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Introducción a la arquitectura de redes (página 2)




Enviado por Pablo Turmero



Partes: 1, 2

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Puerto: identifica la aplicación
Números de puerto: http://www.iana.org/assignments/port-numbers

Protocolos de internet de la capa de transporte

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UDP_PDU
32 bits
longitud
checksum
La cabecera (T_PCI) solo tiene 4 campos.
La longitud es en bytes y es la de la T_PDU completa, con cabecera.
Nº puerto origen
Nº puerto destino
Datos del nivel
de aplicación
(mensaje)
Formato de la T_PDU
de UDP
T_PCI
T_UD
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TCP: Características RFCs: 793, 1122, 1323, 2018, 2581
Comunicación full duplex:
Flujo de datos bidireccional en la misma conexión
MSS: maximum segment size
Orientado a conexión:
handshaking (intercambio de mensajes de control). Protocolo de inicio de conexión
Control de flujo:
El tx no desborda al rx
Punto a punto:
Un emisor, un receptor
fiable, flujo de datos ordenado:
Sin “límite de mensaje”
Procesamiento en cadena o pipeline:
Control del flujo y la congestión en TCP mediante ventanas
Buffers de Tx y Rx

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Estructura segmentoTCP
(Gp:) Puerto fuente
(Gp:) Puerto dest
(Gp:) 32 bits
(Gp:) Datos de la aplicación
(longitud variable)
(Gp:) Nº secuencia
(Gp:) Nº ACK
(Gp:) Ventana
(Gp:) Puntero urgente
(Gp:) checksum
(Gp:) F
(Gp:) S
(Gp:) R
(Gp:) P
(Gp:) A
(Gp:) U
(Gp:) Long
cab
(Gp:) Sin
uso
(Gp:) Opciones (longitud variable)

URG: datos urgentes

ACK: nºACK
válido
PSH: para pasar datos a la aplicación urgentemente
RST, SYN, FIN:
Establecimiento de la conexión
(reinicio, establecimiento y fin)
Nº bytes
que el rx puede aceptar
Cuenta de los datos por bytes
(no por segmentos)

checksum
(como en UDP)

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Nº de secuencia TCP y ACKs
Host A
Host B
Seq=M, SYN=1
Seq=N, ACK=M+1, SYN=1
Seq=M+1, ACK=N+1
El cliente empieza la apertura activa
El cliente confirma la apertura del servidor
El servidor está en apertura pasiva, empieza conexión y confirma la apertura del cliente
(Gp:) tiempo

Conexión establecida

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La capa de red
Funciones de la capa de red:

Enrutamiento de paquetes
Direccionamiento lógico
Multiplexión
Fragmentación de paquetes

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Protocolo IPv4
Es el protocolo de red más extendido
Direcciones de 32 bits
Parte de red
Parte de host
Las partes de red y host vienen definidas por la máscara de red.
Los primeros x bits están a 1 y definen el número de bits de la parte de red
Los últimos 32-x bits están a 0 y definen el número de bits de la parte de host

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Direcciones especiales IPv4
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Formato de la IP_PDU
P.e. marcas de tiempo,
Registro de la ruta seguida, lista de routers por los que pasar.
ver
longitud
32 bits
Datos del nivel superior
(longitud variable,
en general, T_PDU, TCP
o UDP)
Identificador (16 bits)
Checksum
cabecera
Tiempo de vida
Dirección IP fuente
(4 bits)Versión Protocolo IP
(4 bits) IP Header Length. Longitud cabecera IP (IP_PCI) en palabras de 32 bits
(4 bytes)
Número máximo de saltos (se decrementa en cada router) (1 byte)
Para fragmentación/Reensamblado
Multiplexión/
Demultiplexión
IHL
Tipo de Servicio
Prioridad de la R_UD
flags
Offset del fragmento
Protocolo
Dirección IP destino
Opciones (si hay)
¿Cuánta PCI se añade con TCP/IP a los A_UD?
20 bytes de TCP
20 bytes de IP
= 40 bytes
+ nº bytes A_PCI
IP_PCI
IP_UD
Nº total bytes IP_PDU

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Tabla de enrutamiento (host)
¿IP de la estación?
¿Máscara de red? ¿Id de la red?
¿Dirección MAC de la tarjeta?
¿Puerta de enlace predeterminada?
¿PS para 10.10.63.20?
¿PS para 150.214.141.120?
¿MAC para 10.10.63.255?

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Tabla de enrutamiento (router)

RED 2
Router 1
192.1.1.2
192.1.2.1
192.1.2.2
192.1.1.1
192.1.1.3

192.1.2.3
192.1.2.63

192.1.1.31
E0
E1

RED 1

RED 3

192.1.3.2
192.1.3.127
192.1.3.1
Router 2
E2
E0
E1
192.1.4.2
192.1.4.1
Al recibir un paquete, el router realiza la operación AND entre la dirección IP destino y las distintas máscaras de red de la tabla de enrutamiento del router, enviando el paquete por la interfaz que venga reflejada en esta.

