Modelo Internet

Modelo TCP/IP
Eduard Lara
1
INDICE
1. Modelo Internet de redes. Niveles
2. Relación con las capas del modelo OSI.
3. Encapsulación en el modelo Internet.
4. Los protocolos de Internet (IP, ICMP, ARP)
5. Ethernet
6. Comandos básicos en redes IP
7. Practicas
2
1. MODELO INTERNET
Aspectos en el diseño original del modelo Internet:
™ Descentralización: Funcionamiento de la red en
caso de caída de diversos nodos
™ Sistema no orientado a la conexión: no es necesario
establecer conexión previa (modo datagrama)
™ Definición de un esquema de @ jerárquico (IP)
™ Uso de comunicaciones fiables y no fiables a nivel
de transporte: Protocolos TCP y UDP
™ Multiplexación/demultiplexación de aplicaciones en
transporte (concepto de puertos como identificador
de las aplicaciones)
3
1. PROTOCOLOS COMERCIALES
DEL MODELO DE INTERNET
™ Define un protocolo de Interconexión: IP
(Internet Protocol), el cual proporciona un espacio
de direcciones lógicas para el encaminamiento
™ Define dos protocolos de transporte: TCP
(fiable, control de flujo y de la congestión) y UDP
(no fiable, no retransmite la información)
™ Define protocolos asociados:
- Encaminamiento (RIP, OSPF ...)
- Mapeo @ lógicas en físicas (ARP)
- Control de errores (ICMP)
4
2. MODELO INTERNET vs
MODELO OSI
™ Internet define sólo 4 niveles
™ Los principales son Transporte e Internet
TCP/IP
OSI
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de datos
Física
T
F
H
D
R
T
D
E
T
T
N
I
F
H
L
P
T
S
P
T
C
P
P
N
P
Aplicación
E
T
TCP
ARP
IP
UDP
Transporte
ICMP
Internet
Ethernet, Token Ring
F.R., FDDI
Interfaz
de Red
5
2. MODELO INTERNET vs
MODELO OSI
6
3. ENCAPSULACIÓN TCP/IP
aplicación
read()
Usuario
TCP
Buffer
Rx
write()
Buffer
Tx
Aplicación (FTP, Telnet, etc.)
APIs (e.g. Socket)
Sistema
Operativo
Cabez.
TCP
Datos
aplicación
Puertos
Cabez.
IP
Cabez.
TCP
Datos
aplicación
@ IP
Cabez.
IP
Cabez.
TCP
Datos
aplicación
@ MAC
TCP/UPD
IP
Driver
Tarjeta ethernet
IP
driver
Cabez.
Ether.
Red ethernet
7
4. PROTOCOLOS INTERNET
8
4. PROTOCOLO IP
™ Protocolo de nivel de red base para la
transferencia de datos en Internet, y en la mayoría
de las redes actuales.
™ Unidad de información: datagrama o paquete IP.
™ IP es totalmente independiente de la tecnología de
red, debajo puede haber cualquier nivel de enlace
(ATM, PPP, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, ...)
™ Protocolo preparado para ser encaminado entre
diferentes subredes que componen una red global.
9
4. PROTOCOLO IP
™ Protocolo no-orientado a la conexión. No realiza
ninguna fase de establecimiento, mantenimiento o
cierre de la conexión, previo al envío de datagramas.
™ Protocolo no fiable: Carece de seguridad en la
entrega de paquetes.
™ IP sólo realiza detección de errores: Si un
paquete está mal, lo descarta y envía un aviso
ICMP al origen.
™ IP no realiza la retransmisión (corrección) del
paquete: De esta función se encarga TCP
10
4. PROTOCOLO IP
™ Sin estado (stateless): No guarda información de
estado de las conexiones en curso. Cada datagrama
IP es tratado independientemente respecto a otros
datagramas (de la misma/distinta conexión).
™ Cada paquete puede seguir caminos diferentes a
través de la red hasta su destino. Los paquetes IP
pueden ser entregados sin un orden determinado.
