Escuela de Ingeniería Electrónica

Escuela de Ingeniería Electrónica
CAPITULO 4
TCP/IP
NETWORKING
Escuela de Ingeniería Electrónica
Algo sobre LINUX
™ http://www.diarioti.com/gate/n.php?id=9470
Ing. José Alberto Díaz García
2
Escuela de Ingeniería Electrónica
AGENDA
4.1 – Historia del protocolo TCP/IP
4.2 – Direccionamiento IP
4.3 – Nombre de resolución
4.4 – Protocolos TCP/IP
Ing. José Alberto Díaz García
3
Escuela de Ingeniería Electrónica
Historia del TCP/IP
Ing. José Alberto Díaz García
4
Escuela de Ingeniería Electrónica
Orígenes y desarrollo del TCP/IP
™ El U.S. Defense Department Advanced
Research Projects Agency (DARPA) produjo los
diseños y las redes experimentales
involucradas en Internet pública.
™ DARPA también distribuyó el Transmission
Control Protocol /Internet Protocol (TCP/IP)
incluyéndolo en sus distribuciones del sistema
operativo UNIX.
Ing. José Alberto Díaz García
5
Escuela de Ingeniería Electrónica
Orígenes y desarrollo del TCP/IP
Ing. José Alberto Díaz García
6
Escuela de Ingeniería Electrónica
Orígenes y desarrollo del TCP/IP
™ A la radio le tomó 38 años
para posicionarse como un
“servicio universal”.
™ La televisión es actualmente
utilizada como una fuente de
noticias y entretenimiento.
™ Le tomó 50 años para
posicionarse como un
“servicio universal”
™ A Internet le tomó 10 años
para posicionarse como
servicio universal y ha iniciado
a absorber elementos como
los sistemas de televisión y
teléfono.
™ Ninguna otra tecnología ha
podido superarla.
Ing. José Alberto Díaz García
7
Escuela de Ingeniería Electrónica
El modelo de red TCP/IP
™ Se puede realizar
referencia entre el
modelo de red OSI y el
TCP/IP.
™ El modelo de red TCP/IP
contiene cuatro capas,
parecido al modelo OSI
el cual contiene siete
capas.
Ing. José Alberto Díaz García
8
Escuela de Ingeniería Electrónica
El modelo de red TCP/IP
™ La CAPA DE APLICACIÓN del
modelo TCP/IP define muchas de
las aplicaciones que son
utilizadas en las redes.
™ En la capa de aplicación se
determina el protocolo y la
sintaxis de los datos.
™ Algunos ejemplos son:
‰ Transfer Protocol (FTP),
‰ Trivial File Transfer Protocol
(TFTP),
‰ Simple Mail Transfer Protocol
(SMTP),
‰ Internet Message Access Protocol
(IMAP),
‰ Post Office Protocol versión 3
(POP3), Simple Network
‰ Management Protocol (SNMP), y
Telnet.
Ing. José Alberto Díaz García
9
Escuela de Ingeniería Electrónica
El modelo de red TCP/IP
™ La CAPA DE
TRANSPORTE del TCP/IP
define solamente
Transmission Control
Protocol (TCP) y el User
Datagram Protocol (UDP).
™ Provee fiabilidad y control
fluido.
™ La fiabilidad a través de la
secuencia de
reconocimiento que
garantiza el envío de cada
paquete.
™ El control de flujo se
manifiesta por medio de la
implementación de
ventanas.
Ing. José Alberto Díaz García
10
Escuela de Ingeniería Electrónica
El modelo de red TCP/IP
™ TCP y UDP utilizan los
números de los
puertos para pasar
datos a una capa
superior.
™ El número de los
puertos ayuda a definir
y tomar control de
todos los diferentes
tipos de
conversaciones que se
están realizando a
través de la red.
Ing. José Alberto Díaz García
11
Escuela de Ingeniería Electrónica
El modelo de red TCP/IP
™ La capa de Internet del modelo
TCP/IP define el direccionamiento
y la ruta de selección.
™ Esta es la misma función que
capa de red en el modelo OSI.
™ Los Routers utilizan la capa de
protocolos de Internet para
identificar la ruta apropiada para
los paquetes de datos para que
viajen de red a red.
™ Los protocolos definidos en esta
capa son:
‰ Internet Control Message Protocol
(ICMP),
‰ Address Resolution Protocol
(ARP) y
‰ Reverse Address Resolution
Protocol (RARP).
