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Repaso de Redes

Contenido

Conmutación de paquetes Vs Conmutación de circuitos...1

Modelo de Referencia de Capas de RED (OSI: Física, Enlace, Transporte, Red, Sesión, Presentación, Aplicación)...3

Unidades de datos...3

Transmisión de los datos...5

Formato de los datos...5

Operaciones sobre los datos...7

Dirección Física MAC...7

Direcciones MAC especiales...8

Ethernet...9

Trama Ethernet...9

Dirección IP v4...9

ARP, tabla arp...14

Concepto de Broadcast...14

Conmutación de paquetes Vs Conmutación de circuitos

Conmutación de circuitos (circuit switching)

La conmutación de circuitos es un tipo de comunicación que establece o crea un canal dedicado (o circuito) durante la duración de una sesión. Después de que es terminada la sesión (e.g. una llamada telefónica) se libera el canal y éste podrá ser usado por otro par de usuarios.

El ejemplo más típico de este tipo de redes es el sistema telefónico la cual enlaza segmentos de cable para crear un circuito o trayectoria única durante la duración de una llamada o sesión. Los sistemas de conmutación de circutos son ideales para comunicaciones que requieren que los datos/infiormación sean transmitidos en tiempo real.

Conmutación de paquetes (packet switching)

destino, los paquetes son otra vez re-ensamblados.

Mientras que la conmutación de circuitos asigna un canal único para cada sesión, en los sistemas de conmutación de paquetes el canal es compartido por muchos usuarios simultáneamente. La mayoría de los protocolos de WAN tales como TCP/IP, X.25, Frame Relay, ATM, son basados en conmutación de paquetes.

La conmutación de paquetes es más eficiente y robusto para datos que pueden ser enviados con retardo en la transmisión (no en tiempo real), tales como el correo electrónico, paginas web, archivos, etc.

En el caso de aplicaciones como voz, video o audio la conmutación de paquetes no es muy

recomendable a menos que se garantice un ancho de banda adecuado para enviar la información. Pero el canal que se establece no garantiza esto, debido a que puede existir tráfico y nodos caídos durante el recorrido de los paquetes. Estos son factores que ocasionen que los paquetes tomen rutas distintas para llegar a su destino. Por eso se dice que la ruta que toman los paquetes es "probabilística", mientras que en la conmutación de circuitos, esta ruta es "determinística".

Existen dos vertientes en la conmutación de paquetes:

 Virtual Circuit Packet Switching (e.g. X.25, Frame Relay)

 Datagram Switching (e.g. Internet)

En general puede decirse que ambas técnicas de conmutación pueden emplearse bajos los siguientes criterios:

Conmutación de circuitos: Tráfico constante

Retardos fijos

Sistemas orientados a conexión Sensitivos a pérdidas de la conexión

Orientados a voz u otras aplicaciones en tiempo real

Conmutación de paquetes: Tráfico en ráfagas

Retardos variables

Orientados a aplicaciones de datos

Modelo de Referencia de Capas de RED (OSI: Física, Enlace,

Transporte, Red, Sesión, Presentación, Aplicación)

Unidades de datos

El intercambio de información entre dos capas OSI consiste en que cada capa en el sistema

fuente le agrega información de control a los datos, y cada capa en el sistema de destino

analiza y quita la información de control de los datos como sigue:

Si un ordenador (A) desea enviar datos a otro (B), en primer término los datos deben

empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento, es decir, a medida que

los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados,

N-PDU

(Unidad de datos de protocolo)

Es la información intercambiada entre entidades pares, es decir, dos entidades pertenecientes a la misma capa pero en dos sistemas diferentes, utilizando una conexión (N-1).

Está compuesta por:

N-SDU (Unidad de datos del servicio)

Son los datos que necesitan la entidades (N) para realizar funciones del servicio pedido por la entidad (N+1).

N-PCI (Información de control del protocolo)

Información intercambiada entre entidades (N) utilizando una conexión (N-1) para coordinar su operación conjunta.

