Curso de
Redes Computadores 1
Tema 2
Introducción a Internet
Internet
• Internet es la Red de Redes
• Internet es un conjunto descentralizado de redes de
comunicación interconectadas, que utilizan la familia de protocolos TCP/IP, garantizando que las redes físicas heterogéneas que la componen funcionen como una red lógica única, de alcance mundial.
• Sus orígenes se remontan a 1969, cuando se estableció la primera conexión de computadoras, conocida como ARPANET ARPANET, entre tres universidades en
California y una en Utah, Estados Unidos.
WWW
• World Wide Web ( No es internet )
• World Wide Web (o la "Web") es un sistema de
documentos de hipertexto y/o hipermedios enlazados y accesibles a través de Internet. Con un navegador Web, un usuario visualiza páginas web que pueden contener texto, imágenes, video u otros contenidos multimedia, y navega a través de ellas usando hiperenlaces.
Web
Web n [+of spider] telaraña f
(=fabric) tela f , tejido m , (between toes) membrana f (fig) red f
a complex web of relationships una complicada maraña or red de
relaciones
a web of intrigue una red or un tejido de intrigas
a web of deceit/lies una maraña de engaños/mentiras
World Wide Web
Como identifico a un computador en la Internet
• Por su url www.ldc.usb.ve
• Por su dirección IP 159.90.10.151
Uniform Resource Locator
Direcciones IP
• En general cada red pudiera utilizar un mecanismo de direccionamiento físico diferente.
• Una internet (inter-red) es una red formada por la unión de varias redes.
• La internet mas difundida es la Internet. En ella la familia de protocolos empleada es TCP/IP.
• TCP/IP define direcciones IP que son independientes del direccionamiento físico y permiten ver a la red como un sistema de comunicaciones sin divisiones.
Una dirección por tarjeta de Red
• Una dirección IP no se refiere a un Host, realmente hace referencia a una interfaz de red (tarjeta de red), por lo que si un host esta en dos redes, debe tener entonces dos direcciones IP diferentes.
• En la práctica la mayoría de los computadores posee una sola interfaz y por ende una sola dirección IP.
202.1.1.3 204.1.1.3
202.1.1.4 204.1.1.4
H2 H4
H6
Identificando la Dirección IP de un equipo PC
Entre a una ventana de comando, y dé la orden ping www.google.com Esto les mostrará el número IP correspondiente, por ejemplo:
C:\WINDOWS\Escritorio>ping www.google.com
Haciendo ping a www.google.akadns.net [64.233.189.104] con 32 bytes de datos:
Respuesta desde 64.233.189.104: bytes=32 tiempo=340ms TDV=234 Respuesta desde 64.233.189.104: bytes=32 tiempo=340ms TDV=234 Respuesta desde 64.233.189.104: bytes=32 tiempo=368ms TDV=234 Respuesta desde 64.233.189.104: bytes=32 tiempo=332ms TDV=234 Estadísticas de ping para 64.233.189.104:
Paquetes: enviados = 4, Recibidos = 4, perdidos = 0 (0% loss), Tiempos aproximados de recorrido redondo en milisegundos:
mínimo = 332ms, máximo = 368ms, promedio = 345ms
Identificando la Dirección IP de un equipo Unix-Linux
Entre a una ventana de comando, y dé la orden:
Ipconfig (windows) ifconfig (linux)
Esto le dirá cuál es su propia dirección IP. Por ejemplo:
...
1 Ethernet adaptador :
Dirección IP . . . : 172.22.33.44 Máscara de subred . . . : 255.255.252.0 Puerta de enlace predeterminada . . . : 172.22.33.1
La “puerta de enlace predeterminada” significa que desde mi computadora, si yo voy a comunicarme con un equipo que no se donde está, y no esta en mi res local, entonces los datos van a la dirección 172.22.33.1.
Mac address
• Son direcciones que se emplean a nivel de Capa 2 o Capa de Enlace.
• Dirección única asignada por el fabricante del equipo.
• hardware ethernet 08:00:2b:4c:59:23
MAC Address ( direcciones MAC)
• Han sido estandarizadas por la IEEE
• Están compuestas de 6 bytes (48 bit)
• Representan a 6 pares de número hexadecimales
• Por ejemplo:
Dirección MAC
• Está compuesta de dos partes de 3 bytes cada una:
• Los 3 bytes más
significativos indican el fabricante o OUI
(Organization Unique Identifier).
• Los 3 bytes restantes corresponden a un
correlativo asignado por el fabricante
¿Por qué dos direcciones?
• Las direcciones Mac son colocadas por el fabricante y son independientes de donde van a funcionar los computadores, no es posible usarlas de manera simple y eficiente para enrutar los mensajes.
• Usar direcciones IP implica que parte de la dirección puede ser usada para definir el enrutamiento de los paquetes de datos en la red.
• Se desea mantener la capa de enlace y la capa de red independientes de forma que la capa de enlace pueda trabajar con otro protocolos de capa de red además de IP.
• También se requiere eficiencia. Queremos que el adaptador de red sea capaz de decidir si una trama recibida fue direccionada a ese adaptador.
Para hacer esto se requiere de una dirección de hardware. Pero si se usa una dirección de red, entonces el hardware debe ser configurado cada vez que la dirección de red cambie (en el caso de que se dañe la tarjeta y sea remplazada)
Resolución de direcciones
• Algunas soluciones empleadas para resolver el problema de la resolución de direcciones son las siguientes:
• Fijar la dirección de enlace a partir de la de red. Ej.: en
DECNET la dirección MAC se construye a partir de la de red.
