Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red La Capa de Red provee principalmente los servicios de envío, enrutamiento (routing) y control de.

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1 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red La Capa de Red provee principalmente los servicios de envío, enrutamiento (routing) y control de congestionamiento de los datos (paquetes de datos) de un nodo a otro en la red, esta es la capa más inferior en cuanto a manejo de transmisiones punto a punto. El diseño que se propone para esta capa debe cumplir con lo siguiente: Los servicios que se proveen deberán ser independientes de la tecnología de soporte. El diseño de la capa no debe evitar el conectar dos redes con diferentes tecnologías. Todo lo que a esta capa le interesa es un camino de comunicación y no la forma en que este se construye. Se necesita presentar un esquema de direccionamiento para direcciones de la red.

2 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red La capa de red es responsable por el desplazamiento de datos a través de un conjunto de redes (internetwork). Los dispositivos utilizan el esquema de direccionamiento de capa de red para determinar el destino de los datos a medida que se desplazan a través de las redes. Los esquemas de direccionamiento jerárquico permiten que la información viaje por una internetwork, así como también un método para detectar el destino de modo eficiente. Hay dos razones principales por las que son necesarias las redes múltiples: el aumento de tamaño de cada red y el aumento de la cantidad de redes.

3 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Los routers son dispositivos de internetworking que operan en la Capa 3 del modelo OSI (la capa de red). Estos routers unen o interconectan segmentos de red o redes enteras. Hacen pasar paquetes de datos entre redes tomando con base la información de capa 3. Los routers toman decisiones lógicas con respecto a la mejor ruta para el envío de datos a través de una internetwork y luego dirigen los paquetes hacia el segmento y el puerto de salida adecuados. Los routers toman paquetes de dispositivos LAN (es decir, estaciones de trabajo), y, basándose en la información de Capa 3, los envían a través de la red. De hecho, el enrutamiento a veces se denomina conmutación de Capa 3.

4 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Dispositivos. Router

5 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red La función determinación de ruta se produce a nivel de Capa 3 (capa de red). Permite al router evaluar las rutas disponibles hacia un destino y establecer el mejor manejo de un paquete. Los servicios de enrutamiento utilizan la información de topología de red al evaluar las rutas de red. La determinación de ruta es el proceso que utiliza el router para elegir el siguiente salto de la ruta del paquete hacia su destino. Este proceso también se denomina enrutar el paquete.

6 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento. La dirección de red ayuda al router a identificar una ruta dentro de la nube de red. El router utiliza la dirección de red para identificar la red destino de un paquete dentro de la internetwork. Además de la dirección de red, los protocolos de red utilizan algún tipo de dirección de host o nodo. Para algunos protocolos de capa de red, el administrador de la red asigna direcciones de red de acuerdo con un plan de direccionamiento de internetwork por defecto. Para otros protocolos de capa de red, asignar direcciones es una operación parcial o totalmente dinámica/automática

7 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). Cada host TCP/IP está identificado por una dirección IP lógica. Esta dirección es única para cada host que se comunica mediante TCP/IP. Cada dirección IP de 32 bits identifica la ubicación de un sistema host en la red de la misma manera que una dirección identifica un domicilio en una ciudad. Al igual que una dirección tiene un formato de dos partes estándar (el nombre de la calle y el número del domicilio), cada dirección IP está dividida internamente en dos partes: un Id. de red y un Id. de host: El Id. de red, también conocido como dirección de red, identifica un único segmento de red dentro de un conjunto de redes (una red de redes) TCP/IP más grande. Todos los sistemas que están conectados y comparten el acceso a la misma red tienen un Id. de red común en su dirección IP completa. Este Id. también se utiliza para identificar de forma exclusiva cada red en un conjunto de redes más grande. El Id. de host, también conocido como dirección de host, identifica un nodo TCP/IP (estación de trabajo, servidor, enrutador u otro dispositivo TCP/IP) dentro de cada red. El Id. de host de cada dispositivo identifica de forma exclusiva un único sistema en su propia red.

8 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). El Protocolo Internet (IP) es la implementación más popular de un esquema de direccionamiento de red jerárquico. IP es el protocolo de red que usa Internet. A medida que la información fluye por las distintas capas del modelo OSI, los datos se encapsulan en cada capa. En la capa de red, los datos se encapsulan en paquetes (también denominados datagramas). IP determina la forma del encabezado del paquete IP (que incluye información de direccionamiento y otra información de control) pero no se ocupa de los datos en sí (acepta cualquier información que recibe desde las capas superiores)

9 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). La dirección IP contiene la información necesaria para enrutar un paquete a través de la red. Cada dirección origen y destino contiene una dirección de 32 bits. El número de red de una dirección IP identifica la red a la cual se encuentra adherido un dispositivo. La porción host de una dirección IP identifica el dispositivo específico de esta red. Como las direcciones IP están formadas por cuatro octetos separados por puntos, se pueden utilizar uno, dos o tres de estos octetos para identificar el número de red. De modo similar, se pueden utilizar hasta tres de estos octetos para identificar la parte de host de una dirección IP.

