Este curso abarca los conocimientos necesarios para configurar y administrar una red con salida a Internet basada en servidores Windows NT y clientes Windows 98.
Pues para los que inician en temas de redes, esta paginas le es útil...
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http://www.saulo.net/pub/redes/index.html#4Curso de red local.
INDICE DE CONTENIDOS
Intro y Conceptos sobre redes locales
¿Qué es una red local?............................................ 2
Topología de red ...................................................... 3
Protocolos de arbitraje ............................................ 5
El asunto del cableado
Pares trenzados ........................................................ 7
Coaxial ....................................................................... 8
Fibra óptica ............................................................... 9
Las Tarjetas
Interconexión de redes locales
Hubs y Switchs ......................................................... 10
Bridges ...................................................................... 11
Routers ...................................................................... 16
Gateways ................................................................... 18
Arquitectura TCP/IP
Protocolo IP .............................................................. 19
Direcciones IP .......................................................... 20
Ejemplos ................................................................... 21
Protocolos de ruteo ................................................. 23
“” de resolución de direcciones ................ 25
Mensajes de error .................................................... 26
Protocolos de datagrama de usuario .................... 27
Diagramación de una Red Local ............................ 28
APENDICES
- El modelo de referencia OSI
- Sistema de cableado PDS
- Estandares de Redes
Ethernet
Token Ring
1) INTRODUCCION
Una de las definiciones que más me gustan sobre la naturaleza de una red local, en adelante REL, es la de identificarla como un sistema de transmisión de datos que permite compartir recursos e información por medio de ordenadores o redes de ordenadores.
Como tal, consta de un soporte físico que abarca cableado y placas adicionales en las computadoras, y un conjunto de programas que forma el sistema operativo de red.
Ventajas de las REL
• Aumento de la productividad
• Reducción de costes de equipo
• Aumento del nivel de comunicación
• Simplicidad de gestión
1.1 Tipos de redes
Por la relación que hay entre sus miembros, las redes se subdividen en dos grandes grupos: las redes con servidor y las entre pares.
En una "red basada en un servidor", los recursos a compartir se centralizan en una máquina denominada "servidor ". Las demás máquinas, denominadas "estaciones de trabajo", usan principalmente recursos del servidor. En Todas estas maquinas el usuario debe iniciar sesion, es decir, autentificarse mediante una cuenta dada de alta en el servidor.Este puede ser "dedicado" o "no dedicado". En el segundo, la máquina que funciona como servidor, lo hace también como estación de trabajo.
En una "red entre pares " cualquier estación puede ofrecer recursos para compartir. Las que no ofrecen recursos se llaman "clientes" y las que lo hacen "anfitrión/cliente".
Las ventajas y desventajas de un tipo de red frente al otro, son los derivados de la centralización de recursos. En general, las redes importantes tienden a ser basadas en servidores dedicados, los que presentan las siguientes ventajas:
• un servidor dedicado tiene más capacidad de trabajo que una máquina que opera además como estación.
• ofrece más seguridad contra accesos no autorizados tener la información centralizada que distribuida.
• Al administrador del sistema se le facilita mucho su trabajo si la red está centralizada.
• es más práctico para hacer actualizaciones de programas y copias de respaldo la centralización de archivos.
• cuando una estación de una red entre pares ofrece recursos para compartir, le queda menos memoria libre que cuando sólo usa los de otras estaciones.
Las redes entre pares suelen presentar las siguientes ventajas:
• sistema operativo de menor costo.
• es mucho más fácil reconfigurar este tipo de sistemas.
1.2 Topología de las Redes Locales
La topología de las REL la define el hardware. Hay tres topologías básicas:
1.2.1) Estrella
Se la llama así pues hay un “centro” llamado concentrador hacia el cual convergen todas las líneas de comunicación. Cada máquina tiene un enlace exclusivo con el .
1.2.2) Bus
En esta topología hay un cable que recorre todas las máquinas sin formar caminos cerrados ni tener bifurcaciones. Eléctricamente, un bus equivale a un nodo pues los transceptores de todas las máquinas quedan conectados en paralelo. A los efectos de mantener la impedancia constante en el cableado de la red, se deben conectar dos "terminadores" en ambos extremos del cableado de la misma.
