1 Redes IP: Arquitectura y Protocolos.María Canales – Profesora de Ingeniería Telemática Soy María Canales Durante esta mañana, vamos a hablar de redes IP, de su arquitectura y sus protocolos. 9:30-11:30 Veremos la pila de protocolos TCP/IP 11:30-12:00 Pausa 12:30-13:30 Veremos la nueva versión del protocolo de Internet, es decir IPv6, y después de otra pausa de 10min veremos para que sirve y cómo funciona la Movilidad IP
2 Índice Introducción. Arquitectura y protocolos.Nivel Internet: direccionamiento, control y encaminamiento. Nivel host-to-host: comunicación extremo a extremo Este es el índice de lo que veremos en la primera parte de esta tarde. Empezaremos haciendo una introducción a Internet y las redes IP. Después esbozaremos la arquitectura del modelo de capas TCP/IP Y por último profundizaremos en la capa de red y en la capa host-to-host Entre medio, veremos algún ejemplo de configuración.
3 Introducción Red Móvil Pasarela de Acceso a Red Fija Acceso PYMEInternet Red de Transporte Acceso a Internet PYME Red de Acceso Proveedor de Acceso a Red En este dibujo, que vais a ver repetidamente a lo largo de la semana, hemos querido representar un escenario real cualquiera. En él, vemos diferentes tipos de usuarios finales, que se conectan a través de tecnologías diferentes. Vemos: Red de telefonía móvil Red de una PYME, que podría tener localmente una LAN. Red de un hogar, ejemplo acceso ADSL Red corporativa, puede utilizar Frame Relay entre sus oficinas Todas estas redes se conectan entre sí formando una red de redes, es decir una Internet. Residencia Particular Red Corporativa
4 Introducción Motivación para la interconexión InterconectividadGran variedad de tecnologías de red (LAN, WAN). Propiedades eléctricas y codificación. Direccionamiento. Formatos de trama. Inexistencia de una tecnología que se adapte a todas las necesidades. Ejemplo: LAN en una oficina, Frame Relay en una red corporativa para comunicar oficinas lejanas geográficamente. Problema: la comunicación sólo es posible dentro de una misma tecnología de red. Interconectividad Ofrecer la posibilidad de compartir recursos globales a la vez que se mantiene y preserva la independencia y autonomía de las redes que se interconectan. ¿Este escenario que nos ofrece? Nos ofrece INTERCONECTIVIDAD, nos ofrece la posibilidad de compartir recursos globales.
5 Introducción Los usuarios reclaman un acceso universal independiente de la configuración hardware / software de cada máquina y de la tecnología particular de las redes implicadas. El objetivo es la creación de una red virtual universal con las siguientes propiedades: Esquema de direccionamiento global. Protocolos comunes e independientes de la tecnología de red. Al conjunto de redes interconectadas entre sí, tal que cada una posee identidad propia y un conjunto de mecanismos especiales para comunicarse con el resto de las redes, se le denomina internet. Los usuarios reclaman un acceso universal independiente de su configuración hardware o software y de la tecnología particular a la que tengan acceso. Así que el objetivo es crear una RED UNIVERSAL con identidad propia y los mecanismos necesarios para permitir la comunicación entre cualesquiera dos tipos de redes diferentes. Para conseguir esta comunicación es necesario que las máquinas conectadas se entiendan, que sean capaces de identificarse unas a otras y que hablen el mismo idioma y sigan el mismo comportamiento, es decir, necesitamos: Un esquema de direccionamiento global Un conjunto de protocolos comunes e independientes de la tecnología de red
6 Introducción Internet es un conjunto mundial de redes interconectadas con protocolos comunes (TCP/IP) y un direccionamiento universal (IP). La Internet es un compendio de redes diferentes que : Administradas por entidades diferentes: universidades, redes académicas nacionales, proveedores comerciales (también llamados ISPs, Internet Service Providers), operadores, multinacionales, etc. Por tanto con políticas de uso son variadas. Localizadas a lo largo de todo el mundo. Y con tecnologías muy diferentes Comparten una pila de protocolos comunes (IP a nivel de red y sobre todo TCP a nivel de transporte) y un esquema de direccionamiento único.
7 Introducción Antecedentes de Internet Gestión de InternetARPANET creada en 1969 por la Advanced Research Projects Agency del Department of Defense de EEUU, con el objetivo de resistir un ataque militar y restringida a centros con proyectos militares. La versatilidad de TCP/IP y su promoción por ARPA provocan un enorme crecimiento de ARPANET. En 1984 la NSF (National Science Foundation) creó la red NSFNET abierta a todas las universidades, que se interconectó con ARPANET. Gradualmente se conectaron a NSFNET redes regionales y de otros países, creando la Internet. Gestión de Internet ISOC (Internet Society), asociación internacional para la promoción de la tecnología y servicios Internet. IAB (Internet Architecture Board), consejo para el desarrollo técnico de Internet. IRTF (Internet Research Task Force) IETF (Internet Engineering Task Force) RFCs (Request for Comments). Antes de explicar como es ese esquema de direccionamiento y esos protocolos, es interesante saber dónde y cómo nació Internet. En 1969 el Departamento de Defensa de los Estados Unidos inició un proyecto de interconexión de ordenadores mediante redes telefónicas. Al ser un proyecto desarrollado por militares en plena guerra fría un principio básico de diseño era que la red debía poder resistir la destrucción de parte de su infraestructura (por ejemplo a causa de un ataque nuclear), de forma que dos nodos cualesquiera pudieran seguir comunicados siempre que hubiera alguna ruta que los uniera. Así nació la red ARPAnet. La ARPAnet fue creciendo paulatinamente, y pronto se hicieron experimentos utilizando otros medios de transmisión de datos, en particular enlaces por radio y vía satélite; los protocolos existentes tuvieron problemas para interoperar con estas redes, por lo que se diseñó un nuevo conjunto o pila de protocolos, y con ellos una arquitectura. Este nuevo conjunto se denominó TCP/IP nombre que provenía de los dos protocolos mas importantes que componían la pila;, los nuevos protocolos fueron especificados por vez primera por Cerf y Kahn en un artículo publicado en A la nueva red, que se creó como consecuencia de la fusión de ARPAnet con las redes basadas en otras tecnologías de transmisión, se la denominó Internet.
8 Arquitectura y protocolosObjetivo Garantizar la comunicación pese a problemas locales o desconexiones en grandes segmentos de la red, siendo las mismas máquinas conectadas a la red quienes, de forma automática, resuelvan los problemas suscitados. Basada en la comunicación de tres agentes: Procesos. Entidades que desean comunicarse. Maquinas (hosts) Lugar donde residen o corren los procesos. Redes. La comunicación tiene lugar a través de redes a las que las hosts están unidas. La arquitectura TCP/IP se basa en la comunicación de tres agentes: Los procesos que desean comunicarse Las máquinas o hosts donde residen dichos procesos Las redes presentes entre dichas máquinas.