™ Los routers trabajan “best effort”, es decir,
hacen lo mejor que pueden para encaminar el
datagrama, y si no pueden encaminarlo, lo descartan
(por ejemplo si el buffer por donde debe encaminarlo
esta lleno)
11
4. FORMATO PAQUETE IP
1
2
3
4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|version|hdr len|
TOS
|
Total length in bytes
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Identification
|flags|
Fragment offset
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
TTL
|
protocol
|
header checksum
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
32 - bit source IP address
20-60
bytes
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
32 - bit destination IP address
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Options (if any)
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
data ... (65535 - 20) bytes
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
12
4. FORMATO PAQUETE IP
• Version: 4 (IPv4), 6 (IPv6)
• Header Length: 4xn bytes (límite 60 bytes), valor normal = 5
• TOS (Type of Service): 3 bits of precedence + 4 bits de TOS + 1
bit a 0. Los 4 bits se activan para indicar:
– Precedence: 8 niveles (no usados en IPv4)
– minimum delay, maximum throughput, maximum reliability,
minimum cost
– Actualmente estos 8 bits se usan de manera diferente
definidos por nuevos protocolos, e.g. Servicios Diferenciados
(Diff Serv) para proporcionar Calidad de Servicio (QoS) en
Internet
• Total length: max is 65535 bytes, pero típico MTU (Maximum
Transfer Unit) es 576 bytes de datagrama IP (viene de X.25)
• Identification: incrementado en uno por cada datagrama enviado
13
4. FORMATO PAQUETE IP
• Flags + fragment offset: para fragmentar datagramas
• TTL (Time To Live): restado en uno por cada router atravesado
• Protocol: contenido del datag. IP, e.g datag. IP (0), mensajes ICMP
(1), seg. TCP (6), datag. UDP (17), datag. IPv6 (41) ...
• Header Checksum: detector de errores
• Source/Destination IP addresses
• Options (máximo 40 bytes)
– Timestamp
– Loose source routing
• Data: contenido del nivel superior u otros
– Segmentos TCP, datagramas UDP, mensajes de otros
protocolos de transporte como RSVP, mensajes ICMP,
datagramas IP (tunneling) ...
– Cada protocolo es identificado por el campo “protocolo”, e.g.
TCP = 6
14
CLASIFICACION PROTOCOLOS
CAPA DE RED DE IP
Routed protocols (protocolos encaminados)
• Encapsulan información de nivel 4 (transporte)
• Definen un esquema de direcciones jerarquizado
• Comunican hosts con hosts (IP, IPX, ...)
Routing Protocols (protocolos de
encaminamiento)
• Buscan rutas óptimas para que
los protocolos encaminados sepan
a donde dirigir la información
• Comunican routers con routers
(RIP, IGRP, OSPF, EIGRP, BGP)
15
4. PROTOCOLO ICMP
™ El IP es un método poco confiable para la entrega
de paquetes → TCP e ICMP ayudan a que IP sea
más confiable:
™ TCP proporciona fiabilidad a IP.
™ ICMP se encarga de notificar al emisor de los
errores producidos durante el proceso de
envío.
™ ICMP sólo se encarga sólo de reportar la
incidencia del problema a la fuente original.
™ No corrige el problema en la red.
™ Es un protocolo de supervisión
16
4. PROTOCOLO ICMP
™ Los mensajes ICMP van encapsulados en
datagramas IP, como si fueran un protocolo de nivel
superior pero en realidad está en IP (no TCP/UDP).
Cabecera
ICMP
Datos
ICMP
Nivel Internet
Cabecera IP
Cabecera
TRAMA
Datos Paquete IP
Datos
TRAMA
Nivel Enlace
17
4. PROTOCOLO ICMP
™ Los mensajes ICMP pueden ser:
™ de error (pérdida de paquetes)
™ de control (mantener a los hosts informados
de eventos como congestión o existencia de un
mejor gateway, etc).
™ Los errores en la entrega de mensajes ICMP, no
pueden generar sus propios mensajes ICMP (para
evitar bucles y congestión en una red que ya tiene
fallos).
18
4. TIPOS MENSAJES ICMP
0
Respuesta de Eco (Reply)
Query
3
Destino inalcanzable
Error
4
Disminución de velocidad en origen
Error
5
Redireccionamiento de rutas
Error
8
Solicitud de ECO (Request)
Query
9
Anuncio de rutas
Query
10
Petición de rutas
Query
11
Tiempo excedido
Error
12
Problemas de parámetros
Error
13
Petición de marca de tiempo
Query
14
Respuesta a la marca de tiempo
Query
15
Petición de información
Obsoleto
16
Respuesta de información
Obsoleto
17
Petición de máscara de dirección
Query
18
Respuesta a la máscara de dirección Query
19
4. PROTOCOLO ARP
™ Complementa la acción de TCP/IP pasando
desapercibido a los ojos del usuario.
™ IP utiliza direccionamiento lógico mediante @
lógicas (direcciones IP)
™ Ethernet (redes LAN) utiliza un direccionamiento
basado en direcciones físicas (direcciones MAC).