1.2.3) Anillo
En este caso, las líneas de comunicación forman un camino cerrado. La información generalmente recorre el anillo en forma unidireccional, cada máquina recibe la información de la máquina previa, la analiza, y si no es para ella, la retransmite a la siguiente.
1.3 Protocolos de arbitraje
Se denomina cuando un equipo accede a la posibilidad de transmitir datos por la red; hay dos formas básicas :
CSMA/CD
En este caso, cualquier máquina puede iniciar una comunicación con sólo verificar que no haya ninguna otra comunicación en el cable ; para ello detecta la presencia de portadora.
La información que se está transmitiendo tarda un cierto tiempo en recorrer la red. Una estación a la que todavía no le llegaron los primeros bits podría iniciar una transmisión basada en que en ese momento no hay señal en los cables de la red.
Un instante después le empezarán a llegar dichos bits, pero como la transmisión ya había comenzado, las estaciones comprendidas entre ambas máquinas recibirán la suma de las dos señales.(fase c). Esto se denomina "colisión". El segundo transmisor debe seguir transmitiendo un tiempo suficiente como para que el primero se entere de la colisión.(fase d). Esta acción recibe el nombre de atascamiento (jamming).
El peor caso de colisión se produce cuando las estaciones están a la mayor distancia posible y la segunda comienza a transmitir justo antes de recibir el primer bit, pues al tiempo de propagación de la señal de la primera estación a la segunda, hay que sumarle el de propagación del atascamiento de la segunda a la primera. La suma de esos tiempos define la "ventana de colisión".
Una vez detectada la colisión, ambas estaciones deben dejar pasar un tiempo determinado aleatoriamente antes de intentar retransmitir. Si se produce otra colisión, se reintenta esperando un tiempo mayor. El tiempo promedio de demora se duplica con cada reintento. Puede haber colisiones múltiples. Es posible que una estación no pueda comunicarse durante mucho tiempo debido a una sucesión de colisiones.
Token passing
Este sistema evita la colisión pues limita el derecho a transmitir a una máquina. Esa máquina se dice que tiene el token. El token va pasando a intervalos fijos de una máquina a otra. La circulación del token de una máquina a la siguiente hace que, desde el punto de vista lógico, toda red basada en tokens sea un anillo. Debe notarse que un anillo lógico no implica un anillo físico. En efecto, si bien IEEE 802.5 emplea un anillo físico, IEEE 802.4 especifica un bus y ARCnet usa una estrella.
Por la red circulan dos tipos de mensajes: los "tokens" y los "frames"
Un token indica que la red está disponible. El token incluye información de prioridad, de forma tal que el control de la red lo pueda tomar sólo una estación con igual o mayor prioridad. Hay un timer que asegura que ninguna estación retenga el token demasiado tiempo. Un frame (marco) es un mensaje que contiene (entre otras cosas) la información que se quiere transmitir, las direcciones de las estaciones transmisora y receptora, y un CRC para manejo de errores.
Comparación entre CSMA/CD y Token passing:
La ventaja del primero es que permite mayor rendimiento, especialmente cuando hay pocas colisiones. Esto ocurre si la mayoría de las transmisiones se originan en la misma máquina o si hay relativamente poco tráfico en la red. Una ventaja del segundo es que puede asegurarse que, independientemente del tráfico en la red, una máquina va a poder transmitir antes de un tiempo predeterminado. Esto tiene dos efectos positivos: uno es que el rendimiento de la red no disminuye tanto al aumentar el tráfico; el otro es en sistemas de control donde es importante asegurarse de que un mensaje llegue a destino antes de que pase cierto tiempo.
Por estas razones, el CSMA/CD es el preferido para oficinas, mientras que el Token passing es preferido para fábricas.
2) EL CABLEADO
Al igual que cuando se construye un edificio se preveen las tomas de corriente, enchufes, interruptores, puntos de luz, etc., el sistema de cableado debe proporcionar un medio fisico para la conexión de un sistema informático completo, independientemente del fabricante del equipo y dispositivos que se elijan en el futuro.
Si cuando instalamos un nuevo sistema informatico tendemos los cables, conectores y demas parafernalia, atendiendo a la solución más barata, rápida y concreta para la instalación elegida, estamos encareciendo la mano de obra para futuras actualizaciones del sistema; si pensamos en un cambio total del sistema, nos encontraremos con que es necesario volver a recablear todo el edificio, con sus nuevos cables y conectores, y atendiendo tambien al nuevo emplazamiento de los equipos.