9 Arquitectura y protocolosNiveles de la arquitectura: APLICACIÓN PRESENTACIÓN SESIÓN TRANSPORTE RED ACCESO A RED ENLACE FISICO El modelo Internet se basa en cuatro capas: Capa de Acceso a la Red: Realiza el intercambio de datos entre un host y la red, y entre los dispositivos de la misma red, haciendo uso de las direcciones físicas de los equipos implicados. Su adaptación a las normas de red existentes incluye la conmutación de circuitos (X.21), conmutación de paquetes (X.25), Ethernet, IEEE 802.x, ATM y Frame Relay. Capa de Interred: similar a la capa de red de OSI, realizando el encaminamiento de mensajes a través de las diferentes redes. Hace uso de encaminadores denominados “gateways”, e implementa un sistema de direcciones lógicas denominadas direcciones IP, relacionadas con las direcciones físicas mediante el protocolo de resolución de direcciones (ARP). Capa de Host a Host: Es similar a la capa de Transporte OSI, manteniendo la integridad de los datos punto a punto. Hace uso de los protocolos de control de transmisión (TCP) y de datagramas de usuario (UDP). Capa de proceso/aplicación: Abarca las capas de sesión, presentación y aplicación, por lo que lo componen gran número de protocolos diferentes: FTP, Telnet, SMTP, SNMP, NFS, etc. ARQUITECTURA OSI ARQUITECTURA TCP/IP
10 Arquitectura y protocolosNiveles de la arquitectura: Nivel de acceso a la red: Realiza el intercambio de datos entre un host y la red, y entre los dispositivos de la misma red, haciendo uso de las direcciones físicas de los equipos implicados. Nivel de Internet: Realiza el encaminamiento de mensajes a través de las diferentes redes. Hace uso de encaminadores, e implementa un sistema universal de direcciones lógicas denominadas direcciones IP. Nivel Host a Host: Distingue e identifica los diferentes procesos de dentro de un host y proporciona un servicio de transporte de información (fiable o no) que intercambian dos procesos o programas de aplicación radicados en diferentes hosts. Nivel de proceso/aplicación: Contiene todos los protocolos de alto nivel que se utilizan para ofrecer servicios a los usuarios: compartir recursos. El modelo Internet se basa en cuatro capas: Capa de Acceso a la Red: Realiza el intercambio de datos entre un host y la red, y entre los dispositivos de la misma red, haciendo uso de las direcciones físicas de los equipos implicados. Su adaptación a las normas de red existentes incluye la conmutación de circuitos (X.21), conmutación de paquetes (X.25), Ethernet, IEEE 802.x, ATM y Frame Relay. Capa de Interred: similar a la capa de red de OSI, realizando el encaminamiento de mensajes a través de las diferentes redes. Hace uso de encaminadores denominados “gateways”, e implementa un sistema de direcciones lógicas denominadas direcciones IP, relacionadas con las direcciones físicas mediante el protocolo de resolución de direcciones (ARP). Capa de Host a Host: Es similar a la capa de Transporte OSI, manteniendo la integridad de los datos punto a punto. Hace uso de los protocolos de control de transmisión (TCP) y de datagramas de usuario (UDP). Capa de proceso/aplicación: Abarca las capas de sesión, presentación y aplicación, por lo que lo componen gran número de protocolos diferentes: FTP, Telnet, SMTP, SNMP, NFS, etc.
11 Arquitectura y protocolosEsquemáticamente Aplicación Host-Host Internet Nivel de Acceso a Red Sistema Operativo Host Nivel de Acceso a Red RED Direccionamiento Internet NAP 1 NAP 2 Este dibujo sólo quiere representar los cuatro niveles que acabamos de explicar. Vemos dos máquinas, cada una conectada a una red diferente, y cada una con sus sistema operativo y su pila de protocolos TCP/IP El nivel de acceso a red, el nivel de internet, el nivel host-to-host, y en la parte superior de la pila de protocolos el nivel de aplicación.
12 Arquitectura y protocolosARP Address Resolution Protocol EGP Exterior Gateway Protocol FTP File Transfer Protocol ICMP Internet Control Message Protocol IGP Interior Gateway Protocol IP Internet Protocol RARP Reverse Address Resolution Protocol SMTP Simple Mail Transfer Protocol SNMP Simple Network Management Protocol TCP Transmission Control Protocol UDP User Datagram Protocol Nivel de Aplicación (mensaje) TELNET FTP SMTP TCP UDP IGP IP ARP RARP CSMA/CD, Token Ring, X.25, ISDN, ATM, etc ICMP EGP SNMP Nivel Host-Host (segmento) Nivel Internet (datagrama) Esta transparencia recoge ejemplos de protocolos utilizados en Internet, y el nivel de la pila TCP/IP en el que se situarían. Por ejemplo, en el nivel de aplicación vemos - El protocolo FTP, que establece las reglas en la transferencia de ficheros. El protocolo SMTP, que sirve para que los clientes de correo electrónico se entiendan con los servidores, y esto entre si. Y en el centro vemos los dos protocolos que constituyen el alma de Internet: El protocolo IP Y el protocolo TCP Nivel de Acceso a Red (trama)
13 Arquitectura y protocolosProtocolos: encapsulado Ejemplo: aplicación FTP sobre Ethernet FTP TCP IP Acceso a Red (Ethernet) Sistema Operativo Host Acceso a Red (Ethernet) Esta transparencia recoge ejemplos de protocolos utilizados en Internet, y el nivel de la pila TCP/IP en el que se situarían. Por ejemplo, en el nivel de aplicación vemos - El protocolo FTP, que establece las reglas en la transferencia de ficheros. El protocolo SMTP, que sirve para que los clientes de correo electrónico se entiendan con los servidores, y esto entre si. Y en el centro vemos los dos protocolos que constituyen el alma de Internet: El protocolo IP Y el protocolo TCP
14 Nivel Internet Protocolo IP (Internet Protocol) Características:Protocolo de nivel de red, cuyo objetivo es convertir redes diferentes a nivel físico en una red aparentemente homogénea. Características: Servicio no orientado a conexión (datagramas). Calidad de servicio “best effort”. No garantiza la entrega de todas las unidades de datos, ya que en momentos de congestión los routers pueden descartar los paquetes sin previo aviso. No garantiza que los datagramas entregados, sean entregados en el orden correcto. Funciones: Direccionamiento. Fragmentación / Reensamblaje de datagramas. Entrega de datagramas entre redes. El protocolo IP ofrece un servicio: no orientado a conexión, con calidad de servicio 'best effort', es decir, no hay calidad de servicio (QoS); no garantiza la entrega de los paquetes ya que en momentos de congestión éstos pueden ser descartados sin previo aviso por los routers que se encuentren en el trayecto. Ni garantiza la entrega de los datagramas en el orden correcto. Las funciones que si asume el protocolo IP son: Direccionamiento. Fragmentación / Reensamblaje de datagramas. Entrega de datagramas entre redes.