™ Necesidad de un mecanismo que asocie @ IP
lógicas con @ MAC físicas.
™ Si un host quiere acceder a un servidor de su red,
por mucho que sepa su @ IP, necesita averiguar su @
física, el direccionamiento de Ethernet le obliga.
20
4. PROTOCOLO ARP
™ ARP es un módulo del protocolo TCP/IP, situado
entre la capa de red y capa de enlace
™ Su funcionamiento se divide en dos partes:
™ Permite encontrar la @ MAC de otro terminal
a partir de su @ IP.
™ Permite responder a solicitudes de otras
máquinas
™ Se encarga de mapear @ IP con @ MAC.
™ Mantiene una tabla con los mapeos más recientes
entre @ IP y @ MAC → ARP cache
™ Comando ARP -a → Muestra contenido tabla ARP.
21
4. PROTOCOLO ARP
(1)
Red
(3)
(5)
(2)
IP
ARP
(6)
Enlace
(4)
Driver
(7)
NIC
Físico
22
4. PROTOCOLO ARP
1. El computador quiere enviar un datagrama IP.
2. Mira la tabla de encaminamiento y determina la
ruta (o interficie de salida) por donde debe de
enviarse el datagrama. Si el nivel IP detecta
que se trata de una interficie ethernet, solicita
al módulo ARP la @ física que corresponde a la
@ IP del destino. Las interficie serie (ppp) no
necesitan llamar a este módulo.
3. En el caso de que se trate de una interficie
ethernet, el módulo ARP resolvería la @ MAC
de un host si la entrega fuera directa o la @
MAC de un gateway si es indirecta.
23
4. PROTOCOLO ARP
4. El módulo ARP consulta la tabla ARP. Si la
dirección IP solicitada no se encuentra en la
tabla, ARP inicia un procedimiento de resolución:
a. Envía mensaje broadcast (ARP Request con
@MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF) al driver que lo
difunde a toda la red.
b.Todos los nodos de la red detectan este
paquete y comprueban si la @IP pedida
corresponde con su dirección IP.
c. Sólo aquel host, que coincida su dirección IP,
contesta con un paquete ARP Reply de respuesta
con su dirección MAC.
24
4. PROTOCOLO ARP
5. Cuando el host emisor recibe la respuesta, el
módulo ARP guarda la relación IP-MAC en una
tabla residente en memoria para su uso en
transmisiones posteriores. ARP retorna al módulo
IP la dirección física solicitada.
6. El nivel IP pasa al driver el datagrama a enviar y
la @ ethernet de la estación destino.
7. A su vez, el driver que controla la NIC se encarga
de pasar el datagrama IP y la dirección ethernet
destino a la tarjeta para que la envien.
25
4. PROTOCOLO ARP
1
2
3
4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Hardware Type
|
Protocol Type
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Hard. Length |
Prot.Length |
Opcode
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Sender Hardware Address
|
+
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
|
Sender Protocol Address
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Sender Protocol Address
|
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
+
|
Target Hardware Address
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Target Protocol Address
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
™ Las tramas ARP Request/Reply no van sobre IP, sino
que van encapsuladas directamente sobre ethernet.
26
4. FUNCIONALIDADES NIVEL
TRANSPORTE
™ Proporciona conectividad extremo-a-extremo entre
dos hosts.
™ Sólo se incluyen los protocolos de transporte en los
hosts (nunca en los routers a no ser que sean por
alguna razón específica, e.g. Gateways, Proxies).
™ Proporcionan estructuración de la información
(segmentos TCP y datagramas UDP).
™ Ofrece multiplexación/demultiplexación de la
información transmitida por las aplicaciones,
mediante un identificador de 16 bits llamado puerto.
™ Segmenta los datos del sistema del host emisor y los
reordena en el sistema del host receptor.
27
4. FUNCIONALIDADES NIVEL
TRANSPORTE
28
4. NIVEL TRANSPORTE TCP/IP
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
FTP
HTTP
SMTP
DNS
TCP
RIP
TFTP
DHCP
DNS
UDP
Red
IP
Enlace
Enlace, Token Ring,
Frame Relay, FDDI
Físico
Modelo de referencia OSI
Aplicación
Transporte
Internet
Interfaz de Red
Modelo de referencia Internet
29
4. FUNCIONALIDADES NIVEL
TRANSPORTE
™ Provee un canal lógico de comunicación
entre las aplicaciones (concepto de socket)
30
4. CONCEPTO DE PUERTO
™ En TCP/IP las conexiones suelen seguir el
paradigma cliente-servidor.