(se usan direcciones MAC locales)
• Construir una tabla estática manual de conversión. Ej.:
RDSI, X.25, Frame Relay, ATM.
• Crear una tabla dinámica que se mantiene de forma
automática en un servidor en el que se registra cada equipo que se conecta a la red. Ej.: ATM.
• Lanzar una pregunta broadcast a la red para localizar al propietario de la dirección de red buscada. Sólo se puede usar en redes broadcast. Ej.: Todas las LAN.
1. El usuario X teclea ‘ping 147.156.1.3’
2. X genera ARP request (broadcast): ¿quién es 147.156.1.3?
3. Todos (Y, Z y W) capturan la pregunta y ‘fichan’ a X, es decir le incluyen en su ARP cache (esta parte es opcional).
4. Y responde ARP reply (unicast) diciendo que él es ese (y su dir. MAC) 5. X recoge la respuesta, la pone en su ARP cache y envía el ping
• La entrada ARP en X caduca pasados unos 15 minutos de inactividad
• Cuando el mensaje es para una dirección de fuera el ARP de X busca al router; si el router ya estaba en su ARP cache X le envía el ping directamente, sin más.
147.156.1.1/16 147.156.1.4/16
Rtr: 147.156.1.1 147.156.1.3/16
Rtr: 147.156.1.1 147.156.1.2/16
Rtr: 147.156.1.1
Internet
X Y Z
130.206.211.5/30 A 0.0.0.0/0 por 130.206.211.6
Funcionamiento de ARP
W
ARP
“What is the MAC address of
137.132.141.199?”
HEY! WHAT IS THE MAC ADDRESS OF
137.132.141.199?
137.132.141.199..
137.132.141.199..
That‟s me!
not me not me
The MAC address of 137.132.141.199
is
FB:CA:73:8A:9C:DD
Se usa en todo tipo de LANs broadcast
Especificado en RFC 826. Diseñado para soportar cualquier protocolos y formato de dirección, no sólo IP.
Los paquetes ARP contienen en la parte de datos las direcciones IP y MAC; estas son las que deben usarse para rellenar la ARP cache, no la MAC que aparece en la cabecera de la trama MAC
ARP (Address Resolution Protocol)
Direccion IP
• Originalmente, cada computadora tenía su dirección IP única. Se trata de una dirección de 32 bits (unos y
ceros). Por ejemplo:
• 10011111.01011010.00001010.01001101
• lo cual se suele expresar en decimal, por ejemplo (para la dirección de arriba):
159.90.10.77
Direcciones IP (Formatos)
0 Red(128) Host (16777216)
10 Red (16384) Host (65536)
110 Red (2097152) Host (256)
1111 Reservado
1110 Grupo Multicast (268435456)
Clase A B C D E
Rango
0.0.0.0
127.255.255.255 128.0.0.0
191.255.255.255 192.0.0.0
223.255.255.255 224.0.0.0
239.255.255.255 240.0.0.0
255.255.255.255 32 bits
Direcciones IP
• Versiones IPv4 (32 bits), IPv6 (128 bits)
• Dirección de interfaz de red en IPv4
• 11000001 00100000 11011000 00001001
• 193.32.216.9 en formato DDN ( Dot Decimal Notation )
• Dirección de red en IPv4 (o prefijo de red)
• 223.1.1.xxx ≡ 223.1.1.0/24 (reserva 24 bits)
Direcciones Clase A
Las direcciones de clase A son redes grandes. El primer byte está en el rango de 0-127.
Red Host Host Host
50 1 33 2
•128 redes
•Cada red puede tener hasta 16.777.216 direcciones (y un máximo de 16.777.214 máquinas)
Ejemplo de una dirección clase A (50.1.33.2)
8 8 8 8
Direcciones Clase B
Las direcciones de clase B son redes medianas. El primer byte está en el rango de 128-191. Ejemplo de dirección:
Red Red Host Host
130 2 3 4
•16.384 redes
•Cada red puede tener hasta 65.536 direcciones
•Asignadas a empresas o organizaciones medianas
Ejemplo de una dirección clase B (130.2.3.4)
Direcciones Clase C
Las direcciones de clase C son redes pequeñas. El primer byte está en el rango de 191-223. Ejemplo de dirección:
Red Red Red Host
200 33 44 55
•2.097.152 redes
•Cada red puede tener hasta 256 direcciones
•Asignadas a empresas pequeñas
Ejemplo de una dirección clase C (200.33.44.55)
Direcciones de las Clase D y E
• Las direcciones de clase D están reservadas para multicasts.
• Las direcciones de clase E están reservadas para fines experimentales.
• No están disponibles para redes comerciales.