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Diferencia entre direcciones lógicas (IP) y físicas (MAC)
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Socket
Un proceso envía/recibe mensajes a/de su socket
Un socket queda identificado por:
Dirección IP.
Número de puerto.

Ejemplos nº puerto:
HTTP: puerto 80
DNS: puerto 53
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LAN (Local Area Network)
Las redes de área local son la tecnología de red más utilizada.
Permiten conectar los sistemas finales y routers dentro del dominio de broadcast.
Las normas LAN más utilizadas son:
802.3 conocida como Ethernet.
802.11 conocida como WI-FI (WLAN, Wireless LAN).

El nivel de enlace está subdivido en dos subniveles:
LLC (Link Layer Control, control del enlace lógico) . Realiza las funciones de control de flujo y corrección de errores.
MAC (Medium Access Control, control de acceso al medio). Realiza las funciones de sincronismo de trama, detección de errores, control acceso al medio y direccionamiento.
Hasta el subnivel MAC está implementado en la interfaz de red (tarjeta de red, NIC).
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Direcciones MAC
Tienen un tamaño de 48 bits.
Ejemplo: 1B:03:F2:45:78:25
Existen tres tipos de direcciones MAC:
Unicast: Sirven para enviar E_PDUs a un único destino.
Todos las interfaces de red tienen asignada una de fábrica.
Broadcast: Usada como destino, sirve para enviar E_PDUs a todos los nodos del dominio de broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF).
Multicast: Usada como destino, sirve para enviar E_PDUs a un grupo de nodos del dominio de broadcast.
Configurables. Tienen un 1 en el bit menos significativo del primer byte de la dirección MAC.

IEEE administra la asignación de direcciones MAC unicast que vienen de fábrica.
a cada fabricante se le asigna una porción de direcciones MAC (para asegurar direcciones únicas).
Es posible cambiar la dirección MAC que viene de fábrica.
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Estándares
Normas LAN/MAN

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MAC_PDU (trama)
1 byte
7 bytes con 10101010.
1 byte (el último) con 10101011.
La MTU de Ethernet es 1500 bytes
Nota
Valor inferior o igual a 1500 significado longitud:
– Indica nº de bytes de MAC_UD
– Hay subnivel LLC.
Valor superior o igual a 1536 significado tipo:
Multiplexión y demultiplexión

Datos del nivel superior, en general IP, ARP o LLC.
Si el número de bytes de MAC_UD es inferior a 46 se rellena con bytes a 0.

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VLAN
Introducción:
Las LANs institucionales modernas suelen presentar topología jerárquica
Cada grupo de trabajo posee su propia LAN conmutada
Las LANs conmutadas pueden interconectarse entre sí mediante una jerarquía de conmutadores

A
B
S1
C
(Gp:) D
(Gp:) E
(Gp:) F
(Gp:) S2
(Gp:) S4
(Gp:) S3
(Gp:) H
(Gp:) I
(Gp:) G

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VLAN
Inconvenientes:
Falta de aislamiento del tráfico
Tráfico de difusión
Limitar tráfico por razones de seguridad y confidencialidad
Uso ineficiente de los conmutadores
Gestión de los usuarios

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VLAN
VLAN:
VLAN basada en puertos
División de puertos del conmutador en grupos
Cada grupo constituye una VLAN
Cada VLAN es un dominio de difusión
Gestión de usuario -> Cambio de configuración del conmutador

A
B
C
D
E
F
G
H
I
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VLAN
VLAN:
¿Cómo enviar información entre grupos?
Conectar puerto del conmutador VLAN a router externo
Configurar dicho puerto como miembro de ambos grupos
Configuración lógica -> conmutadores separados conectados mediante un router
Normalmente los fabricantes incluyen en un único dispositivo conmutador VLAN y router

A
B
C
D
E
F
G
H
I
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VLAN
VLAN:
Localización diferente
Miembros de un grupo se encuentran en edificios diferentes
Necesario varios conmutadores
Conectar puertos de grupos entre conmutadores -> No escalable

A
B
C
D
E
F
G
H
I
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VLAN
VLAN:
Localización diferente
Troncalización VLAN (VLAN Trunking)
Puerto troncal pertenece a todas las VLANs
¿VLAN Destino de la trama? -> formato de trama 802.1Q

A
B
C
D
E
F
G
H
I
Enlace
troncal
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VLAN
IEEE 802.1Q:
IEEE 802.3 (Ethernet)

IEEE 802.1Q
Dir.
Destino
Datos
Preambulo
Dir.
Origen
Tipo
CRC
Dir.
Destino
Datos
Preambulo
Dir.
Origen
Tipo
CRC nuevo
TPID
TCI
Información de control de etiquetado
Identificador de protocolo de etiquetado
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VLAN
VLAN:
VLAN basada en MAC (nivel 2)
El administrador de red crea grupos VLAN basados en rangos de direcciones MAC
El puerto del conmutador se conecta a la VLAN correspondiente con la dirección MAC del equipo asociado
VLAN nivel 3
Basada en direcciones de red IPv4 o IPv6
Basada en protocolos de red (Appletalk, IPX, TCP/IP)

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