15 Nivel Internet: direccionamiento IPIdentificadores universales. Virtual Interpretado por el software independiente del direccionamiento hardware Identifican una conexión de un nodo. Estructura jerárquica. Identificador de red (netid) Identificador de nodo (hostid) Longitud de 32 bits. Representación: Notación decimal tomando cada 8 bits como un número decimal y separando los dígitos decimales por puntos. Qué nodo es? Dónde está? Cómo llego a él? Ojo!, identifican a la interfaz en la conexión, no al ordenador Se necesitan identificadores universales que indiquen el objeto que está conectado a la red, donde está conectado y cómo se llega a él. Los protocolos de capas superiores no utilizan directamente las direcciones del hardware de la red. En su lugar hacen uso de un sistema de direcciones físicas para identificar a los hosts, e identificaciones lógicos denominadas direcciones IP. Cada interfaz de red de cada nodo (host o router) en una red IP se identifica mediante una dirección única de 32 bits. Si un nodo dispone de varias interfaces físicas (cosa habitual en los routers) cada una de ellas deberá tener necesariamente una dirección IP. Las direcciones IP tienen una estructura jerárquica. Una parte de la dirección corresponde a la red, y la otra al host dentro de la red. Cuando un router recibe un datagrama por una de sus interfaces compara la parte de red de la dirección con las entradas contenidas en sus tablas (que normalmente sólo contienen direcciones de red, no de host) y envía el datagrama por la interfaz correspondiente. Todos los host que pertenecen a una misma red deben tener el mismo identificador de red. Los hosts con distintos identificadores de red deben comunicarse a través de un encaminador. Así una interred TCP/IP es una red de redes interconectadas a través de encaminadores
16 Nivel Internet: direccionamiento IPClases de direcciones Identificador de red (netid) Identificador del nodo (hostid) 1 8 32 ID red ID nodo 2 16 24 Dirección multicast Reservado para usos futuros Clase A Pocas redes (126) nodos por red Clase B Redes medianas (16.382) 65532 nodos por red Clase C Muchas redes ( ) 254 nodos por red 3 posibles escenarios: Pocas redes con muchos hosts. Una cantidad media de redes con número intermedio de hosts. Gran cantidad de redes con pocos hosts. Ante dichas situaciones, se establecieron cinco clases de direcciones IP con distinto número de bits en los identificadores de red: Una red de clase A (que corresponde a las redes originalmente diseñadas) se caracteriza por tener a 0 el primer bit de dirección; el campo red ocupa los 7 bits siguientes y el campo host los últimos 24 bits. Puede haber hasta 126 redes de clase A con 16 millones de hosts cada una. Una red de clase B tiene el primer bit a 1 y el segundo a 0; el campo red ocupa los 14 bits siguientes, y el campo host los 16 últimos bits. Puede haber redes clase B con hosts cada una. Una red clase C tiene los primeros tres bits a 110; el campo red ocupa los siguientes 21 bits, y el campo host los 8 últimos. Puede haber hasta dos millones de redes clase C con 254 hosts cada una. Existe además direcciones (no redes) de clase D cuyos primeros cuatro bits valen 1110, que se utilizan para definir grupos multicast (el grupo viene definido por los 28 bits siguientes). Por último, la clase E, que corresponde al valor en los primeros cinco bits, está reservada para usos futuros. Clase D Clase E
17 Nivel Internet: direccionamiento IPDirecciones especiales netid Todo 0s netid Todo 1s Todo 1s Todo 0s Cualquier dígito Todo 0s hostid Este host Host en esta red Dirección de red Difusión directa Difusión limitada Dirección de loopback Utilizadas como dirección fuente en el arranque del sistema Se refiere únicamente a la red y no a sus nodos. Envío de un paquete a todos los nodos de la red netid. Existen direcciones especiales. Por ejemplo, la dirección identifica al host actual. La dirección con el campo de red a cero, identifica a un host en la propia red. La dirección con el campo de host a cero, identifica a toda la red. La dirección con el campo host todo a unos, es la dirección de broadcast de la red. La dirección todos 1, , es la dirección de broadcast de la propia red, cualquiera que sea esta. La dirección se utilizan para pruebas de loopback. Envío de un paquete a todos los nodos de su red durante el arranque del sistema Utilizada para pruebas
18 Al estar todas las redes directamente conectadas no hacen falta rutasNivel Internet: direccionamiento IP Un router conectando tres LANs Tres interfaces de red Tres direcciones IP IP: Router: IP: Router IP: IP: Router: LAN A LAN C LAN B IP: Router: IP: Al estar todas las redes directamente conectadas no hacen falta rutas IP: IP: Se necesitan identificadores universales que indiquen el objeto que está conectado a la red, donde está conectado y cómo se llega a él. Los protocolos de capas superiores no utilizan directamente las direcciones del hardware de la red. En su lugar hacen uso de un sistema de direcciones físicas para identificar a los hosts, e identificaciones lógicos denominadas direcciones IP. Cada interfaz de red de cada nodo (host o router) en una red IP se identifica mediante una dirección única de 32 bits. Si un nodo dispone de varias interfaces físicas (cosa habitual en los routers) cada una de ellas deberá tener necesariamente una dirección IP. Las direcciones IP tienen una estructura jerárquica. Una parte de la dirección corresponde a la red, y la otra al host dentro de la red. Cuando un router recibe un datagrama por una de sus interfaces compara la parte de red de la dirección con las entradas contenidas en sus tablas (que normalmente sólo contienen direcciones de red, no de host) y envía el datagrama por la interfaz correspondiente. Todos los host que pertenecen a una misma red deben tener el mismo identificador de red. Los hosts con distintos identificadores de red deben comunicarse a través de un encaminador. Así una interred TCP/IP es una red de redes interconectadas a través de encaminadores
19 Nivel Internet: direccionamiento IPConexión de dos LANs mediante línea serie. Router A por LAN A LAN B Router A por Red X Y Se necesitan identificadores universales que indiquen el objeto que está conectado a la red, donde está conectado y cómo se llega a él. Los protocolos de capas superiores no utilizan directamente las direcciones del hardware de la red. En su lugar hacen uso de un sistema de direcciones físicas para identificar a los hosts, e identificaciones lógicos denominadas direcciones IP. Cada interfaz de red de cada nodo (host o router) en una red IP se identifica mediante una dirección única de 32 bits. Si un nodo dispone de varias interfaces físicas (cosa habitual en los routers) cada una de ellas deberá tener necesariamente una dirección IP. Las direcciones IP tienen una estructura jerárquica. Una parte de la dirección corresponde a la red, y la otra al host dentro de la red. Cuando un router recibe un datagrama por una de sus interfaces compara la parte de red de la dirección con las entradas contenidas en sus tablas (que normalmente sólo contienen direcciones de red, no de host) y envía el datagrama por la interfaz correspondiente. Todos los host que pertenecen a una misma red deben tener el mismo identificador de red. Los hosts con distintos identificadores de red deben comunicarse a través de un encaminador. Así una interred TCP/IP es una red de redes interconectadas a través de encaminadores