N-IDU

(Unidad de datos de interface)

Es la información transferida entre dos niveles adyacentes, es decir, dos capas contiguas. Está compuesta por:

N-ICI (Información de control del interface)

Información intercambiada entre una entidad (N+1) y una entidad (N) para coordinar su operación conjunta.

Datos de Interface-(N)

Transmisión de los datos

Transferencia de información en el modelo OSI.

La capa de aplicación recibe el mensaje del usuario y le añade una cabecera constituyendo

así la PDU de la capa de aplicación. La PDU se transfiere a la capa de aplicación del nodo

destino, este elimina la cabecera y entrega el mensaje al usuario.

Para ello ha sido necesario todo este proceso:

Ahora hay que entregar la PDU a la capa de presentación para ello hay que añadirle la

correspondiente cabecera ICI y transformarla así en una IDU, la cual se transmite a dicha capa. La capa de presentación recibe la IDU, le quita la cabecera y extrae la información, es decir, la SDU, a esta le añade su propia cabecera (PCI) constituyendo así la PDU de la capa de presentación.

Esta PDU es transferida a su vez a la capa de sesión mediante el mismo proceso, repitiéndose así para todas las capas.

Al llegar al nivel físico se envían los datos que son recibidos por la capa física del receptor.

Cada capa del receptor se ocupa de extraer la cabecera, que anteriormente había añadido su capa homóloga, interpretarla y entregar la PDU a la capa superior.

Finalmente llegará a la capa de aplicación la cual entregará el mensaje al usuario.

Formato de los datos

APDU

Unidad de datos en capa de aplicación (capa 7). PPDU

Unidad de datos en la capa de presentación (capa 6).

SPDU

Unidad de datos en la capa de sesión (capa 5). TPDU

(segmento)

Unidad de datos en la capa de transporte (capa 4).

Paquete o Datagrama

Unidad de datos en el nivel de red (capa 3). Trama

Unidad de datos en la capa de enlace (capa 2). Bits

Operaciones sobre los datos

En determinadas situaciones es necesario realizar una serie de operaciones sobre las PDU

para facilitar su transporte, debido a que son demasiado grandes o bien porque son

demasiado pequeñas y estaríamos desaprovechando la capacidad del enlace.

Bloqueo y desbloqueo

El bloqueo hace corresponder varias

en una

.

El desbloqueo identifica varias

que están contenidas en una

.

Concatenación y separación

La concatenación es una

que realiza el

y que hace corresponder

varias

en una sola

.

La separación identifica varias

que están contenidas en una sola

.

Dirección Física MAC

En las redes de computadoras, la dirección MAC (siglas en inglés de media access control; en español "control de acceso al medio") es un identificador de 48 bits (6 bloques hexadecimales) que corresponde de forma única a una tarjeta o dispositivo de red. Se conoce también como dirección física, y es única para cada dispositivo. Está determinada y configurada por el IEEE (los últimos 24 bits) y el fabricante (los primeros 24 bits) utilizando el organizationally unique identifier. La mayoría de los protocolos que trabajan en la capa 2 del modelo OSI usan una de las tres

numeraciones manejadas por el IEEE: MAC-48, EUI-48, y EUI-64, las cuales han sido diseñadas para ser identificadores globalmente únicos. No todos los protocolos de comunicación usan direcciones MAC, y no todos los protocolos requieren identificadores globalmente únicos.

Las direcciones MAC son únicas a nivel mundial, puesto que son escritas directamente, en forma binaria, en el hardware en su momento de fabricación. Debido a esto, las direcciones MAC son a veces llamadas burned-in addresses, en inglés.

Si nos fijamos en la definición como cada bloque hexadecimal son 8 dígitos binarios (bits), tendríamos:

6 * 8 = 48 bits únicos

puede considerar un refuerzo de otros sistemas de seguridad, ya que teóricamente se trata de una dirección única y permanente, aunque en todos los sistemas operativos hay métodos que

permiten a las tarjetas de red identificarse con direcciones MAC distintas de la real. La dirección MAC es utilizada en varias tecnologías entre las que se incluyen:

Ethernet

802.3 CSMA/CD

802.5 o redes en anillo a 4 Mbps o 16 Mbps

802.11 redes inalámbricas (Wi-Fi).

