Redes TCP / IP.

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1 Redes TCP / IP

2 Reseña Histórica Desarrollado para el DoD ARPANET (1970s)
Usado en la Internet y en redes LAN Encontrado en computadoras de diferentes tamaños. Soporta tecnologías LAN y WAN Soporta enrutamiento dinámico. Libre Comercialización.

3 Request for Comments (RFCs)
Usado para formalizar protocolos. Condición de estandarización: Estándar, Propuesto, Experimental, Histórico Nivel del protocolo Obligatorio Recomendado Electivo No Recomendado.

4 ARQUITECTURA TCP/IP OSI TCP/IP FTP SMTP DNS SNMP ICMP ARP
Applications layer Transport layer (host Level) Internet layer (Gateway Level) Network Interface Layer Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Telnet FTP SMTP DNS SNMP Transmission Control Protocol User Datagram Protocol ICMP ARP Internet Protocol Ethernet Token Ring FDDI WANs

5 Formato IP 0 4 8 16 24 31 TOS Longitud Total identificación
Head length TOS Longitud Total version identificación Desplaz. fragmento flag TTL protocolo Suma verific. encabezado Direccion IP de la Fuente Dirección IP del Destino OPCIONES IP Relleno DATOS

6 Capa Internet : Internet Control Message Protocol (ICMP)
Telnet FTP SMTP DNS SNMP TCP UDP ICMP ARP Internet Protocol Ethernet Token Ring FDDI WANs

7 Capa Internet : Internet Control Message Protocol (ICMP)
Mensajes de Error Destination Unreachable Redirect Source Quench Time Exceeded Parameter Problem Mensajes de Información Echo/Request (Ping) Information TimeStamp Address Mask Router Discovery

8 Capa Transporte : Transmission Control Protocol (TCP)
Origen (activo) Destino (pasivo) Establecer Conexión syn Syn ack Transferecia de Datos Cerrar Conexión fin (fin) (ack) (ack)

9 Direccionamiento IP

10 Direccionamiento IP 0 1 2 3 . . . . . . 29 30 31 Dirección de Red
Dirección de Host

11 Clases de Direcciones IP
Formato de Direcciones Clase A 31 Red (7) Dirección de Host (24) Formato de Direcciones Clase B Red (14) Dirección de Host (16)

12 Direcciones Multicast
Clases de Direcciones IP Formato de Direcciones Clase C Red (21) Host (8) Formato de Direcciones Clase D Direcciones Multicast

13 Notación decimal con puntos
Ejemplo Clase A Red Host Ejemplo Clase B Red Host

14 Notación decimal con puntos
Ejemplo Clase C Red Host

15 Ejercicios Convertir de Binario a Decimal:
Convertir de Decimal a Binario: 48 222 119 135 60

16 Ejercicios Expresar en formato binario, además identificar la clase, el campo de dirección y el campo de host.

17 Ejemplo de Aplicación 128.1.0.1 128.1.0.2 128.1.0.3 Red 128.1.0.0
Bridge Red Router Red

18 Address Resolution Protocol (ARP)
ARP Request B Broadcast A

19 Address Resolution Protocol (ARP)
ARP Response B Unicast A

20 Reverse Address Resolution Protocol (RARP)
RARP Request RARP server (hardware address) RARP client IP address = ?

21 Reverse Address Resolution Protocol (RARP)
RARP Response RARP server (IP address) RARP client

22 Inverse Address Resolution Protocol (InARP)
DLCI = 22 Frame Relay Network DLCI = 33

23 Resumen: ARP, RARP, InARP
REQUEST RESPONSE DESTINO ORIGEN

24 Direcciones IP Especiales
RED HOST

25 Broadcast Limitado y Broadcast Dirigido
Red Router A Port 1 D C Port 2 Port 1 F E Router B Port 2

26 Recipientes de Paquetes difundidos por el Host A
Origen Destino Recipientes Host A Host A, Host B, Rtr_A Port 1 Host A Host A, Host B, Rtr_A Port 1 Host A Host C, Host D, Rtr_A Port 2, Rtr_B Port 1 Host A Host E, Host F, Rtr_B Port 2

27 IP Multicasting 1 1 1 Dirección Multicast

28 IP Multicast a Ethernet Multicast
28 bits IP multicast address 1110****************************** Ethernet multicast address ************************ 23 bits

29 Fundamentos de IP Routing

30 Arquitectura de Internet
Red Red Red IP Router IP Router Red Red IP Router

31 Routing Directo Host Destino Host Origen IP Router

32 Routing Indirecto Host Origen IP Router IP Router Host Destino

33 Tablas de Enrutamiento
Dest. Addr: Next Router Hops Owner Timer RIP RIP RIP

34 Tablas de Enrutamiento
2.0.3 3.0.3 1.0.2 Port 1 Port 1 Port 1 Port 2 Port 2 Port 2 2.0.2 3.0.2 4.0.2 Router A Router C Router B

