T4. NIVEL DE RED

T4. NIVEL DE RED
ÍNDICE
„
Introducción
•
•
•
•
„
Nivel de red en Internet
•
•
„
Servicios proporcionados al nivel de transporte
Circuitos virtuales & Datagramas
Enrutamiento
Congestionamiento
Protocolo IP
- Direcciones IP
- Subredes
Protocolos de control
- Protocolo de control de mensajes de Internet (ICMP)
- Protocolo de resolución de direcciones (ARP)
- Internet Group Management Protocol (IGMP)
Enrutamiento
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2
INTRODUCCIÓN
„
Objetivo: transmisión de paquetes de origen a
destino.
„
Conocer la topología de la subred (grupo de
enrutadores).
„
Elegir trayectorias adecuadas (sobrecarga).
„
Si origen y destino pertenecen a distintas redes,
debe solucionar los problemas.
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3
Servicios al nivel de transporte
„
La interfaz entre nivel de red y transporte es importante
porque, frecuentemente, es la interfaz entre el proveedor –
carrier, PTT, teleco- y el cliente (límite de la subred).
„
Objetivos de los servicios de la capa de red:
• Independientes de la tecnología de subred.
• Aislar, al nivel de transporte, del HW de la red.
• Las direcciones de red que se proporcionen, al nivel de
transporte, deben ser uniformes en su numeración.
„
Discusión: ¿El nivel de red debe proporcionar
servicio orientado a conexión o sin conexión?
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Interconexión de redes
„
Sin conexiones
„
Con conexiones
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Servicio con o sin conexión
„
Comunidad Internet: “el servicio debe ser no confiable y
sin conexión”.
•
•
•
•
„
La subred es inherentemente inestable.
Los host deben garantizar el control de errores y flujo.
Los paquetes llevarán la dirección de destino completa y no deben
ordenarse.
Primitivas: ‘Enviar paquete’ y ‘Recibir paquete’.
Compañías telefónicas: “el servicio debe ser confiable y
orientado a conexión”.
•
•
Establecer conexión; Enviar datos; Liberar conexión.
•
•
Comunicación bidireccional y secuencial.
Establecida la conexión, los procesos negocian los parámetros (calidad,
coste, … del servicio).
Se proporciona control de flujo
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Servicio con o sin conexión
„
¿Dónde está la complejidad?
• Con N3 Orientado a conexión: nivel de red (subred)
•
„
- Requiere preparación
- Red confiable
Con N3 No orientado a conexión: nivel de transporte
(hosts)
- No requiere preparación
- Red no confiable
Ejemplos:
• Internet: nivel de red sin conexiones.
• ATM: nivel de red con conexiones.
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Organización
„
„
Orientada a conexión: circuito virtual (CV)
•
•
Establecer rutas
Enrutadores
•
•
•
Paquetes
- Deben recordar la dirección destino de CV
- Mantienen una tabla con una entrada por CV abierto.
- Nº de CV (locales)
Ambigüedad en transmisiones duplex.
Los procesos deben indicar si han terminado el uso de un CV, así, el CV
puede purgarse de las tablas del enrutador.
Sin conexión: datagramas
•
•
•
No establecer rutas
Enrutadores: mantienen una tabla con las líneas de salida para cada
enrutador destino.
Paquetes
- Contienen la dirección de destino.
- Se enrutan de forma independiente.
- Pueden seguir rutas distintas.
•
Son más robustas.
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Enrutamiento
„
El algoritmo de enrutamiento es el software de la
capa de red encargado de decidir la línea de salida
por la que se transmitirá un paquete de entrada.
• Sin conexión (datagramas): debe hacerse cada vez que
•
•
llega un paquete de entrada, dado que la mejor ruta
podría haber cambiado desde la última vez.
Con conexión (CV): debe hacerse al establecer (abrir)
el CV; los paquetes siguen la ruta establecida.
En ambos casos es deseable: corrección, sencillez,
robusted, estabilidad, equitatividad y optimalidad.
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Enrutamiento
„
Equitatividad y optimalidad
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Congestionamiento
„
Demasiados paquetes presentes en la subred.
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Congestionamiento
„
Razones por las que se produce:
• Llegada de paquetes por varias líneas de entrada y
•
•
„
todos necesitan la misma línea de salida, se genera un
cola.
