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lunes, 23 de agosto de 2010

Capitulo 6 - Direccionamiento de la red: IPv4


Ip es el protocolo de la capa de red encargado del direccionamiento de los paquetes. Este consta de 32 bits, divididos en 4 octetos, lo cual definirá la porción de red que pertenece a los host o a la red.

Estructura de una Direccion IPv4

Dentro de los dispositivos, la lógica digital es aplicada para su interpretación. Para quienes formamos parte de la red humana, una serie de 32 bits es difícil de interpretar e incluso más difícil de recordar. Por lo tanto, representamos direcciones IPv4 utilizando el formato decimal punteada.

Punto Decimal

Los patrones binarios que representan direcciones IPv4 son expresados con puntos decimales separando cada byte del patrón binario, llamado octeto, con un punto.

10101100000100000000010000010100

es expresada en puntos decimales como

172.16.4.20

Porciones de red y de host

En cada dirección IPv4, alguna porción de los bits de orden superior representa la dirección de red. En la Capa 3, se define una red como un grupo de hosts con patrones de bits idénticos en la porción de dirección de red de sus direcciones.

Notación de posición

El Aprendizaje de la notación de posición para convertir binario a decimal requiere una comprensión de los fundamentos matemáticos de un sistema de numeración llamado notación de posición. Notación de posición significa que un dígito representa diferentes valores según la posición que ocupa.

Conversion de Binario a Decimal

Sistema de numeración binaria

En el sistema de numeración binaria la raíz es 2. Por lo tanto, cada posición representa potencias incrementadas de 2. En números binarios de 8 bits, las posiciones representan estas cantidades:

2^7 2^62^5 2^4 2^32^2 2^1 2^0

128 64 32 16 8 4 2 1

El sistema de numeración de base 2 tiene solamente dos dígitos: 0 y 1.

Conversión de Decimal a Binario


Tipos de direcciones de una red IPv4

Dirección de red: la dirección en la que se hace referencia a la red.

Dirección de broadcast: una dirección especial utilizada para enviar datos a todos los hosts de la red.

Direcciones host: las direcciones asignadas a los dispositivos finales de la red.

En una red IPv4, los hosts pueden comunicarse de tres maneras diferentes:

Unicast: el proceso por el cual se envía un paquete de un host a un host individual.

Broadcast: el proceso por el cual se envía un paquete de un host a todos los hosts de la red.

Multicast: el proceso por el cual se envía un paquete de un host a un grupo seleccionado de hosts.

Direcciones Publicas y Privadas

Direcciones privadas
existen bloques de direcciones que se utilizan en redes que requieren o no acceso limitado a Internet.

Los bloques de direcciones privadas son:
10.0.0.0 a 10.255.255.255 (10.0.0.0 /8)
172.16.0.0 a 172.31.255.255 (172.16.0.0 /12)
192.168.0.0 a 192.168.255.255 (192.168.0.0 /16)

Bloques de clase A

Se diseñó un bloque de direcciones de clase A para admitir redes extremadamente grandes con más de 16 millones de direcciones host. Las direcciones IPv4 de clase A usaban un prefijo /8 fijo, donde el primer octeto indicaba la dirección de red. Los tres octetos restantes se usaban para las direcciones host.

Bloques de clase B

El espacio de direcciones de clase B fue diseñado para satisfacer las necesidades de las redes de tamaño moderado a grande con más de 65.000 hosts. Una dirección IP de clase B usaba los dos octetos de orden superior para indicar la dirección de red. Los dos octetos restantes especificaban las direcciones host. Al igual que con la clase A, debía reservarse espacio de direcciones para las clases de direcciones restantes.

Bloques de clase C

El espacio de direcciones de clase C era la clase de direcciones antiguas más comúnmente disponible. Este espacio de direcciones tenía el propósito de proporcionar direcciones para redes pequeñas con un máximo de 254 hosts.

Asignación de direcciones dentro de una red

Como ya se ha explicado, los hosts se asocian con una red IPv4 por medio de una porción de red en común de la dirección. Dentro de una red, existen diferentes tipos de hosts.

Algunos ejemplos de diferentes tipos de hosts son:
  • Dispositivos finales para usuarios.
  • Servidores y periféricos.
  • Hosts a los que se accede desde Internet.
  • Dispositivos intermediarios.

El papel de ISP

La mayoría de las compañías u organizaciones obtiene sus bloques de direcciones IPv4 de un ISP. Un ISP generalmente suministrará una pequeña cantidad de direcciones IPv4 utilizables (6 ó 14) a sus clientes como parte de los servicios. Se pueden obtener bloques mayores de direcciones de acuerdo con la justificación de las necesidades y con un costo adicional por el servicio.



lunes, 16 de agosto de 2010

Capitulo 5 - Capa de Red del modelo OSI

A continuacion hablaremos sobre la capa de red del modelo OSI. Podemos decir que los protocolos de la capa de Red del modelo OSI especifican el direccionamiento y los procesos que permiten que los datos de la capa de Transporte sean empaquetados y transportados.