35 Modelo de Funcionamiento
Router B Router C Router A % % % Port 1 Port 1 Port 1 Port 2 Port 2 Port 2 % % % B A % %

36 Paquete en la Red 130.1.0.0 IP Ethernet IP Data Ethernet Data CRC
Host Destino Host Origen IP Data Ethernet MAC Destino % MAC Origen % Type 0800 Ethernet Data CRC

37 Paquete en la Red 130.2.0.0 IP Ethernet IP Data Ethernet Data CRC
Host Destino Host Origen IP Data Ethernet MAC Destino % MAC Origen % Type 0800 Ethernet Data CRC

38 Paquete en la Red 130.3.0.0 IP Ethernet IP Data Ethernet Data CRC
Host Destino Host Origen IP Data Ethernet MAC Destino % MAC Origen % Type 0800 Ethernet Data CRC

39 Paquete en la Red 130.4.0.0 IP Ethernet IP Data Ethernet Data CRC
Host Destino Host Origen IP Data Ethernet MAC Destino % MAC Origen % Type 0800 Ethernet Data CRC

40 Rutas por Default Si la ruta para un datagrama no puede ser localizado, se descarta el paquete. Si está definido la ruta por default, el router lo utiliza. Las rutas por default, reducen el tamaño de las tablas

41 Redes Lógicas Múltiples
Red Red Red

42 IGP y EGP EGP IGP1 IGP2 IGP2 IGP1 IGP1 IGP2 IGP1 IGP1 IGP2
Sistema autónomo 1 Sistema Autónomo 2

43 Algoritmos de Enrutamiento
ESTATICO Tablas creadas por el Administrador. Problemas con cambios y crecimiento rápidos. Si cambia la topología el router debe ser actualizado manualmente Ubicar errores es dificil. DINAMICO Responden automáticamente a los cambios de topología Responden automáticamente a problemas de congestión

44 Algoritmos de Enrutamiento Dinámico
Dos tipos: Vector-Distancia (Bellman-Ford) Estado de Enlace (Shortest Path First ó Dijkstra Usan métricas para calcular el camino más corto a la red destino. Algunas métricas usadas son: Número de Saltos (hop) Retardo de transmisión. Ancho de Banda de la línea Definida por el administrador

45 Algoritmos de Vector - Distancia
Ventajas: Fácil de implementar Requiere pocos ciclos de CPU. Desventajas: Dificil de verificar la veracidad de las tablas Actualización lenta en redes grandes Dificil de localizar fallas en routers Pueden generarse cadenas de actualización Convergencia lenta Problemas de crecimiento ó escalabilidad

46 Algoritmos de Estado de Enlace
Conocen la topología completa de la red Las tablas contienen el estado de cada ruta. Los routers usan la misma base de datos. Ventajas: Elimina los lazos y convergencia lenta Fácil de detectar routers que fallan Facilidad de crecimiento ó escalabilidad Desventajas: Demasiada memoria y ancho de banda. Requiere muchos ciclos de CPU.

47 Algoritmo de Dijkstra Cálculo de la trayectoria más corta
B 7 C 2 3 2 2 F 3 E A D 1 2 6 2 4 G H Usado en el enrutamiento por estado de enlace (OSPF)

48 Enrutamiento con Múltiples rutas
Las rutas aprendidas o configuradas son almacenadas en las tablas de enrutamiento. Rutas alternativas (redundancia) Con múltiples rutas, el router usa la ruta de mayor precedencia según una lista predefinida y la de menor costo. Si existe más de una ruta con el mismo mejor costo, el administrador debe elegir usar carga dividida entre las rutas ó round-robin basis.

49 Tipos de rutas y precedencia
1. Estática (sin override) 2. OSPF intra-area 3. OSPF inter-area 4. Integrated IS-IS intra- area. 5. Integrated IS-IS inter- area 6. RIP 7. OSPF tipo 1 externo 8. OSPF tipo 2 externo 9. Integrated IS-IS externo. 10. ICMP redirect message (sólo modo host) 11. EGP 12. Estática (con override)

50 Ejemplo # 1 Network Next Hop Router Metric Owner * RIP RIP * RIP RIP Load split enable: las 2 Load split disable: old (the first)

51 Ejemplo # 2 Network Next Hop Router Metric Owner * RIP EGP Static(#) (#) :(overrride enable)

52 Ejemplo # 3 30.0.0.0 129.1.3.2 2 RIP 129.1.4.2 * 100 OSPF - intra
Network Next Hop Router Metric Owner RIP * OSPF - intra Static(#) (#) :(overrride enable)