Ing. José Alberto Díaz García
12
Escuela de Ingeniería Electrónica
El modelo de red TCP/IP
™ IP provee a los routers a mover datos a un destino
determinado utilizando su dirección.
™ ICMP provee control y funciones de mensajería, los cuales
se utilizan cuando se presenta un problema en la red.
™ ICMP se utiliza para enviar un mensaje de respuesta al
host, informándole que el host destino fue ilocalizable, y
son también las bases para los comandos de ping y
traceroute.
™ ARP se utiliza para encontrar la dirección MAC del host,
switch, o router, cuando se da una dirección IP.
™ RARP se utiliza cuando se conoce la dirección MAC de un
host, pero se desconoce la dirección IP.
Ing. José Alberto Díaz García
13
Escuela de Ingeniería Electrónica
El modelo de red TCP/IP
™ La CAPA DE ACCESO A LA
RED contiene el Data Link y la
capa física del modelo OSI.
™ Esta capa define las funciones
específicas del TCP/IP
relacionadas a la preparación
de datos para su transmisión
sobre el medio físico,
incluyendo direccionamiento.
™ También se especifica que
tipos de medios pueden ser
utilizados en la transmisión de
los datos.
Ing. José Alberto Díaz García
14
Escuela de Ingeniería Electrónica
TCP/IP el sistema operativo de red
™ En la actualidad la
mayoría de los fabricantes
de NOS han adoptado el
protocolo TCP/IP para
transportar datos entre los
clientes y los servidores.
™ Sin embargo los
protocolos propietarios
antiguos permanecen en
uso, TCP/IP es el estándar
que se implementa en
todas las versiones de los
NOS.
Ing. José Alberto Díaz García
15
Escuela de Ingeniería Electrónica
Direccionamiento IP
Ing. José Alberto Díaz García
16
Escuela de Ingeniería Electrónica
Direccionamiento IPv4
™ Para cualquiera dos
sistemas que quieran
comunicarse deben
poderse identificar y
localizar cada uno.
™ La dirección IP se utiliza
para que cada sistema se
pueda localizar.
™ Cada computador en una
red TCP/IP debe tener un
único identificador o
dirección.
Ing. José Alberto Díaz García
17
Escuela de Ingeniería Electrónica
Direccionamiento IPv4
™ Utilizando el identificador de red, IP puede
enviar un paquete a la red destino.
™ Una vez que llegan los datos al router conectado
a la red destino, IP debe localizar el punto
particular al que el computador destino está
conectado en esa red.
Ing. José Alberto Díaz García
18
Escuela de Ingeniería Electrónica
Direccionamiento IPv4
™ Cada dirección IP tiene
dos partes:
‰ Una parte identifica la red a la
que el sistema está conectado.
‰ La segunda parte identifica el
sistema particular en la red.
™ Este tipo de dirección se
llama dirección
jerárquica, porque
contiene diferentes niveles
y porque la dirección
puede ser seccionada en
dos partes. Cada parte
utilizada como
identificador.
Ing. José Alberto Díaz García
19
Escuela de Ingeniería Electrónica
Direccionamiento IPv4
™ Dentro del computador la
dirección IP se almacena
como una secuencia de 32 bits
de unos y ceros.
™ Para hacer fácil el uso de la de
dirección IP, se escribe como
cuatro números decimales,
separados por puntos.
™ Cada parte de la dirección se
le llama octeto porque se
forma por ocho caracteres
binarios.
Ing. José Alberto Díaz García
20
Escuela de Ingeniería Electrónica
Direccionamiento IPv4
™ La dirección IP se divide
en clases para definir la
red:
‰ Clase A, para una gran red.
‰ Clase B para una mediana.
‰ Clase C para una red
pequeña.
™ Conocer la clase de la
dirección IP es el primer
paso para determinar,
cual parte de la dirección
identifica la red y cual el
host.
Ing. José Alberto Díaz García
21
Escuela de Ingeniería Electrónica
Dirección Clase A
™ En una dirección Clase A, los primeros 8 bits (octeto) es la
porción de la red, y los tres últimos octetos son la porción
del host.
™ El formato es, RED.HOST.HOST.HOST.o N.H.H.H.
™ Solamente del 1-126 son direcciones válidas para redes
Clase A ya que la dirección 127.0.0.0 está reservada.
™ La dirección IP 127.0.0.1 se conoce como dirección para
"local loopback“, y se utiliza para probar la NIC del
sistema local.