20 Nivel Internet: direccionamiento IPConexión a Internet de oficina principal y sucursal Router Router Router Oficina Principal A por A por Y Z Internet Sucursal X A por A por A por Router Router Router:
21 Nivel Internet: direccionamiento IPDirecciones reservadas y privadas Red o rango Uso Reservado (fin clase A) Reservado (inicio Clase B) Reservado (fin clase B) Reservado (inicio Clase C) Reservado (inicio Clase D) – Reservado (clase E) Privado (1 red clase A) – Privado (16 redes clase B) – Privado (256 redes clase C) Antes hemos hablado de las clases de direcciones IP, esta tabla las resume. Todas las direcciones comprendidas entre la y las son de clase A. Las direcciones entre y son de clase B Las direcciones de clase C empiezan a partir de la Y las de clase D a partir de la Es el momento de resaltar la existencia de direcciones de uso privado. Son direcciones designadas para uso local. Cualquiera puede utilizarlas para identificar a los ordenadores en la red de su casa o de su empresa, pero no le servirán a la hora de comunicarse con una red exterior. Ya que al poder utilizarlas cualquiera, no tienen unicidad a nivel global. direcciones para redes que se usan exclusivamente dentro de una sola organización y que no requieren conectividad IP con Internet - direcciones no son unívocas a nivel global - Los hosts con IP privada carecen de conexión IP con Internet
22 Nivel Internet: direccionamiento IPUtilidad de las direcciones privadas (Network Address Translation) NAT Empresa X Empresa Y Internet Router Router A B
23 Nivel Internet: direccionamiento IPMapeo de direcciones Las direcciones IP se pueden mapear en un nombre y en una ruta siendo más inteligibles a nivel humano. Mapeo plano o fichero residente en el nodo (fichero hosts). gtc1 gtc2 Servicio de nombres DNS (Domain Name System). Sintaxis para los nombres. Reglas de delegación de autoridad (esquema jerárquico de nombres). Sistema de computación distribuido que relaciona nombres y direcciones. Ejemplo: tele2.cps.unizar.es Ya hemos visto como son las direcciones IP , con las que los ordenadores se identifican entre si. Esta manera de designar a las máquinas mediante números no es muy cómoda para los humanos, que preferimos usar nombres en lugar de máquinas. Así que los humanos usamos nombres, por ejemplo cuando nos conectamos a una página web en la barra de direcciones ponemos y no Cuando nosotros tecleamos un nombre en lugar de una dirección, el ordenador automáticamente comprueba su fichero hosts para averiguar la dirección IP numérica a la que tiene que enviar la petición de servicio web , y si él mismo no tiene la respuesta almacenada localmente, le pregunta a un servidor de nombres o DNS. El servicio de nombres es un servicio jerárquico. Los nombres completos constan de el nombre del host y el nombre del dominio al que pertenece dicho host. Por ejemplo, el nombre tele2.cps.unizar.es identifica a un ordenador llamado tele2, que forma parte del dominio del CPS, que a su vez forma parte del dominio de la universidad de Zaragoza, que a su vez forma parte del dominio .es
24 Nivel Internet: direccionamiento IPProblemática y limitaciones En el esquema original de direccionamiento IP cada red física tiene asignada una dirección de red IP única, siendo su principal debilidad el crecimiento. Esta debilidad crea la siguiente problemática: Espacio de direcciones insuficiente Tablas de encaminamiento enormes ¿Cómo se puede minimizar el número de direcciones de red asignadas, en especial las de tipo B, sin destruir el esquema de direccionamiento original?. Asignación de más de una red física a una dirección de red IP (NAT) Minimización de asignaciones de direcciones de tipo B, utilizando direcciones de tipo C Nueva versión del protocolo IPv6 (con direcciones de 128 bits)
25 Nivel Internet: direccionamiento IPProblemática y limitaciones (cont.) Direccionamiento de subred Direccionamiento de superred. NAT (Network Address Translation) IPng (IPv6)
26 Nivel Internet: direccionamiento IPDireccionamiento mediante subredes Evita la sobrecarga de los routers y minimiza la asignación de direcciones de red. Divide una red IP en partes más pequeñas permitiendo una organización jerárquica de la misma. Una red compleja (con subredes) es vista desde fuera como una única red. Mascara de red: Ya hemos visto como son las direcciones IP , con las que los ordenadores se identifican entre si. Esta manera de designar a las máquinas mediante números no es muy cómoda para los humanos, que preferimos usar nombres en lugar de máquinas. Así que los humanos usamos nombres, por ejemplo cuando nos conectamos a una página web en la barra de direcciones ponemos y no Cuando nosotros tecleamos un nombre en lugar de una dirección, el ordenador automáticamente comprueba su fichero hosts para averiguar la dirección IP numérica a la que tiene que enviar la petición de servicio web , y si él mismo no tiene la respuesta almacenada localmente, le pregunta a un servidor de nombres o DNS. El servicio de nombres es un servicio jerárquico. Los nombres completos constan de el nombre del host y el nombre del dominio al que pertenece dicho host. Por ejemplo, el nombre tele2.cps.unizar.es identifica a un ordenador llamado tele2, que forma parte del dominio del CPS, que a su vez forma parte del dominio de la universidad de Zaragoza, que a su vez forma parte del dominio .es 1111………………… …000
27 Nivel Internet: direccionamiento IPDireccionamiento mediante subredes. Ejemplo 16 bits 2 bits 14 bits Clase B Subred Host Máscara: Bits subred Subred Máscara Rango (0) – 01 (64) – 10 (128) – 11 (192) – RED LAN A LAN D Internet LAN B LAN C Pero los routers internos distinguen las diferentes subredes Los routers de Internet siguen viendo la red como Ya hemos visto como son las direcciones IP , con las que los ordenadores se identifican entre si. Esta manera de designar a las máquinas mediante números no es muy cómoda para los humanos, que preferimos usar nombres en lugar de máquinas. Así que los humanos usamos nombres, por ejemplo cuando nos conectamos a una página web en la barra de direcciones ponemos y no Cuando nosotros tecleamos un nombre en lugar de una dirección, el ordenador automáticamente comprueba su fichero hosts para averiguar la dirección IP numérica a la que tiene que enviar la petición de servicio web , y si él mismo no tiene la respuesta almacenada localmente, le pregunta a un servidor de nombres o DNS. El servicio de nombres es un servicio jerárquico. Los nombres completos constan de el nombre del host y el nombre del dominio al que pertenece dicho host. Por ejemplo, el nombre tele2.cps.unizar.es identifica a un ordenador llamado tele2, que forma parte del dominio del CPS, que a su vez forma parte del dominio de la universidad de Zaragoza, que a su vez forma parte del dominio .es