En este abarcaremos temas como:
  • Identificar la función de la capa de Red,
  • Protocolo de Internet (IP)
  • Los principios utilizados para guiar la división o agrupamiento de dispositivos en redes.
  • Direccionamiento jerárquico de dispositivos
  • fundamentos de rutas, direcciones de próximo salto y envío de paquetes a una red destino.
Para realizar este transporte de extremo a extremo la Capa 3 utiliza cuatro procesos básicos:
  • direccionamiento,
  • encapsulamiento,
  • enrutamiento , y
  • desencapsulamiento.

  • Direccionamiento
Primero, la Capa de red debe proveer un mecanismo para direccionar estos dispositivos finales.
  • Encapsulación
Segundo, la capa de Red debe proveer encapsulación. Los dispositivos no deben ser identificados sólo con una dirección; las secciones individuales, las PDU de la capa de Red, deben, además, contener estas direcciones.
  • Enrutamiento
Luego, la capa de red debe proveer los servicios para dirigir estos paquetes a su host destino. Los host de origen y destino no siempre están conectados a la misma red.
  • Desencapsulamiento
Finalmente, el paquete llega al host destino y es procesado en la Capa 3. El host examina la dirección de destino para verificar que el paquete fue direccionado a ese dispositivo.


Protocolos de capa de Red

Los protocolos implementados en la capa de Red que llevan datos del usuario son:
  • versión 4 del Protocolo de Internet (IPv4),
  • versión 6 del Protocolo de Internet (IPv6),
  • intetercambio Novell de paquetes de internetwork (IPX),
  • AppleTalk, y
  • servicio de red sin conexión (CLNS/DECNet).
Rol del IPv4

La versión 4 de IP (IPv4) es la versión de IP más ampliamente utilizada. Es el único protocolo de Capa 3 que se utiliza para llevar datos de usuario a través de Internet y es el tema de CCNA. Por lo tanto, será el ejemplo que usamos para protocolos de capa de Red en este curso.

Características básicas de IPv4:
  • Sin conexión: No establece conexión antes de enviar los paquetes de datos.
  • Máximo esfuerzo (no confiable): No se usan encabezados para garantizar la entrega de paquetes.
  • Medios independientes: Operan independientemente del medio que lleva los datos.

No confiable significa simplemente que IP no tiene la capacidad de administrar ni recuperar paquetes no entregados o corruptos.

IPv4 y IPv6 operan independientemente de los medios que llevan los datos a capas inferiores del stack del protocolo. Como se muestra en la figura, cualquier paquete IP individual puede ser comunicado eléctricamente por cable, como señales ópticas por fibra, o sin cables como las señales de radio.

Encabezado de paquete IPv4

Este curso considerará estos 6 campos clave:
  • dirección IP origen,
  • dirección IP destino,
  • tiempo de existencia (TTL),
  • tipo de servicio (ToS),
  • protocolo, y
  • desplazamiento del fragmento.
Dirección IP destino

El campo de Dirección IP origen contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección de host de capa de red de origen del paquete.

Tiempo de vida

El tiempo de vida (TTL) es un valor binario de 8 bits que indica el tiempo remanente de "vida" del paquete. El valor TTL disminuye al menos en uno cada vez que el paquete es procesado por un router (es decir, en cada salto).

Protocolo

Este valor binario de 8 bits indica el tipo de relleno de carga que el paquete traslada. El campo de protocolo permite a la Capa de red pasar los datos al protocolo apropiado de la capa superior.

Los valores de ejemplo son:

01 ICMP,
06 TCP, y
17 UDP.

Tipo de servicio

El campo de tipo de servicio contiene un valor binario de 8 bits que se usa para determinar la prioridad de cada paquete. Este valor permite aplicar un mecanismo de Calidad del Servicio (QoS) a paquetes de alta prioridad, como aquellos que llevan datos de voz en telefonía.

Desplazamiento de fragmentos

Como se mencionó antes, un router puede tener que fragmentar un paquete cuando lo envía desde un medio a otro medio que tiene una MTU más pequeña.

Señalizador de Más fragmentos

El señalizador de Más fragmentos (MF) es un único bit en el campo del señalizador usado con el Desplazamiento de fragmentos para la fragmentación y reconstrucción de paquetes.

Señalizador de No Fragmentar

El señalizador de No Fragmentar (DF) es un solo bit en el campo del señalizador que indica que no se permite la fragmentación del paquete.