Direcciones IP Especiales
Dirección Significado Ejemplo
255.255.255.255 Broadcast en la propia red o subred 0.0.0.0 Identifica al host que envía el datagrama
Host a ceros Identifica una red (o subred) 147.156.0.0 Host a unos Broadcast en una Red Distante (o subred) 147.156.255.255 Red a ceros Identifica un host en esa red (o subred)
127.0.0.1 Loopback
224.0.0.1 Todos los hosts multicast
Red a ceros Identifica un host en esa red (o subred)
Direcciones IP reservadas y privadas (RFC 1918)
Red o rango Uso
127.0.0.0 Reservado (fin clase A)
128.0.0.0 Reservado (ppio. Clase B)
191.255.0.0 Reservado (fin clase B)
192.0.0.0 Reservado (ppio. Clase C)
224.0.0.0 Reservado (ppio. Clase D)
240.0.0.0 – 255.255.255.254 Reservado (clase E)
10.0.0.0 Privado
172.16.0.0 – 172.31.0.0 Privado
192.168.0.0 – 192.168.255.0 Privado
Direcciones IP
• Nombres de dominio vs. números IP;
búsquedas DNS
• Números en binario vs. números en decimal
• Hay 2
32= 4.294.967.296 direcciones en total
en IP v4
IP: 193.146.62.12 IP: 193.146.62.215 147.156.0.1
IP: 147.156.145.17 MAC: 08005AEA25B8
LAN A 147.156.0.0
(Clase B)
LAN C 193.146.62.0
(Clase C)
LAN B 213.15.1.0
(Clase C)
193.146.62.1
213.15.1.1
IP: 213.15.1.2 MAC: 00000c73F822
IP: 213.15.1.3 MAC:0000c73F824
Un router conectando tres LANs
IP: 147.156.24.12
MAC: 00000c73F823 La dirección IP de este host
Direccion MAC
¿Quién asigna las direcciones IP?
• Inicialmente la asignación de direcciones IP la realizaba el DDN NIC (Department of Defense Network Network Information
Center) de forma centralizada
• A principios de los 90 se decidió descentralizar esta función creando los llamados RIR (Regional Internet Registry). El
primero se constituyó en Europa y se llamó RIPE. Actualmente hay 5 en todo el mundo
• Los RIR dependen del IANA (Internet Assignment Number Authority)
• Los RIR dan direcciones a los proveedores grandes (los de primer nivel, llamados „tier-1‟)
• Los proveedores pequeños (tier-2 a tier-n) obtienen sus direcciones e los proveedores tier-1
• Las organizaciones obtienen direcciones del proveedor que les da conectividad
• Cada RIR dispone de una base de datos (whois) para búsqueda de direcciones IP
Organización de los Registros Regionales
Registro Regional Área geográfica
ARIN (American Registry for Internet Numbers)
www.arin.net EEUU y Canadá
África Subsahariana Resto del mundo APNIC (Asia Pacific Network Information Centre)
www.apnic.net Asia oriental
Pacífico RIPE (Réseaux IP Européenes) www.ripe.net Europa
Medio Oriente Asia Central África Sahariana LACNIC ( Latin American and Caribbean Network
Information Center) www.lacnic.net América y el Caribe (excepto EEUU y Canadá)
AFRINIC (African Network Information Center)
www.afrinic.net (en proceso de creación) África
Crecimiento de las Redes en una Organización
Internet
Enrutador
Crecimiento de las Redes en una Organización
Internet
Enrutador
Las redes tienden a crecer hasta llegar a hacerse difíciles de
Subredes
Internet
Enrutador
Respuesta: Aplicar la estrategia de Divide and Conquer
Subredes
Internet
Enrutador
Subredes
Internet
Enrutador Principal
Subredes
• Nivel jerárquico intermedio entre red y host, Dividen una red en partes más pequeñas
• Permiten „usar‟ unos bits de la parte host como si fueran parte la dirección de red. La separación red/host ahora ya no viene marcada solamente por la clase
• Sirven para establecer una estructura jerárquica. Una red compleja (con subredes) que puede ser vista desde fuera como una sola red.
• Para indicar donde está la frontera red/host se utiliza un parámetro de 32 bits denominado máscara
Vamos a dividir la red 140.140.0.0 (clase B) en 256 subredes.
Red original:
Red (140.140) Host
16 bits 16 bits
Máscara de 16 bits: 11111111 . 11111111 . 00000000 . 00000000 255 . 255 . 0 . 0
Ejemplo de división en subredes
Red subdividida:
Red (140.140) Subred Host
16 bits 8 bits
Máscara de 24 bits: 11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000 255 . 255 . 255 . 0
8 bits
El problema de la primera y la última direcciones de cada subred
• Red 140.140.0.0/16 máscara 255.255.0.0.
• Si la dividimos con máscara /24 obtenemos 256 subredes, cada una con 256 direcciones. En cada subred:
• La primera dirección identifica cada subred
• La última dirección es la de broadcast en esa subred.
• Para evitar conflictos no se deben asignar a hosts ni la primera ni la última direcciones de cada subred
• En realidad disponemos pues de 254 direcciones por subred, no 256.