™ Los servidores esperan las peticiones de los
clientes, escuchando las peticiones dirigidas a
puertos bien conocidos.
™ Los clientes inician conexiones hacia los
servidores y tienen un puerto asignado por el S.O.
que recibe el nombre de puerto efímero.
™ Tanto TCP como UDP utilizan números de
puerto para identificar los procesos de las capas
superiores que se están comunicando.
31
4. CONCEPTO DE PUERTO
Puertos bien conocidos: Son regulados por la IANA
(Internet Assigned Numbers Authority). Ocupan el
rango inferior a 1024 y son utilizados para acceder
a servicios ofrecidos por servidores.
Puertos efímeros: Son asignados de forma dinámica
por el S.O. del cliente, dentro de un rango
específico por encima de 1023. Identifica el
proceso del cliente sólo mientras dura la conexión.
0-255 (IANA)
Aplicaciones públicas
255-1023 (IANA) Asignados a compañías con aplicaciones comerciales
>1023
No están registrados (efímeros)
32
4. CONCEPTO DE PUERTO
33
4. CONCEPTO DE PUERTO
Información puertos asignados
http://www.iana.org/assignments/port-numbers
En sistemas Windows:
Windows/system32/drivers/etc/services
En sistemas GNU/Linux se encuentran en: /etc/services
34
4. PROTOCOLO TCP
™ TCP se encarga de dotar de fiabilidad la
transmisión de datos sobre Internet. Protocolo más
complejo e importante de la pila Internet.
™ Es un protocolo extremo a extremo, orientado a la
conexión y bidireccional (full duplex).
™ La unidad de datos TCP es el “segmento“.
™ Proporciona fiabilidad mediante el:
™ Control de errores. Pide retransmisiones
™ Control de flujo. Adapta la velocidad entre el
emisor y el receptor.
™ Control de la congestión. Adapta la velocidad
del emisor a los routers de la red
35
4. PROTOCOLO TCP
™ En transmisión, TCP fragmenta los datos del nivel
aplicación, y les asigna un número de secuencia a
cada trozo, antes de enviarlos al nivel IP.
™ En recepción, TCP es el responsable de ensamblar
los datagramas recibidos, ya que pueden llegar
desordenados al utilizar caminos diversos para
alcanzar su destino.
™ En recepción, como los segmentos pueden llegar
fuera de orden, TCP debe reordenarlos antes de
pasarlos a los niveles superiores.
™ Utiliza multiplexación mediante el uso de puertos,
igual que UDP.
36
4. ENCAPSULACIÓN TCP
Datagrama IP
Segmento TCP
IP Header
20 bytes
TCP Header
Datos TCP
20 bytes
37
4. FORMATO SEGMENTO TCP
1
2
3
4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Source port number
|
Destination port number
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
sequence number
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
acknowledgement number
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|lenght | reserved |U|A|P|R|S|F|
Advertized Window Size
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
TCP checksum
|
Urgent pointer
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Options (if any)
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Data (if any)
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
38
4. PROTOCOLO UDP
™ Protocolo de transporte no-orientado a la conexión:
permite la transmisión de mensajes sin necesidad de
establecer ninguna conexión.
™ No garantiza la entrega de los mensajes: no
reensambla mensajes entrantes, no utiliza
confirmaciones y no proporciona control de flujo
™ UDP es un protocolo mayor rendimiento que TCP,
pero también mas inseguro.
™ Si se pierde el datagrama IP o UDP es problema de la
aplicación remota incorporar mecanismos de
retransmisión y de recuperación de errores.
™ Su unidad de encapsulamiento es el datagrama UDP.
39
4. PROTOCOLO UDP
™ Ideal para comunicaciones en tiempo real que no
necesitan seguridad de transmisión. Útil en
aplicaciones de audio y video sobre TCP/IP, donde
no importe la pérdida de unos pocos paquetes
™ Si un datagrama llega más tarde del instante en
que tocaría leerse, entonces se descarta. Esto se
traduce en un ruido en el sonido o imagen, que no
impide la comunicación.