28 Nivel Internet: direccionamiento IPEjemplo de configuración IP de una máquina.
29 Nivel Internet: direccionamiento IPSubred. Consideraciones Red , máscara 256 subredes (de a ) pero ¿Dirección identifica red o subred? ¿Dirección identifica broadcast en la red o en la subred? Solución: no utilizar la primera y la última subred (las que tienen el campo subred todo a ceros o todo a unos). Esta norma se puede infringir (se hace a menudo) con la declaración de ‘subnet zero’ Permite aprovechar mejor el espacio disponible (Ej. Red con máscara )
30 Nivel Internet: direccionamiento IPPosibles subredes de una red de clase C. Bits subred Nº subredes Nº subredes (subnet zero) Bits host Nº hosts Máscara Último byte de la máscara en binario 8 254 1 2 7 126 4 6 62 3 5 30 14 16 32 64 128 256
31 Nivel Internet: direccionamiento IPEjemplo de subredes con mascara de tamaño variable Subred Máscara Subred/bits /24 /24 /24 /24 /22 /22 /22 /20 /20 /20 /17 16 Subredes de 256 direcciones 16 Subredes de 1024 direcciones 3 Subredes de 4096 direcciones Subred de 32768 direcciones
32 Subred de cuatro direccionesNivel Internet: direccionamiento IP Encaminamiento de dos subredes A por A por X Y Nota: uso de direccionamiento privado => aplicación, para formar una subred mínima para interconectar los routers. Estas direcciones sólo se van a utilizar precisamente en la intercomunicación entre esos routers, y no necesitan tener un caracter público. Subred de cuatro direcciones ( ) LAN A LAN B
33 Nivel Internet: direccionamiento IPConexión a Internet de oficina principal y sucursal configurando subredes /17 Router /17 Router /17 Router Oficina Principal /17 A /20 por A /0 por /17 Y /30 /30 Z Internet /30 Sucursal /20 /30 X A /17 por A /0 por /20 /20 Router /20 Router /20 Router:
34 Nivel Internet: direccionamiento IPSuperred (CIDR) Problema: agotamiento del espacio de direcciones IP Causa: existen menos de 17 mil direcciones de clase B (más solicitadas) y más de 2 millones de clase C (menos solicitadas). Solución: asignar grupos de clases C a una organización. Nuevo problema: explosión de las tablas de rutas. una red de clase B de 3000 host requiere una entrada en la tabla de encaminamiento para cada "router" troncal, pero si la misma red se direccionase como un rango de redes de clase C, requeriría 16 entradas. Nueva solución: considerar un grupo contiguo de redes clase C como una sola red. Hacer superredes. Ampliada al resto del espacio de direcciones a esta técnica se le denomina CIDR (Classless InterDomain Routing).
35 Nivel Internet: direccionamiento IPEncaminamiento en CIDR no encamina de acuerdo a la clase del número de red sino sólo según los bits de orden superior de la dirección IP: prefijo IP. Cada entrada de encaminamiento CIDR contiene una dirección IP de 32 bits y una máscara de red de 32 bits, que en conjunto dan la longitud y valor del prefijo IP Se le llama supernetting porque el encaminamiento se basa en máscaras de red más cortas que la máscara de red natural de la dirección IP, en contraste con el subnetting, donde las máscaras de red son más largas que la máscara natural. A diferencia de las máscaras de subred, que normalmente son contiguas pero pueden tener una parte local no contigua, las máscaras de superred son siempre contiguas CIDR maneja el encaminamiento para un grupo de redes con un prefijo común con una sola entrada de encaminamiento.
36 Nivel Internet: direccionamiento IPEjemplo superred (CIDR). Proveedor de servicios Internet Prefijo Notación Decimal Direcciones Individuales Redes IP Internet Organización C Organización D Organización B Organización A Red IP inicial Prefijo Notación decimal Equivalencia binaria /
37 Nivel Internet: direccionamiento IPEjemplo superred (CIDR) (cont.). Problema: información almacenada en los routers crece. Un registro por organización Varios por organización Una única ruta anunciada Proveedor de servicios Internet 1 Organización A “ ” Internet Proveedor de servicios Internet 2 Además de asignar grupos de redes C a las organizaciones se hace un reparto por continentes y países.
38 Direccionamiento privado Direccionamiento públicoNivel Internet: direccionamiento IP Traducción de direcciones (NAT) Consiste en traducir una dirección IP en otra de acuerdo con cierta tabla de equivalencias. Uso: Servidor Web Router NAT Internet Tabla de traducción Direccionamiento privado /8 /12 /16 Direccionamiento público
39 Nivel Internet: direccionamiento IPTipos de NAT Según los campos que se modifican: NAT Básico. Sólo se cambia la dirección IP. NAPT (Network Address Port Translation). Se modifica la dirección IP y el número de puerto TCP o UDP. Según la temporalidad de correspondencia: Estático. La tabla de conversión se introduce en la configuración del NAT y no se modifica dinámicamente Dinámico. La tabla de conversión se crea y modifica sobre la marcha en función del tráfico recibido. Las direcciones pueden reutilizarse. Requiere mantener en el NAT información de estado
40 Nivel Internet: direccionamiento IPTipos de NAT (cont.) Estático Dinámico NAT Básico El número de direcciones públicas ha de ser igual al de privadas El número de direcciones públicas puede ser menor, pero ha de ser suficiente para el número de ordenadores conectados simultáneamente NAPT En conexiones entrantes permite asociar a una sola dirección diferentes servidores Una sola dirección pública permite la conexión de múltiples ordenadores El cambio de dirección IP / puerto supone modificaciones en todos aquellos campos de los distintos protocolos que utilicen esta información.
41 Nivel Internet: direccionamiento IPNAT básico estático Origen: :1108 Destino: :80 Origen: :1108 Destino: :80 Servidor Web Cliente Router NAT Internet Servidor FTP Cliente Tabla NAT estática Dentro Fuera x x Origen: :1108 Destino: :21 Origen: :1108 Destino: :21
42 Nivel Internet: direccionamiento IPNAT básico dinámico Internet Origen: :1108 Destino: :80 Origen: :1108 Destino: :21 Origen: :1108 Origen: :1108 Rango NAT: Tabla NAT dinámica Dentro Fuera Router NAT Cliente Servidor Web FTP
43 Nivel Internet: direccionamiento IPNAPT estático Origen: :1084 Destino: :21 Origen: :1084 Destino: :21 Cliente Servidor FTP Router NAT Internet Cliente Tabla NAPT estática Dentro Fuera : : Servidor Web Origen: :1067 Destino: :80 Origen: :1067 Destino: :80
44 Nivel Internet: direccionamiento IPNAPT dinámico Origen: :1108 Destino: :80 Origen: :61001 Destino: :80 Servidor Web Cliente Router NAT Internet Servidor FTP Cliente Tabla NAPT dinámica Dentro Fuera : : Origen: :1108 Destino: :21 Origen: :61002 Destino: :21
45 Nivel Internet: direccionamiento IPIPv6 Utiliza direcciones de 128 bits. La representación textual de estas direcciones tiene el formato x:x:x:x:x:x:x:x, donde x es un valor en hexadecimal. Ejemplo: 1080 : 0 : 0 : 0 : 8 : 800 : 200C : 417A 1080 : : 8 : 800 : 200C : 417A 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : :: La dirección loopback es: 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 1. Asignación de direcciones
46 Nivel Internet: controlProtocolos de control en Internet ICMP (Internet Control Message Protocol) Protocolo que informa sobre errores y situaciones anómalas. ARP (Address Resolution Protocol) Averigua la dirección física correspondiente a una dirección IP. RARP (Reverse Address Resolution Protocol), BOOTP (Bootstrap Protocol) DHCP (Dynamic Host Control Protocol) Protocolos que permiten adquirir / obtener direcciones IP. IP no es el único protocolo de internet. Las tareas necesarias para que la comunicación se lleve a buen término se reparten entre diferentes protocolos. Algunos de los protocolos de control en Internet son: ICMP (Internet Control Message Protocol) Protocolo que informa sobre errores y situaciones anómalas. ARP (Address Resolution Protocol) Averigua la dirección física correspondiente a una dirección IP. RARP (Reverse Address Resolution Protocol), DHCP (Dynamic Host Control Protocol) Protocolos que permiten adquirir / obtener direcciones IP.