Examinando detenidamente el parrafo anterior, quedan definidos dos problemas comunes a él:
• Incompatibilidad de cableados
Para cada sistema es necesario un tipo de cable especifico
• Cableado rígido
Los cambios de sistemas o las ampliaciones del existente no son operativas, ya sea por coste, por la necesidad de mantener desconectados los equipos durante la nueva instalación o por la imposibilidad de cambiar el emplazamiento fisico de un equipo.
Por lo tanto es imprescindible optar por una filosofia modular de cableado que elimine, o en su defecto, minimice dichos problemas, optimice los costes de instalación y aporte transparencia operativo a los usuarios finales.
Vamos a pasar a ver tres tipos de cable los pares, el coaxial y la fibra óptica.
2.1 Cable de pares
Constituyen el modo más simple y economico de todos los medios de transmisión. Sin embargo presentan una serie de inconvenientes: en todo conductor la resistencia eléctrica aumenta al disminuir la sección del conductor, por lo que hay que llegar a un compromiso entre volumen y peso, y la resistencia eléctrica del cable. (Cuando se sobrepasan ciertas longitudes hay que recurrir al uso de repetidores para restablecer el nivel eléctrico de la señal.
Tanto la transmisión como la recepción utilizan un par de conductores que, si no estan apantallados, son muy sensibles a interferencias producidas por la inducción electromagnética de unos conductores con otros. Un modo de subsanar estas interferencias consiste en trenzar los pares para que las intensidades de transmisión y recepción anulen las perturbaciones electromagnéticas.( Por eso se les llama cables de pares trenzados.)
De esta clase existen dos tipos fundamentales:
• Cable UTP. Siglas de Unshielded Twisted Pair, es un cable de pares trenzados sin recubrimiento metálico externo. Es un cable barato, flexible y sencillo de instalar; su impedancia es de 100 ohmios.
• Cable STP. Siglas de Shielded Twisted Pair, es semejante al UTP pero con el añadido de un recubrimiento metálico para evitar las interferencias externas. Es un cable más protegido pero más rígido que el anterior; su impedancia es de 150 ohmios.
En los cables de pares hay que distinguir dos clasificaciones:
• Niveles. Cada nivel especifica características eléctricas: atenuación, capacidad e impedancia
• Clases. Cada clase especifica las distancias permitidas, el ancho de banda y las aplicaciones para las que es útil.
CLASES A B C D
Ancho Banda 100 KHz 1 MHz 20 MHz 100 MHz
En Nivel 3 2 Km 500 m 100 m No existe
En Nivel 4 3 Km 600 m 150 m No existe
En Nivel 5 3 Km 700 m 160 m 100 m
Las aplicaciones tipicas de la son:
• Nivel 3 : transmisiones de datos de hasta 10 Mbps ( 10baseT)
• Nivel 4 : hasta 16 Mbps
• Nivel 5 : 100 Mbps. ( 100baseT)
Es posible utilizar el diseño lógico de las redes de FDI utilizando como soporte cable UTP de nivel 5 en clase D, en estos casos al cable se le suele conocer como TPDDI, Twisted Pair Distributed Data Interface.
2.2 Cable Coaxial
Posee propiedades más favorables frente a interferencias y a la longitud de la linea de datos. Consta de un conductor central rodeado de un aislante dieléctrico; una malla exterior, trenzada o laminada, aisla de interferencias al conductor central; por último utiliza una cubierta aislante para todo el conjunto.
El ancho de banda del coaxial va desde 5 a 450 MHz, pudiendo con equipos hiperchannel, llegar a 800 MHz.
2.3 Cable de Fibra óptica
La fibra óptica permite la transmisión de señales luminosas y es insensible a interferencias electromagnéticas externas. Por este tipo de conductores se pueden enviar cantidades ingentes de información.
Su composición consta de un núcleo, un revestimiento y una cubierta externa protectora. El núcleo es el conductor de la señal luminosa y su atenuación es despreciable.
Los conductores ópticos admiten dos formas de transmisión:
• Multimodo
El haz luminoso se va reflejando en las paredes de la fibra, con lo que la atenuación crece con la distancia. Permite transmisiones de 35 a 500 MHz.