Asynchronous Transfer Mode

MAC opera en la capa 2 del modelo OSI, encargada de hacer fluir la información libre de errores entre dos máquinas conectadas directamente. Para ello se generan tramas, pequeños bloques de información que contienen en su cabecera las direcciones MAC correspondiente al emisor y receptor de la información.

Direcciones MAC especiales

A la hora de direccionar un host (interface) dentro de una red, se puede hacer uso de tres tipos diferentes de direcciones:

Dirección unicast. Este tipo de dirección hace referencia a un único host (interface) dentro de la subred. Un ejemplo de dirección IP unicast es 192.168.100.9. Una dirección MAC unicast es, por ejemplo, 80:C0:F6:A0:4A:B1.

Dirección broadcast. Con una dirección de este tipo se consigue direccionar a todos los hosts (interfaces) dentro de una subred. Una dirección IP broadcast es 192.168.100.255 y una dirección MAC broadcast es FF:FF:FF:FF:FF:FF.

Dirección multicast. Este tipo de direcciones permite direccionar a un grupo concreto de hosts (interfaces) dentro de una subred.

Ethernet

Ethernet es un estándar de redes de área local para computadores con acceso al medio por contienda CSMA/CD. CSMA/CD (Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones), es una técnica usada en redes Ethernet para mejorar sus prestaciones. El nombre viene del concepto físico de ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.

La Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3.

Usualmente se toman Ethernet e IEEE 802.3 como sinónimos. Ambas se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Las tramas Ethernet e IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red.

Trama Ethernet

Preámbulo Inicio Dirección Destino

Dirección Origen

Long. Datos

Datos Relleno CRC

7 1 2 a 6 2 a6 2 0-1500 0-46 4

Dirección IP v4

Las direcciones IP (IP es un acrónimo para Internet Protocol) son un número único e irrepetible con el cual se identifica una computadora conectada a una red que corre el protocolo IP.

Una dirección IP (o simplemente IP como a veces se les refiere) es un conjunto de cuatro numeros del 0 al 255 separados por puntos. Por ejemplo, uservers.net tiene la dirección IP siguiente: 200.36.127.40

En realidad una dirección IP es una forma más sencilla de comprender números muy grandes, la dirección 200.36.127.40 es una forma más corta de escribir el numero 3357835048. Esto se logra traduciendo el número en cuatro tripletes.

Cabecera o Datagrama IP 32 Bits

Versión IML Tipo de Servicio Longitud Total

Identificación DF MF Desplazamiento del Fragmento

Tiempo de Vida Protocolo Suma de Comprobación Dirección de Origen

Dirección de Destino Opciones

La cabecera IP tiene un tamaño de 160 bit y está formada por varios camposde distinto significado. Estos campos son:

- Versión:

Número de versión del protocolo IP utilizado. Tendrá que tener el valor 4.Tamaño: 4 bit.

- Longitud de la cabecera: (Internet Header Length, IHL)

Especifica la longitud de la cabecera expresada en el número de grupos de 32bit que contiene. Tamaño: 4 bit.

El tipo o calidad de servicio se utiliza para indicar la prioridad o importancia delos datos que se envían, lo que condicionará la forma en que éstos serántratados durante la transmisión. Tamaño: 8 bit.

- Longitud total:

Es la longitud en bytes del datagrama completo, incluyendo la cabecera y losdatos. Como este campo utiliza 16 bit, el tamaño máximo del datagrama nopodrá superar los 65.535 bytes, aunque en la práctica este valor será muchomás pequeño. Tamaño: 16 bit.

Valor de identificación que se utiliza para facilitar el ensamblaje de losfragmentos del datagrama. Tamaño: 16 bit.

- Flags:

Indicadores utilizados en la fragmentación. Tamaño: 3 bit.