Puertos UDP
Aplicaciones
Puertos
TFTP
69
SNMP
161
DHCP - BOOTP
67/68
DNS
53
40
4. ENCAPSULACIÓN UDP
Aplicación 1 Aplicación 2
Puerto 1
Puerto 1
Aplicación N
Puerto 1
…
Puerto N
UDP
IP
Datagrama IP
Datagrama UDP
IP Header
20 bytes
UDP Header
Información Aplicación
8 bytes
41
4. FORMATO SEGMENTO UDP
1
2
3
4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Source port number
|
Destination port number
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
UDP length
|
UDP checksum
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Data (if any)
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Los mínimos campos posibles:
- Puertos UDP
- Longitud datagrama UDP
- Checksum. Secuencia de comprobación de errores
42
5. ETHERNET HISTORIA
Protocolo de nivel de enlace más frecuentemente usado
en redes LAN. No pertenece a la torre Internet, pero
funciona y ha evolucionado muy bien junto a IP.
1) A mediados de los años 1970, Bob Metcalfe diseñó un
protocolo para interconectar los computadores de la
empresa Xerox donde trabajaba. Se basó en el
protocolo Aloha para su diseño.
Le puso el nombre de Ethernet, en referencia a la
antigua idea que se tenia de que había una sustancia (el
ether) que llenaba el espacio y por donde se propagaban
las ondas electromagnéticas.
Implementación sobre coaxial a 2,85 Mbps y
topología de bus
43
5. ETHERNET HISTORIA
2) En 1980 un consorcio formado por las empresas
Digital, Intel y Xerox (DIX) creó la 1º especificación
LAN Ethernet. Comercializó las primeras tarjetas
Ethernet, bajo el formato de trama Ethernet versión I.
3) En 1982 DIX distribuyó la Ethernet Versión II,
versión estándar para TCP/IP.
10 Mbits sobre coaxial fino (Thin Ethernet)
Ethernet DIX Versión II
Preámbulo SFD Destino
7
1
6
Source
Type
6
2
Data
46 < Data < 1500
CRC
4
44
5. ETHERNET HISTORIA
4) 1982-1984: IEEE publica el estándar 802.3 Ethernet.
El formato de trama está basado en la DIX, salvo el
cambio de nombre del campo tipo por longitud, para
hacerla coherente con el estándar 802.2, común a todos
los MACs IEEE. Añade el protocolo de acceso al medio
CSMA/CD.
IEEE 802.3
Preámbulo SFD Destino
7
1
6
Source
6
Length
2
Data and padding
46 < Data < 1500
CRC
4
10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial grueso (thicknet). Alcance = 500 metros
10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet o cheapernet). Alcance = 185 m
45
5. ETHERNET HISTORIA
5) Más tarde, el IEEE extendió la especificación 802.3 a
nuevos comisiones conocidas como:
- 802.3u (Fast Ethernet 100Mbits) 100BASE-TX,
100BASE-T4, 100BASE-FX
- 802.3z (Gigabit Ethernet transmitido en fibra
óptica)
- 802.3ab (Gigabit Ethernet en UTP).
- 802.3ae (Ethernet a 10 Gbit/s) 10GBASE-SR,
10GBASE-LR
- 802.3ak (Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial)
46
5. FORMATO TRAMA
ETHERNET 802.3
™Preámbulo: Sirve para sincronizar las tarjetas en la recepción de
la trama.
™SFD (Star Frame Delimiter): Responsable de que las estaciones
receptoras sincronicen los relojes, con el mensaje entrante con el
fin de que no se produzcan errores al leerlo.
™Direcciones destino y fuente: Identifican la estación
transmisora y receptora. Cada NIC tiene un número de
identificación de 6 bytes (48 bits), que es único y está contenido
en el hardware de la tarjeta. El organismo de estandarización IEEE
subministra bloques de direcciones a las empresas que fabrican las
tarjetas para garantizar su unicidad.
00-15-C5
Nº serie fabricante
3A-5E-39
Id. Fabricante
47
5. FORMATO TRAMA
ETHERNET 802.3
™Tipo (Ethernet DIX): Indica el tipo de protocolo de nivel
superior (IP, ARP, etc.), que está ocupando el formato de paquete
Ethernet Versión II. Cuando una trama llega a una máquina, se
necesita saber su tipo para identificar el módulo de software que
se ha de utilizar para procesarla. Valores asignados por el IEEE en
el RFC1700 y poseen valores mayores de 0x05DC (1500 decimal).
™Length (Ethernet IEEE 802.3): Define la longitud del campo de
datos. No tiene en cuenta los bytes adicionales. Tiene los valores
extremos de (46 ≤ payload ≤ 1500 bytes):
Ether Type
Protocolo
0800
Datagrama IP
0806
ARP Request/Reply
8035
RARP
8137
Netware IPX
48
5. FORMATO TRAMA
ETHERNET 802.3
™Payload: Campo de información. Puede tener entre 46 y 1500
bytes. Este campo debe tener un tamaño mínimo para detectar las
colisiones. Si el nº de bytes de información es inferior a 46,
Ethernet añade bytes adicionales hasta 46.