Subred Dir. Subred Dir. Broadcast Máscara Rango asignable
140.140.0.0/24 140.140.0.0 140.140.0.255 255.255.255.0 140.140.0.1 – 140.140.0.254 140.140.1.0/24 140.140.1.0 140.140.1.255 255.255.255.0 140.140.1.1 – 140.140.1.254 140.140.2.0/24 140.140.2.0 140.140.2.255 255.255.255.0 140.140.2.1 – 140.140.2.254
… … … …
140.140.255.0/24 140.140.255.0 140.140.255.255 255.255.255.0 140.140.255.1 – 140.140.255.254
Las máscaras de subred pueden no ser bytes enteros. Por ejemplo si usamos dos bits de subred dividiremos la red en cuatro subredes:
140 . 140 Subred Host
16 bits 2 bits 14 bits
Bits subred Subred Máscara Rango asignable
00 (0) 140.140.0.0/18 255.255.192.0 140.140.0.1 – 140.140.63.254 01 (64) 140.140.64.0/18 255.255.192.0 140.140.64.1 – 140.140.127.254 10 (128) 140.140.128.0/18 255.255.192.0 140.140.128.1 – 140.140.191.254 11 (192) 140.140.192.0/18 255.255.192.0 140.140.192.1 – 140.140.255.254
Máscara: 11111111 . 11111111 . 11 000000 . 00000000 255 . 255 . 192 . 0
Máscaras que no son múltiplo de 8
Esta sólo es utilizable si se aplica ‘subnet-zero’
Si en vez de usar dos bits de subred los usamos todos menos dos tendremos muchas subredes muy pequeñas:
140 . 140 Subred Host
16 bits 14 bits 2 bits
Máscara: 11111111 . 11111111 . 11111111 . 111111 00 255 . 255 . 255 . 252
‘Mini-redes’
En el caso de una red clase B obtenemos 16382 subredes (16384 si podemos usar subnet-zero) cada una con cuatro direcciones, de las cuales sólo pueden usarse dos.
Estas son las redes más pequeñas que pueden hacerse. Se suelen utilizar en enlaces punto a punto.
Subred 1 Subred 2 Subred 3 Subred 4 Subred 16383 Subred 16384
140.140.0.0 140.140.0.4 140.140.0.8 140.140.0.12 … 140.140.255.248 140.140.255.252 140.140.0.1 140.140.0.5 140.140.0.9 140.140.0.13 … 140.140.255.249 140.140.255.253 140.140.0.2 140.140.0.6 140.140.0.10 140.140.0.14 … 140.140.255.250 140.140.255.254 140.140.0.3 140.140.0.7 140.140.0.11 140.140.0.15 … 140.140.255.251 140.140.255.255
Direcciones de broadcast (no usar) Direcciones
de subred (no usar)
Restricciones de las máscaras
• Los bits a 1 siempre han de estar contiguos empezando por la izquierda. No está permitida por ejemplo la máscara 255.255.0.255.
• Los únicos valores que pueden aparecer en cualquier octeto de una máscara son por tanto:
Bits de máscara (n)
Binario Decimal
0 00000000 0
1 10000000 0 + 128 = 128
2 11000000 128 + 64 = 192
3 11100000 192 + 32 = 224
4 11110000 224 + 16 = 240
5 11111000 240 + 8 = 248
6 11111100 248 + 4 = 252
7 11111110 252 + 2 = 254
8 11111111 254 + 1 = 255
Máscara (n) = máscara (n-1) + 128/2n-1
Bits Subred
Nº subredes
Nº subredes (subnet zero)
Bits host
Nº hosts
Máscara Último byte de la máscara en
binario
0 0 0 8 254 255.255.255.0 00000000
1 0 2 7 126 255.255.255.128 10000000
2 2 4 6 62 255.255.255.192 11000000
3 6 8 5 30 255.255.255.224 11100000
4 14 16 4 14 255.255.255.240 11110000
5 30 32 3 6 255.255.255.248 11111000
6 62 64 2 2 255.255.255.252 11111100
7 126 128 1 0 255.255.255.254 11111110
8 254 256 0 0 255.255.255.255 11111111
Posibles subredes de una red clase C
Subredes de diferentes tamaños
• A menudo interesa dividir una red en subredes de diferentes tamaños.
• Para esto se utilizan máscaras de tamaño variable, es decir la parte red y la parte host no son iguales en todas las subredes
• Aunque las subredes pueden tener diferente tamaño no pueden solaparse
• La visión que tenemos de las subredes puede variar. Por ejemplo lo que en un sitio de la red se ve como una
subred grande puede dividirse en otras más pequeñas cuando nos acercamos
Internet
Enrutador Principal
Ejemplo de Subredes de diferentes tamaños
Subred Máscara Subred/bits
16 Subredes de 256 direcciones cada una
16 Subredes de 1024 direcciones cada una
3 Subredes de 4096 direcciones cada una
Ejemplo de Subredes de diferentes tamaños
Subred Máscara Subred/bits
16 Subredes de 256 direcciones cada una
156.134.0.0 255.255.255.0 156.134.0.0/24
16 Subredes de 1024 direcciones cada una
3 Subredes de 4096 direcciones cada una
Ejemplo de Subredes de diferentes tamaños
Subred Máscara Subred/bits
16 Subredes de 256 direcciones cada una
156.134.0.0 255.255.255.0 156.134.0.0/24 156.134.1.0 255.255.255.0 156.134.1.0/24 156.134.2.0 255.255.255.0 156.134.2.0/24 . . . . . . . . . . . 156.134.15.0 255.255.255.0 156.134.15.0/24 16 Subredes de
1024 direcciones cada una
156.134.16.0 255.255.252.0 156.134.16.0/22 156.134.20.0 255.255.252.0 156.134.20.0/22 . . . . . . . . . . . . 156.134.76.0 255.255.252.0 156.134.76.0/22 3 Subredes de
4096 direcciones cada una
156.134.80.0 255.255.240.0 156.134.80.0/20 156.134.96.0 255.255.240.0 156.134.96.0/20 156.134.112.0 255.255.240.0 156.134.112.0/20 Una subred de 32768 direcciones 156.134.128.0 255.255.128.0 156.134.128/17
IP: 193.146.62.12 IP: 193.146.62.215 147.156.0.1 IP: 147.156.145.17
Rtr: 147.156.0.1
LAN A 147.156.0.0
(Clase B)
LAN C 193.146.62.0
(Clase C)
LAN B 213.15.1.0
(Clase C)
193.146.62.1
213.15.1.1
IP: 213.15.1.2 Rtr: 213.15.1.1
IP: 213.15.1.3 Rtr: 213.15.1.1 El router encamina los paquetes según su
dirección de destino. El router podría ser un PC con tres tarjetas Ethernet que tienen asignadas esas direcciones y con capacidad de conmutar paquetes entre ellas (en Linux esto se consigue
activando el ‘IP forwarding’).