• Monomodo
La luz va paralela a las paredes de la fibra, siendo mucho menor al atenuación. Permite transmisiones de hasta 2 GHz.
• El cable de pares resulta economico y está indicado para transmisiones de voz y datos a gran velocidad.
• El coaxial permite el envio masivo de información y es menos economico.
• La fibra óptica resuelve nuestras mayores inquietudes de ancho de banda.
• Combinando los diferentes tipos de cableado, podemos desarrollar una REL modular y que ofrezca diferentes soluciones a los problemas propuestos.
3) LAS TARJETAS
Un adaptador o tarjeta de red es el elemento fundamental en la composición de la parte física de una red de área local. Cada adaptador de red es un interface hadware entre la plataforma o sistema infomático y el medio de transmisión físico por el que se transporta la información de un lugar a otro.
El adaptador puede venir incorporado o no con la plataforma hardware del sistema. En gran parte de los ordenadores personales hay que añadir una tarjeta separada, independiente del sistema, para realizar la función de adaptador de red. Esta tarjeta se inserta en el bus de comunicaciones del ordenador personal convenientemente configurada. En otros sistemas, el hardware propio del equipo ya incorpora el adaptador de red. No obstante, un equipo puede tener una o más tarjetas de red para permitir distintas configuraciones o poder atacar con el mismo equipo distintas redes.
Una tarjeta de red es un dispositivo electrónico que consta de las siguientes partes:
• Interface de conexión al bus del ordenador.
• Interface de conexión al medio de transmisión.
• Componentes electrónicos internos, propios de la tarjeta.
• Elementos de configuración de la tarjeta: puentes, conmutadores, etc.
La tarjeta se enchufa al ordenador como otra trajeta cualquiera, es decir a traves de un spot o bahia. Sus buses pueden ser los estandares: ISA y PCI
ISA, debido a su bajo rendimiento ha sido sustituida por la tecnología PCI, que está implantada en la mayor parte de las plataformas modernas. Las tarjetas ISA son apropiadas si las necesidades de transmisión no son muy elevadas, por ejemplo, para ordenadores que se conecten a través de una Ethernet a 10 Mbps sin demasiadas exigencias de flujo de información. En el caso de que sean necesarias velocidades de transmisión más altas, es recomendable la tecnología PCI.
En el mercado existen muchos tipos de tarjetas de red, cada una de las cuales necesita su controlador de software para comunicarse con el sistema operativo del ordenadoor. Hay firmas comerciales poseedoras de sus propios sistemas operativos de red que tienen muy optimizados estos controladores. Esto hace que muchas tarjetas de red de otros fabricantes construyan sus tarjetas de acuerdo con los estándares de estos fabricantes mayoritarios, de modo que las tarjetas se agrupan por el tipo de controlador que soportan. Por ejemplo, las tarjetas NE2000 de la casa Novell constituyen un estándar de facto seguido por otros muchos fabricantes que utilizan su mismo software.
Debemos asegurarnos de tener los controladores apropiados para esa tarjeta y para el sistema operativo del ordenadoor en el que se vaya a instalar. Además, hay que asegurarse de que se tendrá un soporte técnico para solucionar los posibles problemas de configuración o de actualización de los controladores con el paso del tiempo, tanto de los sistemas operativos de red como de las mismas redes.
Los componentes electrónicos incorporados en la tarjeta de red se encargan de gestionar la transferencia de datos entre el bus del ordenador y el medio de transmisión, así como del proceso de los mismos.
La salida hacia el cable de red requiere un interface de conectores especiales para red, como por ejemplo: BNC, RJ-45, RJ-58, etc, dependiendo de la tecnología de la red y del cable que se deba utilizar. Normalmente, la tarjeta de red debe procesar la información que le llega procedente del bus del ordenador para producir una señalización adecuada al medio de transmisión, por ejemplo, una modulación, un empaquetamiento de datos, un análisis de errores, etc.