Debe existir un mecanismo que permita descubrir los bytes que se
han añadido. Por ejemplo, en el caso de llevar un datagrama IP,
esto se puede deducir a partir del campo header length de la
cabecera IP.
Tamaño trama mínima: 6 + 6 + 2 + 46 +4 = 64 bytes (sin preámbulo)
Tamaño trama máxima: 6 + 6 + 2 + 1500 + 4 = 1518 bytes (sin
preámbulo)
™CRC: Sirve para la detección de errores. El remitente realiza un
control CRC (“Cyclical Redundancy”) para efectuar un chequeo de
integridad.
49
6. COMANDO PING
(Packet Internet Groper)
• Utiliza el protocolo ICMP, para verificar la conectividad
a nivel 3 entre redes.
• Es la herramienta de depuración más utilizada
• Envía paquetes ICMP Echo Request y espera la
respuesta de paquetes ICMP Echo Reply.
• Proporciona información añadida sobre la red (retardo
en ir y volver, TTL, cantidad de paquetes ICMP perdidos)
50
6. COMANDO ARP
(Address Resolution Protocol)
Utilidad que sirve para asignar direcciones IP a
direcciones físicas (gestiona el protocolo ARP).
Arp –a Muestra tabla ARP
Dirección IP
Dirección Física
Tipo
Age
10.141.1.1
00-60-97-b8-6d-84
Dinámico
5m
10.141.1.2
00-60-97-54-65-ef
Dinámico
5m
10.141.1.3
00-60-97-ed-67-98
Dinámico
5m
51
6. COMANDO IPCONFIG
• Configura la dirección
del host
• Proporciona información
sobre la configuración
actual:
• nombre interficie
• Tipo tarjeta
• @MAC
• @IP
52
6. COMANDO NETSTAT
Proporciona
información sobre
el estado de la red
Es útil para conocer
las conexiones
TCP/IP activas en
el momento de
ejecutarlo.
53
6. COMANDO NBTSTAT
Muestra las
estadísticas del
protocolo y la
conexiones actuales
de TCP/IP usando
NBT (NETBIOS)
54
6. COMANDO ROUTE
Sirve para determinar las rutas que deben seguir los
paquetes en la red.
Permite ver la tabla de routing del router o
computador
Destino
Máscara
Gateway
Interfície
Métrica
10.49.189.2
255.255.255.0 192.168.1.1 eth0
3
15.149.19.2
255.255.0.0
192.168.1.1 Eth0
3
34.4.149.3
255.0.0.0
192.168.1.2 Eth1
4
0.0.0.0
0.0.0.0
192.168.1.2 eth1
2
55
6. COMANDO TRACERT
Permite visualizar el camino que han seguido los
paquetes enviados hasta alcanzar su destino.
Útil para conocer las rutas existentes, si hay algún
router que rechaza nuestros paquetes o en qué
saltos se producen mayores retrasos.
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6. COMANDOS FTP y TFTP
ƒ Utilidades para la transferencia de ficheros.
ƒ Permite listar (dir), traer (get) o dejar (put) ficheros
ƒ Necesita el nombre de la máquina, usuario y
contraseña.
ƒ TFTP es similar a FTP pero más fácil de configurar
57
6. COMANDOS LPR y LPQ
LPR
ƒ Se utiliza para enviar trabajos a las impresoras de red
remotas que se especifican como argumentos
LPQ
ƒ Se utiliza para preguntar por el estado de impresoras
remotas que utilicen TCP/IP en sus comunicaciones a
través del servicio lpq, típico de sistemas UNIX.
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6. COMANDO TELNET
Sirve para realizar conexiones remotas interactivas
en forma de terminal virtual.
Es necesario el nombre de la máquina a conectarse,
junto con un login y un password.
59
OTROS PROTOCOLOS TCP/IP
- Gestión de RED e inicio en TCP/IP
60
OTROS PROTOCOLOS TCP/IP
- Otros protocolos de nivel de RED:
61
OTROS PROTOCOLOS TCP/IP
- Protocolos nivel de APLICACIÓN:
62
OTROS PROTOCOLOS TCP/IP
- Protocolos nivel INTERNET:
63
PRÁCTICA 1: www.iptools.com
En la siguiente URL http://www.iptools.com/
encontraremos diferentes herramientas de utilidad.
64
PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Objetivo: Familiarizar al alumno con el uso de un analizador de
protocolos como herramienta de análisis.
