Comunicación de datos. IP, ARP, subredes, reenvío de paquetes, construcción de tablas de ruteo

Algunas preguntas
¿Cómo se relaciona lo visto hasta ahora con Internet?
¿Qué es esa dirección IP que se configura cuando quiero tener acceso a una red? Y la máscara?
¿Cómo se relacionan todos estos elementos con Ethernet?

TCP/IP
Conjunto de Protocolos utilizados en Internet.

Proceso usuario
APLICACION
PRESENTACION
SESION
TRANSPORTE
RED
ENLACE
FISICA
ARP
Interface
RARP
ICMP
IP
IGMP
(Gp:) TCP

UDP
Proceso usuario
IEEE 802.2 ETHERNET ATM X.25 SLIP PPP
Link layer
Internet layer
Transport layer
Processs/Application
layer
OSI/ISO
TCP/IP
(Gp:) FTP

(Gp:) SSH

(Gp:) SNMP

(Gp:) DNS

(Gp:) DHCP

(Gp:) HTTP

TCP/IP – Resumen
Link Layer: Contiene toda la funcionalidad para enviar una trama de bits sobre un medio físico a otro sistema. A su vez organiza los datos a enviar en una unidad de datos llamada frame y se encarga de su envío a un equipo adyacente.
Network Layer: Envía datos en la forma de paquetes desde un origen a un destino, a lo largo de tantos vínculos como sea necesario aunque los mismos no sean adyacentes
Transport Layer: Referido al envío de información entre procesos.
Application Layer: Referido a diferencias en representaciones internas de datos, interfaces de usuario y otros requerimientos del mismo

Dirección física o MAC
MAC (Media Access Control)
Es un número único asignado a cada tarjeta de red.
48 bits. 24 bits asignados por la IEEE al fabricante (OUI). 24 bits asignados por el fabricante como número de serie.
En la mayoría de los casos no se necesita conocerla, salvo para hacer filtrado en redes wireless por dir MAC.
Comandos en Windows IPCONFIG /ALL y GETMAC.

Direcciones IP – Introducción
Identifican unívocamente un punto de acceso (interfaz) a la red y tienen un significado global en Internet. Un router tiene varias.

Son números de 32 bits, expresados en notación decimal con puntos, byte a byte (p.ej. 123.3.45.77).

Para facilidad de los usuarios, se define un mapping estático de las direcciones IP con nombres "mas legibles" para las personas (DNS – Domain Name Server).

Direcciones IP – Introducción
Esquema jerárquico, constan de una parte que indica de qué red física se trata, y otra que indica la interface o punto de conexión a la red (host).

El componente RED de la dirección IP se utiliza para ubicar la red física de destino (ruteo) y el componente HOST se utiliza para identificar la interfaz dentro de esa red física

Las direcciones IP son identificadores en una red virtual; en última instancia deben ser mapeadas a direcciones físicas de las distintas subredes (X.25, Ethernet, etc.). Este proceso se denomina resolución de direcciones.

Evolución: subnetting y classless addressing.

(Gp:) RED
(Gp:) HOST

Direcciones IP – Introducción
(Gp:) Clase
(Gp:) A
(Gp:) B
(Gp:) C
(Gp:) D
(Gp:) E
(Gp:) 8
(Gp:) 16
(Gp:) 24
(Gp:) 0
(Gp:) 32
(Gp:) 0 RED
(Gp:) HOST
(Gp:) HOST
(Gp:) HOST
(Gp:) HOST
(Gp:) HOST
(Gp:) HOST
(Gp:) RED
(Gp:) RED
(Gp:) RED
(Gp:) 10
(Gp:) 110
(Gp:) 1110
(Gp:) 11110
(Gp:) RED
(Gp:) RED
(Gp:) ID GRUPO MULTICAST
(Gp:) E X P E R I M E N T A L
(Gp:) 0.0.0.0 a 127.255.255.255
(Gp:) 128.0.0.0 a 191.255.255.255
(Gp:) 192.0.0.0 a 223.255.255.255
(Gp:) 224.0.0.0 a 239.255.255.255
(Gp:) 240.0.0.0 a 247.255.255.255
(Gp:) Formato
(Gp:) Rango
(Gp:) Redes/Hosts
(Gp:) 126/16.777.214
(Gp:) 16.382/65.534
(Gp:) 2.097.150/254

Direcciones IP No asignables
La dirección 255.255.255.255 se utiliza para indicar broadcast en la propia red.
La dirección 0.0.0.0 identifica al host actual.
Las direcciones con el campo host todo a ceros identifican redes.
La dirección con el campo host todo a unos se utiliza como dirección broadcast dentro de la red.
La dirección con el campo red todo a ceros identifica a un host en la propia red.
La dirección 127.0.0.1 se utiliza para pruebas loopback.
Las redes 127.0.0.0, 128.0.0.0, 191.255.0.0, 192.0.0.0 y el rango de 240.0.0.0 en adelante (clase E) están reservados y no deben utilizarse.
Las redes 10.0.0.0 (clase A), 172.16.0.0 a 172.31.0.0 (clase B) y 192.168.0.0 a 192.168.255.0 (clase C) están reservadas para redes privadas ('intranets') por el RFC 1918.

Direcciones IP – Ejemplo
(Gp:) eth0
(Gp:) eth0
(Gp:) eth0
(Gp:) eth1
(Gp:) sl0
(Gp:) eth0
(Gp:) eth0
(Gp:) eth0
(Gp:) eth1
(Gp:) eth0
(Gp:) sl0
(Gp:) RED 202.2.2.0
(Gp:) RED 202.2.4.0
(Gp:) RED 202.2.3.0
(Gp:) 202.2.4.2
(Gp:) 202.2.4.1
(Gp:) 202.2.3.2
(Gp:) 202.2.3.4
(Gp:) 202.2.3.3
(Gp:) 202.2.3.1
(Gp:) 202.2.2.3
(Gp:) 202.2.2.2
(Gp:) 202.2.2.1
(Gp:) 202.2.9.1
(Gp:) 202.2.9.2
(Gp:) INTERNET
(Gp:) HOST A
(Gp:) HOST B
(Gp:) HOST C
(Gp:) HOST D
(Gp:) HOST E
(Gp:) ROUT. X
(Gp:) ROUT. Y

De MAC a IP (ARP)
ARP (Address Resolution Protocol) tiene como misión precisamente traducir la dirección IP de una máquina a la dirección física del adaptador de red.
Internet está basado en direcciones IP.
Ethernet está basado en direcciones MAC.

11
Funcionamiento

Un Equipo envía un ARP Request en broadcast preguntando por la dirección física de una determinada IP.
Le responde el equipo que tiene esa IP con un ARP Reply que le informa la dirección física.
Debido a que enviar ARP Request/Reply para cada paquete IP introduce demasiado overhead, cada host mantiene una tabla ARP donde cada entrada expira después de 20 minutos.

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Esquema
ARP Request de Argon:
Source hardware address: 00:a0:24:71:e4:44Source protocol address: 128.143.137.144Target hardware address: 00:00:00:00:00:00Target protocol address: 128.143.137.1
ARP Reply desde Router137:
Source hardware address: 00:e0:f9:23:a8:20 Source protocol address: 128.143.137.1 Target hardware address: 00:a0:24:71:e4:44Target protocol address: 128.143.137.144