47 Nivel Internet: controlProtocolo ICMP Informa a la fuente original del mensaje sobre situaciones de error o anómalas, siendo esta fuente la que debe referir los errores a niveles superiores que adoptarán las acciones a llevar a cabo. ¿Cómo distinguir el paquete que ha provocado la incidencia, si en ese momento se habían enviado diversos paquetes a distintos destinos?. Los mensajes ICMP están encapsulados en el campo de datos del datagrama IP. CABECERA IP ICMP TRATADO COMO DATO
48 Nivel Internet: controlMensajes ICMP Mensaje Explicación Destination Unreachable Red, host, protocolo o puerto inaccesible o desconocido Source quench Ejerce control de flujo sobre el emisor en casos de congestión. No se utiliza. Echo request /reply Test de alcanzabilidad o comprobación de la comunicación (comando ping). Time exceeded Datagrama descartado por agotamiento del TTL (comando traceroute) Redirect El router nos sugiere un camino más óptimo Timestamp request /reply Permite conocer el tiempo de ida y vuelta de un mensaje. El protocolo ICMP, está compuesto por un conjunto de mensajes de control que todo router de la Internet debe entender. Veamos los mas importantes: DESTINATION UNREACHABE: es un mensaje que se envía al emisor de un datagrama cuando el destino no está accesible, o bien cuando un se ha encontrado con una red que no acepta el tamaño del datagrama. ECHO REQUEST se usa para detectar si un destino determinado está operativo. Al recibir el mensaje el destino debe responder con ECHO REPLY. El comando ping, muy utilizado para pruebas en Internet, utiliza este comando. TIME EXCEEDED se envía al emisor cuando un paquete es descartado porque su TTL ha llegado a cero. Esto puede ser síntoma de que se ha producido algún bucle en la red. REDIRECT se utiliza para alertar al host emisor cuando se sospecha que un paquete se está encaminando incorrectamente
49 Nivel Internet: controlMensajes ICMP : ejemplo Echo Request /Reply
50 Nivel Internet: controlMensaje Time Exceeded
51 Nivel Internet: controlProtocolo ARP Un host que desea comunicarse con otro host, dentro de la misma red física, debe conocer su dirección física. ¿Cómo se asocia la dirección física de una host con su dirección IP? Host 1 Dir IP : IP1 Dir Física: P1 Host 2 Dir IP : IP2 Dir Física: ? Si A quiere comunicarse con B, envía un paquete especial de broadcast preguntando por la dirección física asociada a la dirección IP de B. B responde enviándole su dirección física.
52 Nivel Internet: controlTabla ARP mapeo de direcciones IP y direcciones físicas
53 Nivel Internet: controlProtocolo RARP Permite averiguar la dirección IP a partir de dirección física. El host envía un mensaje broadcast dirigido al servidor RARP; este busca en sus tablas y devuelve un mensaje con la dirección IP. El servidor RARP ha de tener registrados todos los equipos que deban arrancar de esta forma Problemas de RARP: Devuelve únicamente la dirección IP. El servidor RARP ha de estar en la misma LAN que el cliente. No puede utilizarse en redes con asignación dinámica de direcciones físicas
54 Nivel Internet: controlProtocolo BOOTP Función análoga a RARP, pero: Permite suministrar todos los parámetros de configuración al cliente. El servidor y el cliente pueden estar en LANs diferentes. Es preciso registrar en el servidor todas las direcciones físicas que vayan a usar el servicio. A cada dirección física se le asigna de forma estática una dirección IP (correspondencia biunívoca). Pensado para configuraciones estáticas. Si el servidor BOOTP es remoto algún router de la LAN tendrá la misión de redirigir las peticiones al servidor
55 Nivel Internet: controlProtocolo DHCP Como BOOTP pero en vez de dar direcciones IP ‘en propiedad’ las alquila. Alquiler Manual: asignación de una dirección especifica para una máquina específica (equivale a BOOTP). Alquiler Automático: permite asignar direcciones permanentes (también estático). Alquiler Dinámico: asigna una dirección durante un tiempo limitado (pool de direcciones Es lo más parecido a la autoconfiguración DHCP es el protocolo preferido para la configuración remota de ordenadores en una red local La asignación de direcciones IP se hace de forma dinámica, simplificando las labores de administración de la red. El cliente solicita al servidor una dirección IP en 'alquiler' para poder trabajar; el tiempo que dura el alquiler es negociado entre cliente y el servidor en el momento de establecer la conexión, y puede variar entre unos pocos minutos o duración indefinida. Un inconveniente de DHCP es que, al no haber una asignación permanente de direcciones IP, si se desea rastrear un problema pasado cierto tiempo y sólo se dispone de la dirección IP resulta más difícil (a veces imposible) averiguar que ordenador o usuario ha sido el causante del problema.