Profundizar en el conocimiento de algunos protocolos de la
arquitectura TCP/IP como ARP, IP, ICMP, TCP, HTTP o DNS, y
en el manejo y comprensión de algunas utilidades como ping.
Requisitos: Conocimientos básicos de TCP/IP, ARP, ICMP y
HTTP. Para el desarrollo de la práctica se utilizará el
analizador de protocolos Wireshark de libre distribución
Resultados: Cada alumno deberá entregar una memoria con los
resultados de la práctica respondiendo a las preguntas que se
formulan en ella.
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PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 1. Descargar el porgrama Wireshark
(http://www.wireshark.org/download.html) e instalarlo
en la máquina virtual de Windows XP .
Durante la instalación del Wireshark, también se instala
Winpcap, que es una librería que permite realizar la captura
de las tramas Ethernet que “ve” nuestra tarjeta de red, no
sólo las destinadas a él sino todas las que circulan dentro de
un mismo segmento LAN.
Paso 2. Arrancar el analizador de protocolos. Vemos una lista
de las interficies que posee el ordenador sobre las cuales se
pueden capturar paquetes. Hacemos click en el link “Capture
Option” y comprobamos que está activada la opción “Captura
paquetes en modo promiscuo”
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PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 3. Seleccionamos una interficie que sepamos que está
conectada a Internet y hacemos click en el botón “Start”.
Se mostrará una pantalla dividida en tres zonas. En cada una
de ellas se muestran los paquetes capturados con distinto nivel
de detalle:
a) En la zona superior se presenta una línea por cada trama
capturada con un resumen de sus contenidos: básicamente un
número de secuencia, el instante de captura (por defecto,
relativo al inicio de la captura), origen y destino, protocolo más
alto de los detectados, e información relativa al protocolo
concreto (por ejemplo, en caso de ser un paquete ICMP, puede
identificar que se trata de una petición de eco). Seleccionando
una trama en esta sección superior se muestra información
más detallada sobre la misma en las otras dos zonas.
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PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
b) En la zona central se puede ver los valores de los campos de
las distintas cabeceras detectadas en la trama, comenzando
por la cabecera del nivel de enlace (por ejemplo, Ethernet), de
una manera fácilmente legible, en forma de árbol de
información. Éste es un buen sitio para buscar, por ejemplo,
qué valor tiene el campo TTL de la cabecera IP de un
datagrama determinado.
c) Finalmente, en la zona inferior se ofrece el valor de cada
octeto de la trama capturada, escrito en notación
hexadecimal, lo que permite analizar los contenidos del
paquete que no han sido decodificados en las secciones menos
detalladas.
68
PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 4. En ocasiones le será necesario conocer algunos
parámetros de red de su propia máquina. Para ello, debe
ejecutar la orden “ipconfig /all” en una ventana del “Símbolo
del sistema”.
Escriba los parámetros de red de la interficie, de la cual se
quieren capturar paquetes:
•
Dirección Ethernet (física):
•
Dirección IP:
•
Máscara de subred:
•
Puerta de enlace predeterminada:
•
Servidor(es) de DNS predeterminado(s):
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PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 5. En este apartado se va a analizar la secuencia de
acciones que tiene lugar a consecuencia de la ejecución de
la aplicación “ping” (paquete ICMP tipo eco) en una
máquina, siendo el objetivo una máquina de la misma red.
Siga de manera ordenada los pasos que se detallan a
continuación:
- Realice un ping a una máquina de la misma red, desde el
símbolo de sistema de su máquina.
- Ejecute el comando arp –a desde msdos. ¿Qué
información ha obtenido? ¿Qué indica esta tabla?
70
PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 6. Arranque una captura con Wireshark y realice un
ping a otra máquina de la red diferente del paso 5. Espere las
cuatro respuestas. Detenga la captura.
Ejecute desde Símbolo de sistema con la orden arp –a.
¿Ha notado alguna diferencia respecto a la primera vez que
introdujo el comando?.
¿Durante cuanto tiempo permanecen estas entradas? (para
este paso introduzca cada cinco segundo el comando arp –a
hasta que desaparezca la tabla).
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PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 7. Vaya a la ventana principal del analizador. De las
tramas capturadas debe distinguir aquéllas que se han visto
implicadas en todo el proceso (desde la ejecución de la orden
“ping” en el PC hasta la recepción de las respuestas de la otra
máquina. Dibuje en un diagrama las tramas que han
intervenido, en orden.
72
PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 8. Puede identificar qué información ha decidido
introducir su máquina en el campo de datos de las
peticiones de eco? ¿Qué información introduce el PC
remoto en el campo de datos de las respuestas eco?