10 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). Clases. Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). Hay tres clases de direcciones IP que una organización puede recibir de parte del Registro Americano de Números de Internet (ARIN) (o ISP de la organización): Clase A, B y C.

11 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). Clases. Las direcciones de Clase A usan 7 bits para el número de red dando un total de 126 (128-2) posibles redes de este tipo ya que la dirección 0.0.0.0 se utiliza para reconocer la dirección de red propia y la red 127 es la del lazo interno de la máquina. Los restantes 24 bits son para el número de host –quitando las que son todos los bits a 0 ó a 1 –con lo cual tenemos hasta 224-2=16.777.216-2=16.777.214 direcciones–. Son las redes 1.0.0.0 a 126.0.0.0. Las direcciones de Clase B utilizan 14 bits para la dirección de red (16.382 posibles redes de este tipo) y 16 bits para el host (hasta 65.534 máquinas). Son las redes 128.0.0.0 a 191.255.0.0. Las direcciones de Clase C tienen 21 bits para la red (2.097.150 redes) y 8 bits para el host (254 máquinas). Son las redes 192.0.0.0 a 223.255.255.0.

12 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). Broadcast. Una dirección de broadcast es una dirección compuesta exclusivamente por números unos en el campo de host. Cuando se envía un paquete de broadcast en una red, todos los dispositivos de la red lo captan. Por ejemplo, en una red con un identificador 176.10.0.0, el mensaje de broadcast que llega a todos los hosts tendría la dirección 176.10.255.255.

13 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). SubRedes. Cuando se trabaja con una red pequeña, con pocos host conectados, el administrador de red puede fácilmente configurar el rango de direcciones IP usado para conseguir un funcionamiento óptimo del sistema. Pero conforme la red va creciendo se hace necesaria una división en partes de la misma. En primer lugar, porque conforme se va extendiendo la red va aumentando de forma pareja el dominio de colisión, llegando un momento en el que el rendimiento de la red se ve afectado seriamente. Esto se puede mitigar segmentando la red, dividiendo la misma en una serie de segmentos significativos, de tal forma que mediante switches podremos limitar estos dominios de colisión, enviando las tramas tan sólo al segmento en el que se encuentra el host destino

14 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). SubRedes. Para crear una dirección de subred, un administrador de red pide prestados bits del campo de host y los designa como campo de subred. La cantidad mínima de bits que se puede pedir prestada es 2. Si fuera a pedir prestado sólo 1 bit para crear una subred, entonces sólo tendría un número de red (el.0 de red) y el número de broadcast (el.1 de red). La cantidad máxima de bits que se puede pedir prestada puede ser cualquier número que deje por lo menos 2 bits restantes para el número de host

15 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). Mascara de SubRed La máscara de subred (término formal: prefijo de red extendida), no es una dirección, sin embargo determina qué parte de la dirección IP corresponde al campo de red y qué parte corresponde al campo de host. Una máscara de subred tiene una longitud de 32 bits y tiene 4 octetos, al igual que la dirección IP. Para obtener la máscara de subred basta con presentar la dirección propia de la subred en binario, poner a 1 todos los bits que dejemos para la parte de red (incluyendo los robados a la porción de host), y poner a 0 todos los bits que queden para los host. Por último, pasaremos la dirección binaria resultante a formato decimal separado por puntos, y ésa será la máscara de la subred.

16 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). Función AND Para enrutar un paquete de datos, en primer lugar el router debe determinar la dirección de red/subred destino ejecutando una operación AND lógica utilizando la dirección IP y la máscara de subred del host destino. El resultado será la dirección de red/subred.

17 Sistemas de Comunicación Magistral Nro. 6 Capa 3: Red Direccionamiento IP (Internet Protocol). Direcciones Privadas. Hay ciertas direcciones en cada clase de dirección IP que no están asignadas. Estas direcciones se denominan direcciones privadas. Las direcciones privadas pueden ser utilizadas por los hosts que usan traducción de dirección de red (NAT), o un servidor proxy, para conectarse a una red pública o por los hosts que no se conectan a Internet. Muchas aplicaciones requieren conectividad dentro de una sola red, y no necesitan conectividad externa. En las redes de gran tamaño, a menudo se usa TCP/IP, aunque la conectividad de capa de red no sea necesaria fuera de la red.