Ing. José Alberto Díaz García
22
Escuela de Ingeniería Electrónica
Dirección Clase B
™ La dirección IP Clase B, divide la porción de
la red y del host entre el segundo y tercer
octeto.
™ El formato es N.N.H.H.
™ El primer octeto es una dirección mayor de
127 pero menor que 192.
Ing. José Alberto Díaz García
23
Escuela de Ingeniería Electrónica
Dirección Clase C
™ La dirección IP Clase C divide la porción de la
red de la del host entre el tercer y cuarto
octeto.
™ El formato es N.N.N.H.
™ Si el primer octeto de la dirección IP es mayor
que 191 pero menor de 224, la dirección es
una Clase C.
Ing. José Alberto Díaz García
24
Escuela de Ingeniería Electrónica
Direcciones Clase D y E
™ Las direcciones Clase D y Clase E se utilizan
para propósitos especiales.
™ La dirección Clase D es reservada para la
técnica llamada “multicast”, y la Clase E para
propósitos experimentales.
™ Las organizaciones comerciales utilizan las
clases A, B o C para identificar sus redes y
hosts.
Ing. José Alberto Díaz García
25
Escuela de Ingeniería Electrónica
Crisis de la dirección IPv4
™ Internet evidenció la crisis del
direccionamiento ya que aparentemente
las direcciones IP llegarían a limitar o
incluso detener el crecimiento de las
redes, ya que permiten una cantidad
limitada de direcciones.
™ En respuesta, los ingenieros de Internet
desarrollaron una serie de técnicas para
hacer más eficiente el uso de los espacios
para direcciones en Internet.
™ Llamando a estas técnicas subnetting.
™ Subnetting es el proceso para expandir la
dirección IP en la parte asignada a la red,
permitiéndole al administrador de red
dividir la red.
Ing. José Alberto Díaz García
26
Escuela de Ingeniería Electrónica
Crisis de la dirección IPv4
™ Subnetting toma la
dirección IP, la cual es
dividida en parte para la
red y parte para el host, y
agrega una tercera parte
el número de la subnet.
™ El resultado es una
dirección que tiene la
forma: numero de la red,
numero de la subnet y
número del host.
Ing. José Alberto Díaz García
27
Escuela de Ingeniería Electrónica
Crisis de la dirección IPv4
™ Es importante
conocer la diferencia
entre
direccionamiento IP
privado y público.
™ Existen direcciones
privadas porque son
conocidas
únicamente por el
administrador de la
compañía.
Ing. José Alberto Díaz García
28
Escuela de Ingeniería Electrónica
Crisis de la dirección IPv4
™ NAT permite a la compañías
mantener sus direcciones privadas
seguras y no conocidas por el
público.
™ NAT se habilita en el router o en un
dispositivo de puerta de salida, el
cual traduce el transito de entrada y
salida dentro de la organización o de
las direcciones públicas.
™ Las direcciones IP internas son
diferentes y se mantienen privadas
respecto a las direcciones públicas
que son colocadas en Internet por
otros.
™ Las direcciones IP públicas son las
que le permiten a los usuarios
dentro de la compañía accesar redes
fuera de la LAN.
Ing. José Alberto Díaz García
29
Escuela de Ingeniería Electrónica
IPv6
™ Internet Protocol versión 6 (IPv6) es la próxima
generación de protocolos diseñados para reemplazar el
protocolo de Internet actual, IPv4.
™ IPv6 corrigen un gran número de problemas de IPv4, tales
como el limitado número de direcciones IPv4 disponibles.
™ También agrega mejoras respecto a IPv4 en cuanto al
enrutamiento y en tareas referentes a la configuración de
la red.
™ Se espera que IPv6 reemplace gradualmente al IPv4, con
la coexistencia conjunta por un determinado periodo de
tiempo mientras dure la transición.
Ing. José Alberto Díaz García
30
Escuela de Ingeniería Electrónica
Subnetting
™ Las Subnets son similares al
sistema de numeración de los
números de teléfono.
™ Se divide en códigos de área,
los cuales se dividen en
centrales, y luego en
conexiones individuales.
™ La dirección de la Subnet
especifica un número de red,
un número de subnet, dentro
de la red, y un número de host
dentro de la subnet.
Ing. José Alberto Díaz García
31
Escuela de Ingeniería Electrónica
Subnetting
™ Es importante saber
cuantas
subnet/networks se
necesitan y cuantos host
pueden conectarse a la
red.
™ Con subnetting, las
redes no se limitan a las
máscaras para Clases A,
B o C, y cuentan con
más flexibilidad en el
diseño de la red.
