FLAGS, es un conjunto de tres bits 1, el primero es sin uso. Debe ser 0. 2, DF indica no fragmentar el paquete: bit 0 indica que se puede fragmentar ; bit 1 no se puede fragmentar. 3, MF indica si vienen más fragmentos: bit 1: que vienen más bit 0: que es el ultimo fragmento. DESPLAZAMIENTO: indica el desplazamiento del fragmento dentro del datagrama original.

Fragmentación: Se envía un paquete de H1 a H2 de 1300 bits (1320 en total con encabezamiento) Id Desp Final Bits de datos P2 1 1300 MTU unidad máxima de transferencia En la red de MTU 480: P2 460 P2 460 P2 920 1 380

Datagram IP: Fragmentación

Datagram IP: Fragmentación

Reensamble El protocolo especifica que la última máquina debería reensamblar los fragmentos. Ventajas: Reduce el procesamiento y la información almacenada en cada nodo. Permite el cambio dinámico de rutas. No se requiere que todos los fragmentos sigan la misma ruta. Cómo la capa IP reensambla fragmentos que llegan fuera de orden? Se usa el campo de IDENTIFICACION, que es único (“por un buen rato”). El campo FRAGMENT OFFSET es usado para determinar la posición de un fragmento dentro de una datagrama.

Otros aspectos de Interés Qué pasa si se pierde un fragmento? La recepción del primer fragmento inicia un timer (cronómetro). Si todos los fragmentos no llegan dentro de un tiempo máximo definido, todos los fragmentos son descartados. Esto permite acotar los requerimientos de memoria. Ojo la regla es recibe todo o no se acepta ningún fragmento. La fragmentación puede ser en más de un router. Se pueden crear fragmentos a partir de fragmentos (el campo FRAGMENT OFFSET cambia)

Fragmentación

Datagram IP: ICMP Protocolo de control y notificación de errores del Protocolo de Internet (IP).

Wireshark: ICMP- Mensajes Aplicación analizadora de protocolos de red. http://www.wireshark.org/

Mensajes ICMP- Echo Request & Echo Reply Se utiliza para detectar si un sistema esta en red. La petición se inicia con Echo Request (tipo =8) y el destino debe contestar con el Echo Reply (tipo = 0). Identificador y secuencia deben ser los mismos en la respuesta. Tiempo de respuesta. Implementado en muchos SOs con el comando Ping.

Comandos Icmp - Ping La orden Ping envía mensajes de solicitud de Eco e informa acerca de las respuestas. Utiliza "Echo Request" y "Echo Reply" de ICMP. Parámetros: Cantidad de peticiones Echo -n (win) -c (*nix) (1-255) Especifica tiempo de vida de la solicitud. -i (win) -t (*nix) Se utiliza para diagnosticar errores en una Red.

Mensajes ICMP- Echo Request & Echo Reply ping –n 1 10.0.0.2

Mensajes ICMP- Echo Request & Echo Reply

Mensajes ICMP- Destination Unreachable Se genera cuando no se puede entregar los datagramas. El router no encuentra ruta de acceso . El paquete no puede ser fragmentado

Mensajes ICMP- Time Exceeded Se envía al emisor cuando el TTL del paquete =0 -> El paquete se descarta Código 0 -> Generado por router Código 1 -> Generado por host esperando fragmentos para reemsamblar.

Mensajes ICMP- TIMESTAMP REQUEST y REPLY Se utiliza para estimar el tiempo de tránsito en la red. Tipo 13 y 14 TIPO CODIGO CHECKSUM (16) IDENTIFICADOR NUMERO SECUENCIA ORIGINATE TIMESTAMP (32) RECEIVE TIMESTAMP (32) TRANSMIT TIMESTAMP (32) Originate: es la última vez que el remitente toco el mensaje antes de enviar.   Receive: es el tiempo que el generador de ecos maneja el mensaje recibido.    Transmit: es el tiempo que el generador de ecos tocó el mensaje por última vez antes de enviarlo.

Comandos ICMP - Traceroute Envía un datagrama IP con un tiempo de vida(TTL) de 1 al host de destino. El primer "router" decrementará el TTL a 0 y devolverá "Time Exceeded“. Se identifica el primer router del camino. Se incrementan sucesivamente los valores de TTL hasta llegar al destino. Traceroute *nix Paquetes UDP Paquetes ICMP –i Tracert Windows Paquetes ICMP por defecto

ICMP- Mensajes