La tarjeta de red debe de ponerse de acuerdo con el sistema operativo del ordenadoor y su hardware, en el modo en el que se producirá la comunicación entre ordenador y tarjeta. Esta configuración se rige por una serie de parámetros que deben ser determinados en la tarjeta en función del hardware y software del sistema, de modo que no colisionen con los parámetros de otros periféricos o tarjetas. Los principales son:
• IRQ, interrupción. Es el número de una línea de interrupción con el que se avisan sistema y tarjeta de que se producirá un evento de comunicación entre ellos. Por ejemplo, cuando la tarjeta recibe una trama de datos, ésta es procesada y analizada por la tarjeta, activando su línea IRQ, que le identifica unívocamente, para avisar al procesador central que tiene datos preparados para el sistema. Valores tipicos para el IRQ son 3, 5, 7, 9 y 11.
• Dirección de E/S. Es una dirección de memoria en la que escriben y leen el procesador central del sistema y la tarjeta, de modo que les sirve de bloque de memoria para el intercambio mutuo de datos. Tamaños tópicos de este bloque de memoria (o buffer) son 16 y 32 kbytes. Este sistema de intercambio de datos entre el ordenadoor y la tarjeta es bastante rápido, por lo que es muy utilizado en la actualidad, pero necesita procesadores más eficientes. La dirección de E/S se suele expresar en hexadecimal, por ejemplo, DC000H.
• DMA, acceso directo a memoria. Cuando un periférico o tarjeta necesita transmitir datos a la memoria central, un controlador hardware apropiado llamado controlador DMA pone de acuerdo a la memoria y a la tarjeta sobre los parámetros en que se producirá el envío de datos, sin necesidad de que intervenga la CPU en el proceso de transferencia. Cuando un adaptador de red transmite datos al sistema por esta técnica (DMA), debe definir qué canal de DMA va a utilizar, y que no vaya a ser utilizado por otra tarjeta. Este sistema de transferencia se utiliza poco en las tarjetas modernas.
• Tipo de transceptor. Algunas tarjetas de red incorporan varias salidas con diversos conectores, de modo que se puede escoger entre ellos en función de las necesidades. Algunas de estas salidas necesitan transceptor externo y hay que indicárselo a la tarjeta cuando se configura.
Tradicionalmente, estos parámetros se configuraban en la tarjeta a través de puentes (jumpers) y conmutadores (switches). Actualmente el modo de configuración es por software, que no requiere la manipulación interna de hardware: los parámetros son guardados por el programa configurador que se suministra con la tarjeta en una memoria no volátil que reside en la propia tarjeta.
Algunas tarjetas de red incorporan un zócalo para inserción de un chip que contiene una memoria ROM (de sólo lectura) con un programa de petición del sistema operativo del ordenadoor a través de la red. De este modo, el ordenadoor puede cargar su sistema operativo remotamente.
En la actualidad , la configuración se realiza de manera automática: elección del tipo de conector, parámetros de comunicación con el sistema, etc.,Ya sabeis( Plug&Play)
No todos los adaptadores de red sirven para todas las redes. Existen tarjetas apropiadas para cada tecnología de red: Ethernet, Token Ring, FDDI, etc.
Además, algunas tarjetas que sirven para el mismo tipo de red tienen parámetros de acuerdo con ciertas especificaciones. Por ejemplo, una tarjeta Ethernet puede estar configurada para transmitir a 10 Mbps o a 100 Mbps, dependiendo del tipo de red Ethernet a la que se vaya a conectar. También se puede elegir el tipo de conexión: 10Base2, 10Base5, 10BaseT, 100BaseT, etc.
4) INTERCONEXIÓN DE REDES LOCALES
Las REL se suelen interconectar entre si por razones tan diversas como:
• Poder cubrir una mayor extensión geográfica
• Facilitar el aislamiento de errores
• Facilitar el control de acceso y seguridad en la red
• Interconexión de REL heterogéneas
Como se trata extensamente en el apéndice A, ISO ha definido un modelo para la interconexión de sistemas. Cuando dos sistemas no se conectan directamente sino que lo hacen a traves de otro, a este intermediario se le llama relé.
A las implementaciones típicas de los sistemas relés se las conoce por la siguiente terminología:
• Relé a nivel físico; conocido como repetidor, hub o concentrador Capa 1 ISO
• Relé a nivel de enlace; conocido como bridge o puente Capa 2 ISO
• Relé a nivel de red; conocido como router o enrutador Capa 3 ISO
• Relé a otro nivel superior; conocido como gateway o pasarela Capas >3 ISO
3.1 Hub inteligente o Switch
El switch, que es un hub avanzado, es un conmutador que tiene funciones de nivel 2 de ISO. Las características que lo definen son:
• Es siempre local
• Conecta segmentos de red en lugar de redes
• Su velocidad de operación es mayor que la del puente
• Se puede repartir el ancho de banda de la red en cada segmento de la red o nodo, de modo transparente a los usuarios.