Ing. José Alberto Díaz García
32
Escuela de Ingeniería Electrónica
Name Resolution
Ing. José Alberto Díaz García
33
Escuela de Ingeniería Electrónica
Name Resolution
™ Por su forma numérica de la dirección es difícil
recordar y manejar los diferentes host y redes de
la LAN.
™ Esto es cierto cuando se necesita cambiar
direcciones para adaptarlas a las condiciones de
cambio de la red.
™ Los nombres son fáciles para trabajar con ellos.
La técnica que permite a los nombres
representar direcciones de redes se les llama
resolución de nombres.
Ing. José Alberto Díaz García
34
Escuela de Ingeniería Electrónica
Hostnames y Tablas para Host
™ En la red, cada computador se le
da un solo nombre para
identificarlos. Este nombre se
utiliza para comunicarse con un
computador en particular.
™ Para llegar a otro computador,
la red debe utilizar la dirección
IP de ese computador.
™ Las tablas de Host son una lista
que puede ser configurada en
cada computador, asociando el
número de cada computador de
la red con una dirección IP
dentro de la Tabla de Host.
™ En la tabla se incluye la
dirección IP y el nombre
mapeado para esa dirección.
Ing. José Alberto Díaz García
35
Escuela de Ingeniería Electrónica
Sistema Domain Name System
™ Servidores especializados de la
red ayudan a realizar el trabajo
de traducción de nombres a
direcciones.
™ El DNS trabaja como un
asistente de directorio en un
sistema de teléfonos.
™ Utilizando el sistema telefónico,
se debe conocer el nombre de
una persona y su dirección pero
no su número de teléfono.
™ Una llamada a la asistencia
telefónica permite al número de
teléfono coincidir con el nombre
y la dirección.
Ing. José Alberto Díaz García
36
Escuela de Ingeniería Electrónica
Name Services y el sistema operativo para
redes
™ En un NOS, los programas
de usuarios pueden
accesar los diferentes
dispositivos de la red y sus
servicios por el nombre.
™ Todos los NOSs utilizan
DNS para traducir los
nombres a las direcciones
IP.
Ing. José Alberto Díaz García
37
Escuela de Ingeniería Electrónica
WINS
™ Para resolver o mapear los
nombres del NETBIOS utilizados
por las aplicaciones en
direcciones IP, Microsoft agregó
Windows Internet Naming Service
(WINS) como una extensión del
DNS.
™ NETBIOS (Network Basic Input
Output System) agrega funciones
especiales a las LANs funciones
especiales en el manejo de
nombres.
™ WINS automatiza el proceso de
traducción de nombres NETBIOS
en direcciones IP tal que los
paquetes puedan ser enviados a
los dispositivos o servicios.
Ing. José Alberto Díaz García
38
Escuela de Ingeniería Electrónica
Protocolos TCP/IP
Ing. José Alberto Díaz García
39
Escuela de Ingeniería Electrónica
Protocolos TCP/IP
™ Un protocolo es un conjunto
de mensajes que se
intercambian entre los
sistemas bajo cierta
secuencia con el fin de
realizar una tarea
predeterminada en la red.
™ TCP/IP es un conjunto de
protocolos diferentes, cada
uno realiza una tarea
específica.
Ing. José Alberto Díaz García
40
Escuela de Ingeniería Electrónica
Protocolo de resolución de direcciones (ARP)
™ El primer sistema “sabe” que
el segundo se encuentra en
algún lugar en la red, pero
desconoce su localización
exacta.
™ La fuente debe solicitar una
solicitud de broadcast a ARP
para que localice su dirección
MAC.
™ La señal enviada es un mensaje
tipo broadcast y todos los
dispositivos de la red la
“escuchan”.
™ Solo el dispositivo destino
responde al llamado de ARP.
Ing. José Alberto Díaz García
41
Escuela de Ingeniería Electrónica
Internet Control Message Protocol (ICMP)
™ ICMP provee de un conjunto
de errores y mensajes de
control para ayudar en la
solución de problemas en la
red.
™ ICMP se utiliza para enviar un
mensaje de “destination
unreachable” cuando se
presenta un error en algún
lugar en la red que impide el
envío de paquetes al
dispositivo destino.
Ing. José Alberto Díaz García
42
Escuela de Ingeniería Electrónica
Internet Control Message Protocol (ICMP)
™ Se incluye un tipo del mensaje,
llamado Echo Request, el cual
puede ser enviado de un hot a
otro para comprobar si es
alcanzable en la red o no.