Procesadores lentos
Realimentación
Control de congestionamiento frente a control de
flujo.
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NIVEL DE RED EN INTERNET
„
En el nivel de red, Internet puede verse como un conjunto de subredes,
o sistemas autónomos (AS) interconectados.
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NIVEL DE RED EN INTERNET
„
Objetivo: el envío de datagramas de origen a
destino, proporcionando un medio mejor.
„
El protocolo IP es el protocolo de nivel de red y es
el que mantiene unida la red Internet.
„
Comunicación en Internet: toma corrientes de
datos del nivel de transporte y las divide en
datagramas (hasta 64Kbytes, en la práctica 1500 bytes).
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Internet Protocol
(IP)
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Direcciones IP
„
Son los SAP de nivel de red.
Una dirección unicast es ÚNICA
La dirección IP son 4 bytes o 32 bits.
„
Notación decimal con puntos
„
„
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Direcciones IP
„
Direccionamiento con clases de direcciones
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Direcciones IP
„
Clases:
Determina la clase
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Direcciones IP
„
Clases
• Márgenes de direcciones
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Direcciones IP
„
Dirección de red
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23
Direcciones IP
„
Direcciones especiales
127.0.0.1 localhost
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Direcciones IP especiales
„
Broadcast directo o distante
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Direcciones IP especiales
„
Broadcast (limitado)
• No sale de la red: “Tormenta de broadcast”
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Direcciones IP especiales
„
Esta red / este host
• Cuando no sabe la dirección propia
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Direcciones IP especiales
„
“Esta red/un host”
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Direcciones IP especiales
„
Loopback-bucle.
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Direcciones IP
„
Direcciones privadas
• No se rutan.
- A 10.0.0.x
- B 172.16.x.y a 172.31.x.y
- C 192.168.0.x a 192.168.255.x
y los broadcast. 255.255.255.255
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Direcciones IP
„
Ejemplo de red compleja
• Los routers tienen una IP por interfaz.
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Direcciones IP
„
Direcciones multicast
• Hay direcciones reservadas
• Ejem. 224.0.0.0 a 224.0.0.11
-
224.0.0.9 Routers RIP2
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Subredes
Modelo con dos niveles: red y host
¿ como subdividirlo?
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Subredes
„
„
Modelo con tres niveles:
Red/subred/host
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Subredes
„
„
Se marca un nuevo campo: subred
La red se organiza en subredes: 141.14.2.0
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Subredes
„
La mascara determina la separación entre subred y
host
Mascara
por defecto
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Subredes
„
Aritmética con mascaras
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Subredes
„
Dirección 200.45.34.56 y máscara 255.255.240.0
Dirección 200.45.34.56
11001000 00101101 00100010 00111000
AND Máscara 255.255.240.0
11111111 11111111 11110000 00000000
11001000 00101101 00100000 00000000
La dirección de la subred es 200.45.32.0.
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Subredes
„
Mascaras posibles
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Subredes
„
„
„
„
Los campos de red, subred o host con todo a 1 ó 0 son
direcciones especiales.
La IP de un host no pude ser una dirección especial.
Son 2 combinaciones reservadas.
Las combinaciones posibles con n bit son:
2 −2
n
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Subredes
T4. Nivel de red (4º)
41
Subredes
„
Subredes en clase A (ejemplo)
T4. Nivel de red (4º)
42
Subredes
„
Subredes en clase A (ejemplo)
T4. Nivel de red (4º)
43
Subredes
„
Subredes en clase A (ejemplo)
T4. Nivel de red (4º)
44
Subredes
„
Subredes en clase B (ejemplo)
T4. Nivel de red (4º)
45
Subredes
„
Subredes en clase B (ejemplo)
T4. Nivel de red (4º)
46
Subredes
„
Subredes en clase B (ejemplo)
T4. Nivel de red (4º)
47
Subredes
„
Subredes en clase C (ejemplo)
T4. Nivel de red (4º)
48
Subredes
„
Subredes en clase C (ejemplo)
T4. Nivel de red (4º)
49
Subredes
„
Subredes en clase C (ejemplo)
T4. Nivel de red (4º)
50
Subredes
„
Sub sub redes
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IP
„
Cabecera IP
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IP
„
„
„
Versión: (4bits) registro del protocolo al que pertenece el
datagrama. Versión 4 ó IPv4 y Versión 6 ó IPv6
HLEN: (4bits) longitud cabecera en palabras de 32 bits
(5≤HLEN≤15).