- Fragmentación:

Contiene un valor (offset) para poder ensamblar los datagramas que se hayanfragmentado. Está expresado en número de grupos de 8 bytes (64 bit),comenzando con el valor cero para el primer fragmento. Tamaño: 16 bit.

- Límite de existencia:

necesario por razones de seguridad para evitar un bucle infinito, ya queaunque es bastante improbable que esto suceda en una red correctamentediseñada, no debe descuidarse esta posibilidad. Tamaño: 8 bit.

- Protocolo:

El número utilizado en este campo sirve para indicar a qué protocolo perteneceel datagrama que se encuentra a continuación de la cabecera IP, de maneraque pueda ser tratado correctamente cuando llegue a su destino. Tamaño: 8bit.

- Comprobación:

El campo de comprobación (checksum) es necesario para verificar que losdatos contenidos en la cabecera IP son correctos. Por razones de eficienciaeste campo no puede utilizarse para

comprobar los datos incluidos acontinuación, sino que estos datos de usuario se comprobarán posteriormentea partir del campo de comprobación de la cabecera siguiente, y quecorresponde al nivel de transporte. Este campo debe calcularse de nuevocuando cambia alguna opción de la cabecera, como puede ser el límite deexistencia. Tamaño: 16 bit.

- Dirección de origen:

Contiene la dirección del host que envía el paquete. Tamaño: 32 bit. - Dirección de destino:

Organización de la cabecera IP.

Versión IHL Tipo de servicio Longitud totalIdentificación Flags FragmentaciónLímite de existencia Protocolo ComprobaciónDirección de origenDirección de destino

Fragmentación IP

La fragmentación IP denota la distribución de un paquete IP entre variosbloques de datos, si su tamaño sobrepasa la unidad máxima de transferencia(Maximum Transfer Unit - MTU) del canal.

Objetivo

El objetivo de la fragmentación IP era la ocultación de la infraestructura IPpara las capas más altas para plantar la implantación de protocolosindependiente del hardware.

Modo de trabajar

Cuando la capa IP obtiene un datagrama para enviar, si el tamaño deldatagrama es más grande que la MTU por esta capa, la capa IP divide eldatagrama disponible en varios datagramas más pequeños. Este proceso es

ARP, tabla arp

ARP

Son las siglas en inglés de

A

ddress

R

esolution

P

rotocol (Protocolo de resolución de

direcciones).

Es un

protocolo

de la capa de enlace de datos responsable de encontrar la dirección

hardware (

Ethernet

MAC

) que corresponde a una determinada

dirección IP

. Para ello se

envía un paquete (ARP request) a la dirección de difusión de la red (broadcast (MAC = FF

FF FF FF FF FF)) que contiene la

dirección IP

por la que se pregunta, y se espera a que esa

máquina (u otra) responda (ARP reply) con la dirección

Ethernet

que le corresponde. Cada

máquina mantiene una

caché

con las direcciones traducidas para reducir el retardo y la

carga. ARP permite a la dirección de

Internet

ser independiente de la dirección

Ethernet

,

pero esto sólo funciona si todas las máquinas lo soportan.

El protocolo

RARP

realiza la operación inversa y se encuentra descrito en el

RFC 903

.

En

Ethernet

, la capa de enlace trabaja con direcciones físicas. El protocolo ARP se encarga

de traducir las direcciones

IP

a direcciones

MAC

(direcciones físicas). Para realizar esta

conversión, el nivel de enlace utiliza las tablas ARP, cada interfaz tiene tanto una

dirección

IP

como una dirección física

MAC

.

ARP se utiliza en 4 casos referentes a la comunicación entre 2 hosts:

1. Cuando 2 hosts están en la misma red y uno quiere enviar un paquete a otro.

2. Cuando 2 host están sobre redes diferentes y deben usar un gateway/router para

alcanzar otro host.

3. Cuando un router necesita enviar un paquete a un host a través de otro router.

4. Cuando un router necesita enviar un paquete a un host de la misma red.

Concepto de Broadcast

Broadcast, difusión en español, es una forma de transmisión de información donde un nodo