• Suele ser apilable y escalable, lo que le da la flexibilidad semejante a los repetidores, pero con la funcionalidad de los puentes, en cuanto a la gestión del tráfico de la red
Aunque el aspecto externo de un hub puede coincidir con el de un switch, y efectivamente ambos distribuyen señal entre segmentos de red, hay diferencias sustanciales entre ellos. La más significativa es que, mientras que en el hub el ancho de banda de la máquina es compartido por todos los puentes mediante una multiplexación en el tiempo (sólo una estación puede transmitir de un puerto a otro en cada instante), en el switch el ancho de banda está por encima del ancho de banda de cada uno de los puertos.
Hay distintas tecnologías de implementación de los conmutadores en función del modo en que producen la conmutación de tramas. Las más comunes son:
• Tecnología on the fly o cut trhough. No espera para comenzar a reexpedir la trama a que llegue en su totalidad. Basta con que llegue el campo de dirección de destino para que sea retransmitida inmediatamente. Por tanto, el retardo que produce es muy pequeño.
• Tecnología store and forward. Retiene la trama completa en un buffer antes de reexpedirla, de este modo, es capaz de analizar la información de error de la trama, con el fin de detectarlos. Esto supone un mayor retardo en la retransmisión, pero se gana en capacidad de control, proporcionando la solución más completa.
• Tecnología fast routing bridge. Es la tecnología de puente tradicional, no es un verdadero switch. Su principal inconveniente es que, al tener que analizar los protocolos de red, genera retardos muy significativos.
3.2 Bridge o Puente
Tanto la distancia física que puede cubrir una REL, como el número de estaciones que pueden conectarse en ella es limitado. Para superar estas limitaciones se introducen los bridges como dispositivos capaces de interconectar diferentes REL al nivel de enlace.
Los repetidores y hubs permitian esta interconexión a nivel físico.
Los puentes, al permitir la conexión a nivel de enlace, son más inteligentes y solamente transferirán el tráfico adecuado de una red a otra.
El objetivo de los puentes es pues permitir a los equipos que estén conectados a diferentes redes, comunicarse como si estuviesen en la misma REL.
Un puente añade algunas ventajas; por ejemplo, si necesitamos una red Ethernet con una longitud mayor de 2,5 km podemos instalar un puente en mitad de la red asignando a cada segmento una longitud no superior a 2,5 km, con lo que conseguiríamos una red Ethernet de hasta 5 km de longitud
Cuando un puente debe pasar una trama de un segmento a otro de la red, normalmente ejecuta las siguientes fases:
• Almacena en memoria la trama recibida por cualquier puerto para su análisis posterior.
• Comprueba el campo de control de errores de la trama con el fin de asegurarse de la integridad de la misma. Si encontrara un error, eliminaría la trama de la red.
• Algunos puentes son capaces de retocar de modo sencillo el formato de la trama (añadir o eliminar campos), con el fin de adecuarla al formato del segmento destinatario de la misma.
• El puente reexpide la trama si determina que el destinatario se encuentra en un segmento de red accesible por alguno de sus puertos.
Puesto que los puentes operan en el nivel 2, no pueden tomar decisiones de encaminamiento que afecten a los protocolos o sistemas de direccionamiento del nivel 3: sólo pueden operar con direcciones de nivel 2 (direcciones MAC).
Tipos de puentes
Tradicionalmente se han clasificado los puentes en transparentes y no trasparentes.
• Un puente transparente o de árbol de expansión es un puente que no requiere ninguna configuración para su funcionamiento. Determina la reexpedición de tramas en función de los sucesos que observa por cada uno de sus puertos.
• Un puente no transparente necesita que la trama lleve información sobre el modo en que debe ser reexpedido. Este tipo de puentes son más eficaces en cuanto al rendimiento, sin embargo, su compatibilidad en la conexión de redes es mucho menor.