División de redes

En lugar de tener todos los hosts conectados en cualquier parte a una vasta red global, es más práctico y manejable agrupar los hosts en redes específicas. Históricamente, las redes basadas en IP tienen su raíz como una red grande.

as redes pueden agruparse basadas en factores que incluyen:
  • ubicación geográfica,
  • propósito, y
  • propiedad.

martes, 10 de agosto de 2010

Capitulo 4 - Capa de transporte del modelo OSI

PDU: (Unidad de datos del protocolo).

En este capitulo trataremos sobre la Capa de Transporte del modelo OSI.

La función principal de la capa de Transporte es administrar los datos de aplicación para las conversaciones entre hosts.

La capa de Transporte es responsable de la transferencia de extremo a extremo general de los datos de aplicación.

Propósito de la capa de Transporte

La capa de Transporte permite la segmentación de datos y brinda el control necesario para reensamblar las partes dentro de los distintos streams de comunicación. Las responsabilidades principales que debe cumplir son:
  • seguimiento de la comunicación individual entre aplicaciones en los hosts origen y destino,
  • segmentación de datos y gestión de cada porción,
  • reensamble de segmentos en flujos de datos de aplicación, e
  • identificación de las diferentes aplicaciones.
En la capa de Transporte, cada conjunto de secciones en particular que fluyen desde una aplicación de origen a una de destino se conoce como conversación.

Control de las Conversaciones

Segmentación y reensamblaje: La capa de Transporte divide los datos de aplicación en bloques de datos de un tamaño adecuado. En el destino, la capa de Transporte reensambla los datos antes de enviarlos a la aplicación o servicio de destino.

Multiplexación de conversaciones: Pueden existir varias aplicaciones o servicios ejecutándose en cada host de la red. A cada una de estas aplicaciones o servicios se les asigna una dirección conocida como puerto para que la capa de Transporte pueda determinar con qué aplicación o servicio se identifican los datos.

Establecimiento de una sesión: La capa de Transporte puede brindar esta orientación a la conexión creando una sesión entre las aplicaciones.

Entrega confiable: La capa de Transporte puede asegurar que todas las secciones lleguen a destino al contar con el dispositivo de origen para volver a transmitir los datos que se hayan perdido.

Entrega en el mismo orden: Al numerar y secuenciar los segmentos, la capa de Transporte puede asegurar que los mismos se reensamblen en el orden adecuado.

Direccionamiento del Puerto:

Los números de puerto se asignan de varias maneras, en función de si el mensaje es una solicitud o una respuesta. Mientras que los procesos en el servidor poseen números de puertos estáticos asignados a ellos, los clientes eligen un número de puerto de forma dinámica para cada conversación.

Puertos bien conocidos: (Números del 0 al 1 023): estos números se reservan para servicios y aplicaciones. Por lo general, se utilizan para aplicaciones como HTTP (servidor Web), POP3/SMTP (servidor de e-mail) y Telnet.

Puertos dinámicos o privados: (Números del 49 152 al 65 535): también conocidos como puertos efímeros, suelen asignarse de manera dinámica a aplicaciones de cliente cuando se inicia una conexión.

TCP y UDP

Protocolo de datagramas de usuario (UDP): UDP es un protocolo simple, sin conexión, descrito en la RFC 768. Cuenta con la ventaja de proveer la entrega de datos sin utilizar muchos recursos. Las porciones de comunicación en UDP se llaman datagramas.

Entre las aplicaciones que utilizan UDP se incluyen:
  • sistema de nombres de dominios (DNS),
  • streaming de vídeo, y
  • Voz sobre IP (VoIP).
Protocolo de control de transmisión (TCP): TCP es un protocolo orientado a la conexión, descrito en la RFC 793. TCP incurre en el uso adicional de recursos para agregar funciones. Las funciones adicionales especificadas por TCP están en el mismo orden de entrega, son de entrega confiable y de control de flujo.

Las aplicaciones que utilizan TCP son:
  • exploradores Web,
  • e-mail, y
  • transferencia de archivos
Utilización de los dos protocolos TCP y UDP: Algunas aplicaciones pueden utilizar los dos protocolos: TCP y UDP. Por ejemplo, el bajo gasto de UDP permite que DNS atienda rápidamente varias solicitudes de clientes. Sin embargo, a veces el envío de la información solicitada puede requerir la confiabilidad de TCP.

Establecimiento y Finalización de la conexión TCP

Dentro del encabezado del segmento TCP, existen seis campos de 1 bit que contienen información de control utilizada para gestionar los procesos de TCP. Estos campos son los siguientes:
  • URG: Urgente campo de señalizador significativo,
  • ACK: Campo significativo de acuse de recibo,
  • PSH: Función de empuje,
  • RST: Reconfiguración de la conexión,
  • SYN: Sincronizar números de secuencia,
  • FIN: No hay más datos desde el emisor.