Un router conectando tres LANs
IP: 147.156.24.12 Rtr: 147.156.0.1
La dirección IP de este host Su gateway por defecto
Enrutamiento
• Cuando un host tiene que enviar un paquete compara la dirección de destino con la suya.
• Si la parte de red coincide sabe que el destino está en su misma red (es decir en su misma LAN) y le envía el paquete directamente.
• Si la parte de red no coincide, entonces envía el
paquete a su router por defecto (puerta de enlace en windows, default gateway en Linux). El router por defecto se encarga de enviar el paquete a su destino
202.1.1.2
Rtr 202.1.1.1 202.1.1.1
202.1.1.3 Rtr 202.1.1.1
203.1.1.2
203.1.1.3 Rtr 203.1.1.1 203.1.1.1
203.1.1.4 Rtr 203.1.1.1
204.1.1.1
204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1
204.1.1.3 Rtr 204.1.1.1 A 202.1.1.2 por 202.1.1.1
A 202.1.1.3 por 202.1.1.1 A 203.1.1.2 por 203.1.1.1 A 203.1.1.3 por 203.1.1.1 A 203.1.1.4 por 203.1.1.1 A 204.1.1.1 por 203.1.1.1 A 202.1.1.2 por 202.1.1.1 A 202.1.1.2 por 202.1.1.1
LAN A 202.1.1.0 (Clase C)
LAN B 203.1.1.0 (Clase C)
LAN C 204.1.1.0 (Clase C)
Dos routers conectando tres LANs
X
Y H1
H2
Tabla de Enrutamiento
202.1.1.2
Rtr 202.1.1.1 202.1.1.1
202.1.1.3 Rtr 202.1.1.1
203.1.1.2
203.1.1.3 Rtr 203.1.1.1 203.1.1.1
203.1.1.4 Rtr 203.1.1.1
204.1.1.1
204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1
204.1.1.3 Rtr 204.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.1
A 202.1.1.0 por 202.1.1.1 A 203.1.1.0 por 203.1.1.1
LAN A 202.1.1.0 (Clase C)
LAN B 203.1.1.0 (Clase C)
LAN C 204.1.1.0 (Clase C)
Dos routers conectando tres LANs
X
Y X
H2
Las rutas son necesarias para que X e Y sepan como llegar a otras LAN remotas Y
202.1.1.2 204.1.1.2
Dos routers conectando tres LANs
• Cómo convertimos direcciones de máquina a direcciones de redes.
• Empleando las máscaras.
IP 204.1.1.2 Máscara 255.255.255.0 11001100.00000001.00000001.00000010 11111111.11111111.11111111.00000000 11001100.00000001.00000001.00000000
204.1.1.0
LAN B 203.1.1.0
LAN A LAN C
202.1.1.2 Rtr 202.1.1.1
202.1.1.3 Rtr 202.1.1.1
203.1.1.3
204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1
204.1.1.3 Rtr 204.1.1.1 202.1.1.1
203.1.1.1 203.1.1.2
204.1.1.1
202.1.1.4 204.1.1.4
Rtr 202.1.1.1
Host ‘multihomed’
X Y
H6 no enrutará paquetes entre A y C porque no es un router (no tiene activado el ‘IP forwarding’).
Cuando Y envíe un paquete a H1, H2 ó H5 lo mandará por α. Cuando lo envíe a H3 ó H4 lo
mandará por H1
H2 H4
H5
H3
H6
LAN B 203.1.1.0
LAN A 202.1.1.0
LAN C 204.1.1.0
202.1.1.2 Rtr 202.1.1.1
202.1.1.3 Rtr 202.1.1.4
203.1.1.3
204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1
204.1.1.3 Rtr 204.1.1.4 202.1.1.1 203.1.1.1 203.1.1.2
204.1.1.1
204.1.1.4 202.1.1.4
A 204.1.1.0 por A 202.1.1.0 por
A 203.1.1.0 por 202.1.1.4
A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2
Red mallada (con caminos alternativos)
H1
H2 H4
H5
H3
X Y
ping 204.1.1.2
Z
Rutas host
• La ruta por defecto (A 0.0.0.0/0 por …) es la ruta más general posible, pues al tener máscara de 0 bits abarca todas las
direcciones. Esta ruta sólo se aplica como último recurso, cuando la dirección de destino no encaja en ninguna de las rutas definidas
• El extremo opuesto a la ruta por defecto son las rutas con máscara de 32 bits. Estas sólo sirven para una dirección de destino concreta, por eso se les llama rutas host.