Una segunda clasificación para los puentes atiende a si las dos redes que se van a conectar están próximas o no. Según esto los puentes pueden ser:
• Locales. Un puente local conecta con una misma máquina todos los segmentos de red
• Remotos. Un puente remoto está dividido en dos partes. Cada una de ellas conecta un segmento de red y las dos partes están normalmente interconectadas a través de la línea de una red WAN; por ejemplo, una línea de teléfono o RDSI
3.2.1 Puentes Transparentes “Spanning tree bridges”
Los puentes transparentes realizan las siguientes tres funciones básicas:
• Progresión de tramas
o Transmisión entre h1 y h2. Puesto que los dos nodos están en el mismo segmento de red, h1 emitirá una trama con una cabecera que especifica la dirección MAC de h2. Esta trama llega a su destino sin pasar por el puente 1. Cuando la trama alcanza el puente 1, éste descubre que el destinatario de esa trama está en el mismo segmento, por lo que si h2 está online, ya debería haberla leído. El puente 1 elimina la trama de la red sin realizar ninguna otra operación, aislando de esta trama a las otras redes.
o Transmisión entre h1 y h3. En este caso, el puente 1 detecta que el destinatario está en una red distinta de aquella por la que recibió la trama. Por tanto, recoge la trama y la reexpide por el puerto de conexión de la red 2. Una vez que la trama está en la red 2, llega a su destino. El puente 3 recoge la trama, observa que su destinatario pertenece a la misma red por la que recibió la trama y la elimina de la red.
o Transmisión entre h4 y h5. La ruta de red que debe tomar la trama generada por h4 exige el paso por la red 3, el puente 2, la red 4, el puente 3 y la red 6 hasta alcanzar al nodo h5. El puente 2 tiene que tener suficiente inteligencia como para saber que la salida de la trama procedente de h4 debe ser la red 4 y no la red 2. Para ello almacena en su memoria un mapa de las direcciones MAC (tabla de encaminamientos) de los nodos que alcanza por cada puerto de salida, es decir, por cada red.
• Aprendizaje de direcciones
Todavía hay una dificultad: ¿cómo sabe un puente qué nodos son alcanzables desde cada puerto? Efectivamente, cuando un puente se inicia carece absolutamente de información sobre las rutas de red. Según aparece tráfico en las distintas redes que conectan sus puertos, va generando la tabla de encaminamientos, puesto que es capaz de observar qué redes generan las direcciones MAC.
Si el puente recibe una trama cuyo destinatario le resulta desconocido, reexpide esa trama por todas las redes, y así se asegura de que necesariamente llegará a su destino. Probablemente, cuando la estación destinataria envíe una trama de confirmación, el puente aprenderá con esa trama dónde está la ubicación de ese nodo.
La información que habrá en la base de datos que es la tabla de encaminamientos será:
o El identificativo del equipo
o El puerto en que dicha dirección ha sido vista.
o La indicación de tiempo de cuanto hace que se ha visto.
El mecanismo descrito para el aprendizaje de direcciones presupone que la topología de las redes y puentes es un árbol que crece, “spanning tree”. Es decir solo hay un camino a traves de puentes para ir de una estación a otra, en toda la red. Este supuesto puede no ser correcto bien por errores de configuración, o por expreso deseo de redundancia. Un usuario puede querer configurar puentes redundantes entre dos segmentos con objeto de aumentar la disponibilidad total de la red.
• Resolución de bucles
En caso de que se permitiera la existencia de múltiples caminos el proceso de aprendizaje llevaría con frecuencia a confusión y se podrían dar situaciones de bucles.
Si el equipo A transmite un paquete con una dirección desconocida, los dos puentes progresarán la trama. Cada una de las copias volverán a ser progresadas por el otro puente y asi sucesivamente, es decir que la existencia de bucles, mal diseñados, podría hacer caer toda la red.
Viendo ésta figura se puede comprender porque se necesita un algoritmo como el de spanning tree.
Por lo tanto todo lo que requiere el algoritmo para funcionar es:
• Cada puente tenga un único identificador; este se forma a partir de dos campos: el de prioridad y la dirección que se lee de su memoria y que es única.
• Que existan un único y bien conocido grupo de direcciones que cuando se utilicen, siempre será recibido por todos los puentes.
• Cada puerto del puente debe estar identificado unívocamente
3.2.2 Source routing bridges
Este término deriva de que en redes que utilicen este mecanismo de interconexión, es el transmisor de la trama el que define la ruta a seguir por ella; es decir el origen asocia una ruta con el destino e incluye esa información en la cabecera de la trama.