53 Manejo de Paquetes por el Router IP
recibido NO Cabecera y checksum válidos ? SI NO Disminuir TTL es TTL>0 ? Enviar ICMP time exceeded Descartar paquete SI

54 TTL>0 SI NO NO SI SI Descartar paquete
Chequear tabla con dirección. Destino IP NO NO Ruta por Default definida ? Ruta encontrada ? Enviar ICMP destination unreachable SI SI Si la ruta es UP, buscar ARP caché para mapa direcciones

55 NO SI Enviar paquete para su transmisión
MAC encontrada ? Enviar ARP Request SI ARP Reply recibido almacenar direcciones en caché ARP Use número de puerto de la tabla de rutas, use dirección física del caché ARP Enviar paquete para su transmisión

56 Direccionamiento de Subredes

57 Introducción Una dirección IP crea 2 niveles jerárquicos: <red> <host>. VENTAJAS Las tablas de enrutamiento contienen sólo rutas a cada red. Las direcciones de Host son asignadas por el administrador local

58 Introducción Una dirección IP crea 2 niveles jerárquicos: <red> <host>. DESVENTAJAS Requerimiento de más números de red cada vez que una nueva red se instala. Genera mayor crecimiento de las tablas de enrutamiento.

59 Introducción Una dirección IP crea 2 niveles jerárquicos: <red> <host>. SOLUCION: Tres niveles jerárquicos: <red> <subred> <host> La estructura de subredes no es visible fuera del grupo de redes.

60 Introducción La Internet Todo el tráfico a: 128.5.0.0 128.5.1.3
Red Red

61 Máscara de la subred Dirección IP Normal Número de Red Número de Host
Default Mask Dirección de Subred Número de Red Subred Host de Subred Máscara de la subred

62 Tabla de Referencia # bits #subredes ó #hosts
# bits #subredes ó #hosts ,024 ,048 ,096 ,192 ,384 ,768 ,536

63 Tabla de Referencia # bits #subredes ó #hosts Máscara 17 131,072
,072 ,144 ,288 ,048,576 Máscara Binario Decimal

64 Ejercicios 1. Se tiene la dirección: 172.16.0.0.
Se requieren 256 subredes, cada una con 256 hosts. Determinar la máscara de las subredes, las 6 primeras subredes, el rango de direcciones para los hosts de cada subred. 8 subredes con 8,192 hosts/subred

65 Ejercicios 3. 210.10.5.0 4 subredes con 64 hosts/subred 4. 180.65.0.0
6 subredes

66 Método Práctico MASCARA DE LA SUBRED
1. Determinar el número de subredes requeridos tomando en cuenta futuras necesidades. 2. Convertir el número de subredes a binario. 3. Convertir el número de bits requeridos a decimal, comenzando de izquierda a derecha y agregar ceros a la derecha para completar 8 bits.

67 Tabla de conversión Clase A
#subredes #hosts/subred válido ,194,304 ,097,152 ,048,576 ,288 ,144 ,072 ,536 #bits Subnet Mask

68 Tabla de conversión Clase B
#subredes #hosts/subred Válido ,384 ,192 ,096 ,048 ,024 #bits Subnet Mask

69 Método Práctico SUBREDES
1. Usando el mismo número de bits usados en la máscara de la subred, listar todas las posibles combinaciones. 2. Calcular los bits de izquierda a derecha para convertirlos a decimal, llenando con ceros para completar 8 bits.

70 Método Práctico Host por cada SUBRED
1. El número de subred indica el comienzo del rango de valores y finaliza dos valores antes de la siguiente dirección de subred. 2. El penúltimo valor es la dirección de Broadcast.

71 Ejemplo Clase B usando 3 bits
El número de subred indica el comienzo del rango de valores y finaliza dos valores antes de la siguiente dirección de subred.

72 Ejemplo Clase B usando 3 bits
Comb. Bits Decimal. Inicio Rango Final rango x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y x.y

73 Transmisión de Paquetes
Host Origen: Host Address: Subnet Mask: Origen AND Mask:

74 Transmisión de Paquetes
Host Destino A: Host Address: Subnet Mask: Dest.A AND Mask:

75 Transmisión de Paquetes
Host Destino B: Host Address: Subnet Mask: Dest.A AND Mask: Host Origen con host A: comunicación directa Host Origen con Host B: Deben usar un router

76 Seudocódigo sin subredes
Get IP Address from Source host Get IP Address from Destination host IF ((Source NetNumber) = (Destination NetNumber)) THEN Destination is local / Transmit directly ELSE Destination is remote / Use a Router ENDIF

77 Seudocódigo con subredes
Get IP Address from Source host Get IP Address from Destination host IF ((Source AND Mask) = (Destination AND Mask)) THEN Destination is local / Transmit directly ELSE Destination is remote / Use a Router ENDIF