• Se suelen utilizar para marcar „excepciones‟, por ejemplo cuando un host esta fuera de su LAN habitual
• Cuando un router tiene que aplicar la tabla de rutas a un paquete, siempre las ordena por la longitud de su máscara, empezando por la más larga. De este modo se asegura que las rutas host se tratarán en primer lugar y la ruta por defecto en último lugar.
Problemas de las Direcciones IP
• Desperdicio de direcciones por diferentes motivos
• Direcciones de clase A contienen 17 millones de direcciones, asignadas a una sola empresa o país.
• Incluso las redes pequeñas generalmente no usan todas las direcciones.
• Desperdicio por división en subredes.
• Algunas direcciones reservadas, para uso especial.
• No sólo las computadoras de escritorio usan direcciones IP
• Resultado: escasez de direcciones
• Otro problema: muchas rutas
• Posibles Soluciones
• Temporal: CIDR
• Temporal: NAT/PAT como solución temporal
• Definitiva: IPv6
Problemas del sistema de clases
• Problema 1: Tamaños poco adecuados para la mayoría de organizaciones:
• Clases A hace mucho tiempo que no se asignan.
• Clases B demasiado grandes para la mayoría de organizaciones
• Clases C demasiado pequeñas
• Casi todos optan por pedir clase B, aunque les sobre. Consecuencia:
rápido agotamiento del espacio disponible.
• Solución 1: asignar para las tallas intermedias varias clases C
• Problema 2: las tablas de rutas crecen mucho más deprisa,
• Solución 2: asignar grupos de clases C agregables, que puedan referenciarse por una máscara común, de forma que todo el grupo pueda compartir la misma ruta
• Así se pueden asignar redes de cualquier tamaño, siempre que sea potencia entera de 2 (256, 512, 1024, etc.)
• Este mecanismo se aplica no solo al rango de clase C sino también al rango libre de clase A y B. En la práctica significa abolir el sistema de clases
Subredes
Dividen una red en partes mas pequeñas.
Nivel jerárquico intermedio entre red y host
„Roba‟ unos bits de la parte host para la subred.
Permite una organización jerárquica. Una red
compleja (con subredes) es vista desde fuera
como una sola red.
Dividamos la red 147.156.0.0 (clase B) en cuatro subredes:
147 . 156 Subred Host
16 2 14
Bits subred Subred Máscara Rango
00 (0) 147.156.0.0 255.255.192.0 147.156.0.0 – 147.156.63.255 01 (64) 147.156.64.0 255.255.192.0 147.156.64.0 – 147.156.127.255 10 (128) 147.156.128.0 255.255.192.0 147.156.128.0 – 147.156.191.255 11 (192) 147.156.192.0 255.255.192.0 147.156.192.0 – 147.156.255.255
Máscara: 11111111 . 11111111 . 11 000000 . 00000000 255 . 255 . 192 . 0
Subredes
Red Host Subredes
Superredes
Las ‘superredes’ se definen mediante máscaras, igual que las subredes
Ej.: Red 195.100.16.0/21 (máscara 255.255.248.0)
Incluye desde 195.100.16.0 hasta 195.100.23.255 =>
2048 direcciones También se puede partir en trozos más pequeños partes de una clase A (de las que quedan libres). Por eso esta técnica se llama CIDR (Classless InterDomain Routing).
Superredes
Direcciones IP (Formatos)
0 Red(128) Host (16777216)
10 Red (16384) Host (65536)
110 Red (2097152) Host (256)
1111 Reservado
1110 Grupo Multicast (268435456)
Clase A B C D E
Rango
0.0.0.0
127.255.255.255 128.0.0.0
191.255.255.255 192.0.0.0
223.255.255.255 224.0.0.0
239.255.255.255 240.0.0.0
255.255.255.255 32 bits
CIDR
• IETF introduce en 1993 el Enrutamiento
Interdominio sin Clases (Classless Interdomain Routing, CIDR)
• Se permite cualquier cantidad a.b.c.d/x
• Permite contruir subredes a placer dentro de un dominio administrativo de una red.
Sistema sin clases o „classless‟ (I)
• Supongamos que una organización necesita 2048 direcciones.
Le damos la red 195.100.16.0/21 (máscara 255.255.248.0)
• De este modo una ruta es suficiente para acceder a toda la red
• Esto incluye ocho redes „clase C‟, desde la 195.100.16.0/24 hasta la 195.100.23.0/24
• Cuando se aplica al rango de clase C el sistema classless equivale a mover hacia la izquierda la separación red/host.
Cuando hacíamos subredes lo movíamos hacia la derecha, por eso a veces esto se conoce como hacer „superredes‟:
Red Host
Subredes Superredes
Sistema sin clases o „classless‟ (II)
• El sistema „classless‟ no afecta a las clases D y E, que mantienen el mismo significado
• El sistema „classless‟ se definió en el RFC 1466 en 1993 como CIDR (Classless InterDomain Routing)
• El RFC 1466 establecía además un sistema de asignación de direcciones con criterio geográfico (hasta entonces se aplicaba un criterio cronológico)
• Cada RIR tiene un rango de direcciones que reparte entre los ISPs que lo solicitan. A su vez los ISPs dan direcciones a sus clientes siguiendo criterios geográficos, etc.