56 Nivel Internet: controlFragmentación Diferentes redes físicas imponen diferentes tamaños máximos de trama. Es posible que el datagrama IP deba fragmentarse El mínimo MTU es 68 bytes. Las implementaciones IP no tienen por qué manejar datagramas mayores de 576 pero normalmente este número es mayor El datagrama se fragmenta si el flag DF lo permite. Si no lo permite, el datagrama se desecha y se envía un error usando ICMP Cada uno de los segmentos se envía como un datagrama IP normal, y es el receptor, a nivel de red, el que se encarga de reensamblar los datagramas
57 Nivel Internet: encaminamientoLa función más importante de la capa IP es el encaminamiento de datagramas extremo a extremo a través de internet proporcionando los mecanismos para la interconexión de distintas redes físicas. La conexión entre varias redes se consigue a través de los routers Entrega directa: Transmisión del datagrama desde el origen al destino a través de una sola red física Entrega indirecta: origen y destino no están conectados directamente y son uno o varios routers los que tienen que encaminar el datagrama. Tablas de encaminamiento: Todas las máquinas de la red tienen una. En ella se almacena información sobre los posibles destinos y cómo alcanzarlos Información:
58 Nivel Internet: encaminamientoArquitectura y terminología Sistema Autónomo Y Routers exteriores Sistema Autónomo X IGP IGP Internet Backbone EGP EGP EGP Sistema Autónomo Conjunto de redes interconectadas por routers homogéneos y gestionadas por una única entidad administrativa Routers interiores Sistema Autónomo Z IGP La Internet está formada por multitud de redes interconectadas, pertenecientes a diversas empresas u organismos. Todas estas redes están conectadas de una u otra forma, y es necesario un protocolo de encaminamiento para encontrar la ruta hasta el destino de un datagrama. Todas esas redes comparten a nivel de red el protocolo IP, pero a pesar de esta interoperabilidad, existen dos aspectos fundamentales en los que las redes pueden diferir entre si: La información de routing y el protocolo utilizado: existen multitud de protocolos de routing diferentes. La política de intercambio de tráfico: aun utilizando el mismo protocolo de routing dos proveedores diferentes normalmente no querrán que sus routers intercambien con los routers de otro proveedor la misma información que intercambian internamente. Una red puede tener acuerdos bilaterales o multilaterales para intercambiar tráfico con otras, pero por ejemplo puede no estar dispuesta a ser vía de tránsito para el tráfico entre dos redes, aun cuando desde el punto de vista técnico pueda ser el camino mas corto entre ambas. Para permitir a cada red intercambiar su información de routing y definir su política de intercambio de tráfico se ha creado el concepto de SISTEMA AUTÓNOMO Entendemos por Sistema Autónomo el conjunto de redes interconectadas por routers homogéneos y gestionadas por una única entidad administrativa Protocolos de encaminamiento: Interior Gateway Protocol. En un AS -> RIP, OSPF. Exterior Gateway Protocol. Entre Ass -> EGP, BGP.
59 Nivel Internet: encaminamientoEjemplo de AS: RedIRIS (AS = 766) Red nacional de I+D iniciada en 1988 bajo el patrocinio del PNID (Plan Nacional de Investigación y Desarrollo) 2003: puesta en marcha de la nueva RedIRIS2 con enlaces de alta y muy alta capacidad (155 Mbps, 622 Mbps y 2,5 Gbps) Normalmente cada ISP constituye su propio sistema autónomo; Los sistemas autónomos reciben números de dos bytes que se registran de forma análoga a las direcciones IP; por ejemplo el sistema autónomo de RedIRIS tiene el número 766.
60 Nivel Internet: encaminamientoRedIRIS. Conexiones externas. Europa (GEANT, red académica). Resto de España: Espanix (punto neutro) y Telefónica. Internet Global (EEUU y resto del mundo) Espanix T.data ISP 2,5 Gbps (Global Crossing) R&D 3 x 2,5 Gbps 155 Mbps 155Mbps 2,5 Gbps 622 Mbps (Telia) RedIRIS Internet Global En el año 1988, el Plan Nacional de Investigación y Desarrollo puso en marcha un programa horizontal especial -IRIS- para la Interconexión de los Recursos Informáticos de las universidades y centros de investigación, y desde su inicio hasta finales de 1993 la gestión del Programa IRIS corrió a cargo de Fundesco . A partir de 1991, cuando se considera finalizada una etapa de promoción y lanzamiento, IRIS se transforma en lo que es actualmente RedIRIS: la red académica y de investigación nacional que sigue siendo patrocinada por el Plan Nacional de I+D y que desde enero de 1994 hasta 2003 ha sido gestionada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas. A partir de enero de 2004 RedIRIS se integra como un departamento con autonomía e identidad propias en el seno de la Entidad Publica empresarial Red.es, adscrita al Ministerio de Industria, Turismo y Comercio. RedIRIS cuenta con unas 250 instituciones afiliadas, principalmente Universidades y Organismos Públicos de Investigación, que llegan a formar parte de esta comunidad mediante la firma de un acuerdo de afiliación. Los servicios de comunicaciones que RedIRIS ofrece a la comunidad académica y científica española, requieren el soporte de una infraestructura básica de transporte adaptada tecnológicamente a las necesidades de los centros e instituciones usuarias. Estos servicios se proporcionan además en colaboración con otras redes académicas y foros internacionales. RedIRIS cuenta con una plantilla especializada en tecnología de las comunicaciones y en constante interacción con los centros conectados a través de sus Personas de Enlace con RedIRIS (PERs). Conectividad Rediris: con Europa => pertenencia a red GEANT con España => a través del punto neutro de Espanix y directamente con Telefónica con el mundo =>
61 Nivel Internet: encaminamientoEspanix Punto de interconexión neutro en España: facilitan el intercambio de tráfico entre ISPs. BT Cable & Wireless Colt Comunitel Eunet GOYA Fujitsu-ICL Medusa Global One IBM Integ. Services IPFnet Retevisión Telefónica Trans. Datos Unisource Wisper ESPANIX Cuando dos ISPs están conectados a la Internet siempre es posible el intercambio de información entre ellos. Sin embargo esto no siempre ocurre por el camino óptimo. Por ejemplo, si en España dos ISPs contratan conectividad Internet, uno a Telefónica y el otro a British Telecom (BT), su intercambio de tráfico puede llevarse a cabo en Washington, lo cual no es óptimo. La solución a este problema sería la realización de un acuerdo bilateral entre los dos proveedores (Telefónica y BT), de forma que se establezca un enlace directo entre los sistemas autónomos de ambos a través del cual puedan intercambiar tráfico los dos ISPs. Sin embargo, si el número de proveedores aumenta la cantidad de acuerdos bilaterales que hay que realizar crece rápidamente. Para simplificar este problema se suelen crear los denominados puntos neutros de interconexión. Un punto neutro consiste simplemente en un nodo normalmente gestionado por una entidad independiente para garantizar su 'neutralidad', al cual se conectan los routers de cada uno de los proveedores que desean participar. En España el punto neutro de interconexión, denominado ESPANIX, entró en funcionamiento en febrero de 1997 en el Centro de Proceso de Datos de Banesto, en Madrid. Por su cometido solo los proveedores con conectividad internacional propia pueden conectarse al punto neutro CIX: Commercial Internet Exchange