™ Si es alcanzable, el host destino
responde con un mensaje de
echo ICMP.
™ El programa Ping utiliza el ICMP
para enviar un mensaje de
solicitud de eco “Echo Request”
y para recibir un mensaje de
“Echo Reply”.
™ ICMP echo-request se genera por
el comando Ping.
Ing. José Alberto Díaz García
43
Escuela de Ingeniería Electrónica
Transmission Control Protocol (TCP)
™ El Transmission Control
Protocol (TCP) tiene la función
de garantizar el arribo de los
mensajes a su destino, o si no
puede ser enviado,
informándole a la aplicación
de la falla.
™ Una vez que la conexión TCP
se realiza entre dos
aplicaciones, todos los
mensajes fluyen desde el
origen al destino sobre la
conexión lógica.
Ing. José Alberto Díaz García
44
Escuela de Ingeniería Electrónica
User Datagram Protocol (UDP)
™ User Datagram Protocol (UDP)
provee un servicio no confiable
a las aplicaciones que pueden
tolerar una pérdida de algunos
mensajes pero permanecen
funcionando.
™ Paquetes con información de
video o audio se colocan dentro
de esta categoría.
™ UDP es:
‰ Rápida
‰ No confiable
‰ Asume que las aplicaciones
retrasmiten el error.
‰ Generalmente utilizado en
estaciones de trabajo sin discos.
Ing. José Alberto Díaz García
45
Escuela de Ingeniería Electrónica
Servicios DHCP
™ Dynamic Host Configuration
Protocol (DHCP) permite a los
computadores en una red IP
extraer su configuración de un
servidor DHCP.
™ Cuando un computador en la red
necesita de una dirección IP, se
la solicita a un servidor DHCP.
™ El servidor DHCP provee al hot
con toda la información de
configuración que necesita.
Ing. José Alberto Díaz García
46
Escuela de Ingeniería Electrónica
Hypertext Transport Protocol (HTTP)
™ El Hypertext Transport
Protocol (HTTP) transfiere las
páginas de World Wide Web
entre el programa del cliente
web browser como Netscape,
Internet Explorer, y los
servidores de web donde se
encuentran las páginas
almacenadas.
™ HTTP define el formato exacto
de las solicitudes que envía el
browser así como formato que
envía el servidor en respuesta.
Ing. José Alberto Díaz García
47
Escuela de Ingeniería Electrónica
File Transfer Protocol (FTP)
™ FTP es un protocolo de
propósito general que
puede ser utilizado para
copiar todos los tipos de
archivos de un
computador a otro.
™ FTP hace uso de la
seguridad del transporte
de TCP para establecer la
conexión lógica entre los
sistemas.
™ FTP es uno de los
protocolos más utilizados
en Internet
Ing. José Alberto Díaz García
48
Escuela de Ingeniería Electrónica
Telnet
™ Telnet permite la
comunicación interactiva
con sistemas remotos como
si estuvieran conectados
directamente a su Terminal,
aunque estén separados por
un gran número de redes.
™ Los usuarios pueden ingresar
comandos al sistema como
si estuvieran conectados
directamente en él.
Ing. José Alberto Díaz García
49
Escuela de Ingeniería Electrónica
SMTP
™ Simple Mail Transfer
Protocol (SMTP) es un
protocolo para enviar
mensajes de correo entre
servidores.
™ El mensaje puede
accesarse utilizando una
aplicación como: Post
Office Protocol (POP) o
Internet Message Access
Protocol (IMAP).
Ing. José Alberto Díaz García
50
Escuela de Ingeniería Electrónica
POP3
™ Post Office Protocol
versión 3 (POP3) es el
servicio de correo más
común que se utiliza por
ISPs que provee del
servicio de Internet y
correo electrónico a los
clientes de casa.
™ POP3 permite a una
estación de trabajo extraer
el correo que se encuentra
en el servidor.
Ing. José Alberto Díaz García
51
Escuela de Ingeniería Electrónica
IMAP
™ Internet Message Access
Protocol (IMAP) es un protocolo
para correo nuevo que es más
robusto que POP3.
™ Es un método para accesar el
correo electrónico o los
“bulletin board messages” que
se encuentran en el servidor de
correo.
™ Es compatible completamente
con Multipurpose Internet Mail
Extension (MIME), Internet
messaging standards, y permite
el acceso a los mensajes y
manejarlos desde más de un
computador.
Ing. José Alberto Díaz García
52