• De esta forma se reduce aún más el tamaño de las tablas de rutas. Este problema era al menos tan importante como el del agotamiento de direcciones
• La asignación inicial de direcciones a los RIR según CIDR era la siguiente:
• Multi regional: 192.0.0.0 - 193.255.255.255
• Europa: 194.0.0.0 - 195.255.255.255
• Otros: 196.0.0.0 - 197.255.255.255
• Norteamérica: 198.0.0.0 - 199.255.255.255
• Centro y Sudamérica: 200.0.0.0 - 201.255.255.255
• Anillo Pacífico: 202.0.0.0 - 203.255.255.255
• Otros: 204.0.0.0 - 207.255.255.255
• Así se pueden ir agrupando entradas en las tablas de rutas
• La agrupación geográfica de direcciones reduce el número de entradas en las tablas de rutas (esto es lo que desde hace mucho tiempo se viene haciendo en la red telefónica)
CIDR (RFC 1466)
Asignación de direcciones y tarifas de APNIC
En RIPE lo mínimo que se asigna son redes /20 (4096 direcciones)
Evolución de la tabla de rutas de Internet
Puesta en marcha de CIDR
Actual reparto de direcciones IPv4 (Clase A)
0-2 Reservado IANA 3 General Electric
4 BBN
5 IANA Reservado 6 Army Info.Sys.Ctr.
7 IANA Reservado
8 BBN
9 IBM
10 IANA Privado 11 DoD Intel Inf. Syst.
12 AT&T 13 Xerox
14 IANA Publico
15 HP
16 DEC 17 Apple 18 MIT 19 Ford
20 Comp. Sci. Corp.
21 DDN-RVN
22 Def. Inf. Syst. Agen.
23 IANA Reservado
24 ARIN
25 Royal Sign.&Radar 26 Def. Inf. Syst. Agen.
27 IANA Reservado 28 DSI-North 29-
30 Def. Inf. Syst. Agen.
31 IANA Reservado 32 Norsk Informasjons.
33 DLA Syst. Aut. Ctr 34 Halliburton Comp.
35 MERIT Comp. Net.
36-
37 IANA Reservado 38 Perf. Syst. Int.
39 IANA Reservado 40 Eli Lili & Company 41-
42 IANA Reservado
43 Japan Inet
44 Am.Radio Dig.Com.
45 Interop Show Net.
46 BBN
47 Bell-Northern Res.
48 Prudential Sec. Inc.
49-50 IANA
51 Dept. Soc. Sec. UK 52 DuPont de Nemours 53 Cap Debis CCS 54 Merck & Co.
55 Boeing Comp. Serv.
56 US Postal Serv.
57 SITA
58-60 IANA Reservado
61 APNIC
62 RIPE NCC
63-69 ARIN
70-79 IANA Reservado
80-81 RIPE NCC
82-127 IANA Reservado 128-
192 Varios Registros 193-
195 RIPE NCC 196 Variso Registros 197 IANA Reservado 198 Varios registros 199-
200 ARIN
201 Res. Cent-Sud Amer.
202-
203 APNIC
204-
209 ARIN
210-
211 APNIC
212-
213 RIPE NCC 214-
215 US DOD
216 ARIN
217 RIPE NCC 218-
221 APNIC
Evolución de direcciones en IP
5 bits (RFC 1)
6 bits
8 bits
TCP 32 bits (RFC 675)
63 hosts en ARPANET
IP 32 bits (RFC 760)
Clases A, B, C (RFC 790)
CIDR
(RFC 1518,1519) IPv6 (RFC 1883)
1970 1980 1990 2000
RIPE
APNIC
ARIN LACNIC DDN NIC
Solución temporal NAT/PAT
Como solución temporal, muchas redes usan una sola dirección pública, y dentro de su red usan direcciones privadas en los rangos:
10.0.0.0 – 10.255.255.255 172.16.0.0 – 172.31.255.255 192.168.0.0 – 192.168.255.255
Un servidor NAT/PAT traduce las direcciones privadas a direcciones públicas.
Esto resulta en algunas restricciones tecnológicas.
(Nota: Las direcciones privadas ya no son únicas en el mundo.)
NAT Básico
• Una sola dirección pública
• El router recibe el paquete y cambia la dirección origen (O) con la dirección pública (P) y reenvía el paquete al destino (D)
• Inserta una entrada en su tabla dinámica
• D -> O
• Recibe el paquete de vuelta, busca la dirección remota en su tabla (D), cambia la dirección destino (P) por la original (O)
Red privada
Servidor NAT
Internet
dirección dirección
traducida
O XXX
P - O
Origen Destino
D P XXX
Origen Destino
D
Tabla
NAT
• Utiliza un rango de
direcciones públicas para traducir
• Cada nuevo paquete saliente con dirección origen O1, O2…,On es
traducido en P1, P2…,Pn etc
• Permite que n máquinas internas accedan a un mismo servidor
simultáneamente
NAT
• Se configura una relación fija entre una dirección privada y una pública
• Generalmente sólo es necesario cuando se quiere proveer un servicio desde la red interna
• Los puertos no tienen que coincidir necesariamente
• Ej: 192.168.0.5:80 -> 203.132.165.9:8080
• Los firewalls suelen usar esta técnica
NAT / PAT
• NAT
• Cuando hay suficiente número de direcciones IP se hacen traducciones 1 a 1.
• PAT
• Cuando hay un número insuficiente de direcciones IP disponibles para traducir todos las direcciones Internas (inside addresses).
159.90.10.112:12000 192.168.10.114
159.90.10.112:14000 192.168.10.120
NAT
• La Traducción de Direcciones de Red (NAT) cambia las direcciones IP en el encabezado IP.