62 Comunicación extremo a extremoNivel host-to-host Protocolo IP Proporciona comunicación máquina a máquina. Protocolo de nivel host-to-host Proporciona comunicación aplicación a aplicación. Necesidad de un mecanismo de direccionamiento adicional para identificar a las aplicaciones. Comunicación extremo a extremo AP Se encarga este nivel de suministrar el servicio de transporte de bits a las aplicaciones que se comunican. Éstas funcionan generalmente de acuerdo con el paradigma cliente-servidor, por el cual una aplicación (cliente) toma la iniciativa y solicita los servicios a la otra (servidor). La comunicación 'peer to peer' entre dos entidades del nivel de transporte ocurre en realidad gracias a los servicios ofrecidos por el nivel de red. Mientras que el nivel de red se ocupa de resolver los problemas propios de la topología de ésta (rutas y congestión fundamentalmente) el nivel de transporte sólo existe en las dos entidades extremas de la comunicación, por lo que también se le llama nivel host-host. El nivel de transporte no es consciente, ni debe serlo, de la manera como físicamente están interconectados los dos hosts, que puede ser por una LAN, una WAN o una combinación de múltiples redes de ambos tipos. La unidad básica de información a nivel de enlace se denomina trama (porque los datos van 'rodeados' de información de control por delante y por detrás). En el nivel de red esta unidad básica se conoce como paquete. No existe un término equivalente para la unidad de transferencia de información en el nivel de transporte; a falta de mejor alternativa utilizaremos el término TPDU (Transport Protocol Data Unit) para indicarla; en la Internet se suele utilizar el término mensaje en el caso de UDP (servicio no orientado a conexión), y segmento en el de TCP (servicio orientado a conexión), pero esta nomenclatura no es compartida por otros protocolos de transporte. Generalmente las aplicaciones requieren que el nivel de transporte les garantice la entrega de los datos al destinatario, sin errores, pérdidas ni datos duplicados; para que esto sea posible el nivel de transporte ofrecerá normalmente un servicio orientado a conexión, con retransmisiones en caso necesario. Este es el caso por ejemplo del protocolo TCP de Internet, utilizado en muchas aplicaciones como FTP (File Transfer Protocol, transferencia de ficheros), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, correo electrónico) , HTTP (HyperText Transfer Protocol, usado en tráfico Web), etc. En ocasiones las aplicaciones prefieren un servicio menos fiable en el que los mensajes sean enviados sin pedir confirmación, de forma independiente unos de otros. Este tipo de servicio se suministra normalmente con un protocolo no orientado a conexión. Existen diversas razones que pueden justificar este tipo de servicios, por ejemplo cuando se envía información en tiempo real. El protocolo UDP de Internet es un ejemplo de este tipo de servicio. Dos protocolos de transporte: TCP (Transmission Control Protocol) Orientado a conexión UDP (User Datagram Protocol) No orientado a conexión
63 Identificación de una aplicaciónNivel host-to-host Identificación de una aplicación No puede utilizarse la dirección IP No hay campo asignado. No puede utilizarse un valor asociado al proceso o aplicación y relacionado con el sistema operativo. Los procesos son creados y destruidos dinámicamente. Coarta la posibilidad de reemplazar estos procesos que reciben datos sin informar al proceso fuente de los datos. El proceso fuente no tiene porque saber el proceso que implementa las funciones requeridas en destino. Debe poder utilizarse en todas las máquinas (sistemas operativos).
64 Identificación de una aplicación (cont.)Nivel host-to-host Identificación de una aplicación (cont.) Cada host posee un conjunto de puntos destino denominados puertos, identificados con un número entero positivo. El sistema operativo local es el encargado de proporcionar un mecanismo de interfaz que identifica y permite el acceso de los procesos a los puertos. Los puertos utilizan un buffer tal que el software del protocolo, localizado en el sistema operativo, sitúa los datagramas que llegan en una cola de espera hasta que el proceso de aplicación los extrae. Para comunicarse con un proceso de aplicación en un host destino, una fuente necesita conocer su dirección IP y el número de puerto socket
65 Socket dirección IP + puertoNivel host-to-host Multiplexación / demultiplexación AP 1 AP 2 AP 3 AP 4 AP 5 UDP TCP IP 1 2 3 4 5 6 17 Nivel de enlace (Eth) Nivel de red (IP) Nivel de transporte Nivel de aplicación CRC Datagrama IP MAC Etype 0800 Segmento TCP IP Prot. 6 Datos Aplicación TCP Port 2 AP3 Port 3 AP2 Port 2 AP1 Port 1 Socket dirección IP + puerto
66 Asignación puerto libreNivel host-to-host ¿Cómo contactan dos aplicaciones? Apertura activa de la APLICACIÓN CLIENTE: Asignación puerto libre 2 AP Apertura pasiva de la APLICACIÓN SERVIDOR Puerto X FIJO “esperando” 1 CONEXIÓN 3 Comunicación bidireccional Se EJECUTA la aplicación 4 AP
67 Asignación de puertos a aplicacionesNivel host-to-host Asignación de puertos a aplicaciones Servidor: Sigue generalmente un estándar. Siempre utiliza los mismos números de puerto. Generalmente, utiliza los números de puerto bajos. Por debajo del 1024, puertos bien conocidos o ya asignados. Cliente: El sistema operativo le asigna un número de puerto que esté libre. Utiliza números de puerto mayores de 1024.
68 Nivel host-to-host Asignación de puertos a aplicaciones (cont.)5 Remote Job Entry 68 BOOTP Client 7 No operación 69 Trivial File Transfer Protocol 20 FTP (Default Data) 103 X.400 21 FTP (control) 113 Authentication Service 23 TELNET 123 Network Time Protocol 25 SMTP 129 Password Generator Protocol 53 Domain Name Server 161 SNMP Agent Port 67 BOOTP Server 162 SNMP Management Station Port Números de puerto asignados Ejemplo: DNS usa el puerto 53. La aplicación cliente que pregunta el nombre obtiene (de su S.O.) el puerto (por ejemplo). El datagrama UDP enviado de la aplicación al servidor DNS tiene el puerto fuente y el puerto destino 53. El datagrama de respuesta desde el servidor tiene el puerto fuente 53 y el puerto destino 28900
69 Servidores secuenciales vs. concurrentesNivel host-to-host Servidores secuenciales vs. concurrentes Servidores secuenciales. Procesan una solicitud cada vez. Las peticiones que llegan mientras se está atendiendo a otra se encolan. Servidores concurrentes. Pueden atender a varios clientes al mismo tiempo. Son mas complejos y utilizan más recursos del sistema. Servidores con conexión vs. sin conexión Los servidores con conexión utilizan TCP. La aplicación requiere fiabilidad. Los servidores sin conexión utilizan UDP. La aplicación no requiere fiabilidad. La aplicación requiere el uso de difusiones. Aplicaciones en tiempo real.
70 Nivel host-to-host Puertos, conexiones y puntos extremosEn TCP un puerto no corresponde a un único proceso. De este modo un proceso servidor que utiliza un puerto dado puede servir a más de un proceso cliente por ese mismo puerto (concurrencia). TCP utiliza la conexión, no el puerto del protocolo, como su abstracción fundamental; las conexiones se identifican por medio de un par de puntos extremos. Un punto extremo (socket) está formado por la dirección IP de un host dado y un puerto TCP. Ejemplo: , 23 Una conexión está formada entonces por la dirección IP y un puerto TCP de un host y, la dirección IP y un puerto TCP en otro host. Como TCP identifica una conexión por medio de un par de puntos extremos, varias conexiones en la misma máquina pueden compartir un número de puerto TCP.
71 Nivel host-to-host Comando netstatMuestra estadísticas del protocolo y conexiones TCP/IP actuales. NETSTAT [-a] [-b] [-e] [-n] [-o] [-p proto] [-r] [-s] [-v] [intervalo] -a Muestra todas las conexiones y puertos de escucha. -n Muestra números de puertos y direcciones en formato numérico.