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PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 9. En este apartado se llevará a cabo la descarga de un
archivo relativamente voluminoso desde un navegador web
para observar la velocidad de descarga en función del tiempo.
Borre la ventana de capturas del apartado anterior. Abra una
nueva ventana desde “Capture Options”.
Definir un filtro de captura, para sólo capturar el tráfico que
coincida con el criterio seleccionado.
Nos interesa capturar todo el tráfico TCP que tenga origen o
destino (a nivel IP) en nuestra máquina. En la casilla Filter,
teclear lo siguiente (sustituyendo la dirección de ejemplo
“10.0.0.1” por la de su máquina):
ip proto \tcp and ip host 10.0.0.1
74
PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 10. Arrancar una captura. Descargar con el
navegador un archivo de algunos cientos de kilobytes para
provocar el establecimiento de una conexión TCP de varios
segundos de duración. Como sugerencias, puede probar
con:
http://www.ietf.org/iesg/1rfc_index.txt
http://sunsite.utk.edu/ftp/usr-218-2/iesg/1rfc_index.txt
http://public.www.planetmirror.com/pub/ietf/iesg/1rfc_index.txt
Cuando se haya terminado de descargar el archivo,
paramos la captura (“Stop”).
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PRACTICA 2. ANALIZADOR
PROTOCOLOS WIRESHARK
Paso 11. Localizar entre los paquetes mostrados por pantalla
uno que pertenezca a la conexión TCP por la que se ha
transferido el archivo y que haya viajado desde el servidor a
su ordenador. Si ha descargado un archivo de texto, uno de
estos paquetes es fácilmente identificable observando cómo
en los datos HTTP del paquete se puede leer parte del
contenido del archivo (sección inferior de la ventana del
analizador, parte derecha).
Seleccione este paquete y posteriormente elija “Statistics →
TCP Stream Analysis → Throughput Graph” para representar
la velocidad a la que ha sido transferido el archivo en cada
intervalo. Observe la gráfica que se genera y conteste a las
siguientes preguntas. ¿Es constante la velocidad a la que se ha
transferido el archivo? ¿puede explicar por qué lo es / no lo
es?
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PRACTICA 3. CABECERAS TCP/IP
Disponemos de una red LAN formada por HUBS y SWITCHES
Se pide rellenar las cabeceras de los mensajes TCP/IP, dependiendo
del tipo de servicio se esté realizando
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PRACTICA 3. CABECERAS TCP/IP
1.1) PC1 consulta la web alojada en HTTP_SERVER
1.2) HTTP SERVER respuesta a la consulta de PC1
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PRACTICA 3. CABECERAS TCP/IP
2.1) PC2 abre el cliente de correo y se conecta a SMTP_SERVER
2.2) SMTP_SERVER descarga el correo del usuario en PC2
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PRACTICA 3. CABECERAS TCP/IP
3.1) PC2 envía un paquete ICMP echo a PRINTER
3.2) PRINTER responde al paquete ICMP echo enviado por PC2
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PRACTICA 3. CABECERAS TCP/IP
4) Tabla de conmutación del SWITCH
MACs destino
Puerto
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PRACTICA 4. CABECERAS TCP/IP
Dos redes LANs conectadas a través de una conexión WAN y dos
routers.
Se pide rellenar las cabeceras de los mensajes TCP/IP, dependiendo
del tipo de servicio se esté realizando
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PRACTICA 4. CABECERAS TCP/IP
1.1) PC1 consulta la web alojada en HTTP_SERVER. Se deben
diferenciar 3 tramos.
PC1-R1
R1-R2
R2-HTTP_SERVER
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PRACTICA 4. CABECERAS TCP/IP
1.2) HTTP SERVER responde la consulta de PC1. Se deben
diferenciar 3 tramos.
HTTP_SERVER-R2
R2-R1
R1-PC1
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PRACTICA 4. CABECERAS TCP/IP
2.1) PC2 abre el cliente de correo y se conecta a SMTP_SERVER. Se
deben diferenciar 3 tramos.
PC2-R1
R1-R2
R2-SMTP_SERVER
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PRACTICA 4. CABECERAS TCP/IP
2.2) SMTP_SERVER descarga el correo del usuario en PC2. Se deben
diferenciar 3 tramos.
SMTP_SERVER-R2
R2-R1
R1-PC2
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PRACTICA 4. CABECERAS TCP/IP
3) Tabla de conmutación del SWITCH
MACs destino
Puerto
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