Tipo de servicio
•
•
•
•
Voz: velocidad frente a precisión
Datos: transmisión sin errores frente a velocidad
Contiene de izquierda a derecha:
- Precedencia, es una prioridad (0:normal a 7:paquete de control)
- Indicadores: D:retardo; T:rendimiento; R:confiabilidad
Poco utilizado en la actualidad.
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IP
„
Longitud total
• Mínima MTU
• Máxima MTU
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( típica 1500 bytes)
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IP
„
El IP encapsula entre otros:
„
La longitud del paquete a encapsular puede
superar la MTU!!!!
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55
IP
„
Fragmentación (y desfragmentación).
„
Fragmentación de la fragmentación
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IP
„
Fragmentación (y desfragmentación).
T4. Nivel de red (4º)
57
IP
„
DFlag: no fragmentar;
orden para que los enrutadores no fragmenten el datagrama.
„
MFlag: más fragmentos;
todos los fragmentos tienen este bit a 1, excepto el último que es 0.
„
Identificación:
Valor que comparten todos los fragmentos.
„
Desplazamiento del fragmento:
Para ordenar los fragmentos.
Desplazamiento del fragmento en bytes /8.
El campo tiene 13 bits, luego 8192 fragmentos máximo.
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IP
„
Fragmentación Ejemplo1
Sin fragmentar
Fragmentar en 3 paquetes
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IP
„
Fragmentación Ejemplo continuación
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60
IP
„
„
„
„
Tiempo de vida: TTL contador que limita la vida
de un paquete (máximo 255 seg); debe
disminuirse en cada salto; si llega a cero se avisa
al host de origen.
Protocolo: nivel de transporte al que debe
entregarse el datagrama (TCP, UDP, …).
Suma de comprobación de la cabecera: sumar
todas las medias palabras (C1) y obtener el C1 del
resultado; se supone que es cero cuando llega.
Dirección de origen y destino: indican el número
de red y de host.
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IP
„
CHECKSUM (RFC 1071)
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IP
„
Opciones permite ampliaciones, son de longitud
variable; comienzan con un código de un byte que
indica la opción; se rellena para completar
múltiplos de 4 bytes.
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63
IP
„
Opciones
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IP: Protocolos auxiliares
„
Son:
• ARP
• RARP
• ICMP
• IGMP (Internet Group Management Protocol)
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ARP y RARP
„
„
ARP Address resolution protocol
RARP Reverse address resolution protocol
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ARP
„
Funcionalidad
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ARP
„
Formato de paquete ARP
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68
ARP
„
ARP encapsulado en trama Ethernet
FF:FF:FF:FF:FF:FF Si es REQUEST
UNICAST
SI es REPLY
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69
ARP
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70
ARP
„
ARP-PROXY
Reply
T4. Nivel de red (4º)
71
ARP
„
„
La tabla arp-caché evita repetir peticiones
Olvido de direcciones no usadas.
Tabla caché ARP
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Uso ARP
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RARP
„
Funcionalidad
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74
RARP
„
Formato de paquete RARP
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75
RARP
„
RARP encapsulado en trama Ethernet
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IP: Protocolos auxiliares
„
Internet Control Message Protocol (ICMP)
Se encapsula dentro de un IP
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ICMP
„
Protocolo de control de mensajes (ICMP; RFC 792)
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ICMP
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IGMP
Internet Group Management Protocol
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CLASSLESS ADDRESSING
Slash notation
Slash notation is also called CIDR
notation.
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CLASSLESS ADDRESSING
A block in classes A, B, and C can easily be
represented in slash notation as
A.B.C.D/ n
where n is either
8 (class A)
16 (class B), or
24 (class C).
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IPv6 y ICMPv6
Formato de la cabecera
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IPv6 y ICMPv6
IPv6 ADDRESSES
pasa de 4 a 16 bytes
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IPv6 y ICMPv6
IPv6 ADDRESSES
Abreviar con ceros consecutivos
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