Inside network Outside network
Concepto básico de PAT
• La Traducción de Direcciones de Puertos (PAT) extiende a NAT de “uno a uno” a “varios a uno” asociando el puerto orígen con cada flujo.
10.6.1.20
Beneficios de NAT
• NAT reemplaza la dirección origen con una dirección “enrutable”
permitiendo a hosts con direcciones privadas acceder a internet.
• NAT provee de conectividad transparente, escalable y
bidireccional entre distintas oficinas de la misma empresa.
• NAT elimina la necesidad de reasignar números a los hosts al cambiar de ISP o de esquemas de direccionamiento.
• NAT fortalece la privacidad de la red puesto que las direcciones asignadas se encuentran ocultas. Lo que reduce la posibilidad de un escaneo de puertos efectivo en la red.
Problemas y Limitaciones de NAT/PAT
• Protocolos que incluyen direcciones IP y números de puerto en su campo de datos
• ICMP (Destination Unreachable)
• FTP (incluye dirección y puerto del cliente para conexión de datos)
• H.323, SIP (videoconferencia, VOIP)
• RealAudio
• SNMP en algunos casos
• X-Windows
• Las nuevas implementaciones resuelven algunos de éstos problemas
• El router tiene que inspeccionar el contenido del paquete IP (más carga de procesamiento)
Origen Destino
IP Priv: A IP Pub: G IP Priv: A
Origen Destino
IP Pub: B IP Pub: G IP Priv: A
Nat/Pat
Problemas y Limitaciones de NAT/PAT
• No puede ser usado por:
• Protocolos que requieren un canal separado de retorno.
• Protocolos que cifran las cabeceras TCP
• Aplicaciones que usan especifícamente la dirección IP original por razoness de seguridad.
Origen Destino
IP Priv: A IP Pub: G IP Priv: A
Header Payload Tail
172.16.1.10
NAT
172.16.1.2
Empresa X 172.16.0.0
147.156.1.2
Utilidad de las direcciones privadas
Empresa Y 147.156.0.0
Internet
147.156.1.10 147.156.2.10
130.15.12.27 202.34.98.10 152.48.7.5
172.16.1.1
Rtr 172.16.1.1 Rtr 172.16.1.1
147.156.1.1
Rtr 147.156.1.1 Rtr 147.156.1.1
A B
X e Y montan redes IP aisladas. X decide utilizar direcciones
privadas. Y utiliza direcciones públicas.
NAT: Network Address Translation (Traducción de direcciones)
IPv6 Más direcciones
• Son direcciones de 16 bytes, o 128 bits.
• Hay 2128 ó 25616 direcciones en total:
340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
• Se escogió ese tamaño para tener múltiples niveles de jerarquía.
• Los números se escriben en hexadecimal
• Las partes de la dirección IPv6
• El tamaño brinda la posibilidad de definir más opciones, incluyendo seguridad de datos, y la posibilidad de añadir extensiones eventualmente
• Problemas para la implementación; situación actual
Forma de escritura
Se decidió escribir los números en notación
hexadecimal. Se usan 16 dígitos, del 0-9 y del A-F. Un número IPv6 típico podría ser:
2501:3FB2:0002:0001:0000:0000:0000:0003
Esto se puede abreviar, eliminando los ceros a la izquierda de cada grupo:
2501:3FB2:2:1:0:0:0:3 O también:
2501:3FB2:2:1::::3
Direcciones “mixtas”
• Una notación alternativa cuando se trabaja con redes IPv4 e IPv6
• x:x:x:x:x:x:d.d.d.d 0:0:0:0:0:0:13.1.68.3
0:0:0:0:0:FFFF:129.144.52.38
Direcciones IPv6 que son IPv4- compatible
El RFC 2373 establece la forma en la que algunos dispositos de red pueden armar una dirección IPv6 a partir de una IPv4 para hacer tunnelling.
| 80 bits | 16 | 32 bits | +---+---+
|0000...0000|0000| IPv4 address | +---+----+---+
Direcciones de equipos que soportan IPv6
| 80 bits | 16 | 32 bits | +---+---+
|0000...0000|FFFF| IPv4 address | +---+----+---+
Direcciones de equipos que no soportan IPv6
IPv4 -> IPv6 - Tunnelling
IPv4 -> IPv6 - Tunnelling
IPv4 -> IPv6
Cómo pueden coexistir IPv4 e IPv6
IPv4 -> IPv6
IPv4 -> IPv6
Las partes de la dirección IPv6
Bits 3 13 8 24 16 64
Uso
Tipo de
dirección Autoridad de nivel superior
Reservado ISP Compañía Host
Partes de la dirección (cont.)
El tipo de dirección es “001” (en binario) para las direcciones que se asignan a equipos individuales (en realidad, a “interfaces”).
La autoridad de nivel superior es el primer nivel de organización que concede direcciones (podría ser un país).
“Reservado” podría ser asignado, en un futuro, a la organización de nivel superior, o al ISP.
ISP puede tener jerarquías (ISPs pequeños dependen de ISPs grandes).
(ISP significa proveedor de servicio Internet o Internet Service Provider)
Con 64 bits, cualquier compañía dispondría de más direcciones públicas de las que actualmente hay en todo el Internet.
Esto le facilita dividir su red cómodamente, en una forma jerárquica.