Libres de tener que consultar y mantener tablas de direcciones, este mecanismo permite decisiones muy rápidas en cada puente.
La operativa es la siguiente:
• El origen envia una trama con el bit de difusión activado, en el campo de control de ruta y campos de segmentos vacíos.
• Cada vez que una trama es copiada de un segmento a otro y antes de progresarla el puente verifica que el número de segmento en el que se encuentra, esta contenido en la lista de la ruta; sino es así añade aquel a la lista del campo de encaminamiento y progresará la trama.
• Una vez que la trama alcance el destino, este emitirá una trama de respuesta con la lista de segmentos que ha recibido.
Así la lista de encaminamiento será creada de forma dinámica conforme la trama circula por la red.
3.3 Routers o Encaminadores
Los encaminadores son dispositivos software o hardware que se pueden configurar para encaminar paquetes entre sus distintos puertos utilizando la dirección lógica correspondiente a la subred.
El encaminador interconecta REL operando en el nivel 3 de ISO por tanto, su funcionalidad está fuertemente condicionada por el protocolo de red. Esto hace que su rendimiento sea menor, ya que emplea tiempo de proceso en analizar los paquetes del nivel de red que le llegan, sin embargo, permiten una organización muy flexible de la interconexión de las redes.
Los encaminadores difieren fundamentalmente de los puentes en que estos trabajan de forma transparente para el equipo de destino, mientras que los otros son direccionados explícitamente por los equipos que requieren este servicio.
Algoritmos de encaminamiento
Los encaminadores confeccionan una tabla de encaminamiento en la que registran qué nodos y redes son alcanzables por cada uno de sus puertos de salida; es decir, la tabla describe la topología de la red. Una primera clasificación de los algoritmos utilizados por los encaminadores para realizar su función sería la siguiente:
• Algoritmos de encaminamiento estático: Requieren que la tabla de encaminamiento sea programada por el administrador de red. Carece de inteligencia para aprender la topología de la red por sí mismo., Por tanto no serán contempladas modificaciones dinámicas de la red por los encaminadores que siguen estos algoritmos.
• Algoritmos de encaminamiento adaptivo: Son capaces de aprender por sí mismos la topología de la red. Por ello, son mucho más flexibles que los anteriores, aunque su rendimiento es menor.
Estos que siguen son los algoritmos y técnicas de encaminamiento adaptivo, puesto que son los que pueden dar problemas de configuración:
• Algoritmo de camino más corto. Este algoritmo calcula y registra en la tabla de encaminamiento un valor para cada conexión entre el router y cualquier nodo que pueda ser alcanzado por él. Este valor se calcula como el resultado de aplicar una métrica; por ejemplo, el número de saltos de la red para que un paquete alcance su destino, un valor que identifique el ancho de banda de la línea utilizada, el coste económico en la transmisión de cada paquete, la distancia geográfica, etc. El encaminador dirigirá los paquetes de acuerdo con los resultados de esta métrica para cada camino posible, eligiendo los valores óptimos.
• Encaminamiento de camino múltiple. Algunos encaminadores son capaces de gestionar varias rutas con la misma conexión. De este modo, son capaces de sumar el ancho de banda de cada una de las rutas (normalmente, asociadas a líneas de transmisión), como si se tratara de un único enlace.
• Encaminamiento por gestión centralizada. En este caso, cada nodo de red informa periódicamente a un encaminador central, tanto sobre la topología que observan como sobre los parámetros fundamentales de red: tráfico, congestión, etc. Con este algoritmo, el encaminador central conoce perfectamente cómo es la red. Sin embargo, presenta un problema que se hace más agudo en grandes redes: El tráfico en los enlaces próximos al encaminador central se satura con facilidad con la información de gestión de la propia red.
• Encaminamiento aislado. Renuncia a la gestión centralizada en beneficio de una flexibilidad total en cuanto a la topologia y al tráfico generado en la red.
• Algoritmo de "patata caliente" o hot potato. Cuando un router recibe un paquete lo reexpide cuanto antes por la línea que tenga menor carga, confiando en que sea apropiada. Es un algoritmo muy ineficaz para la transmisión, sin embargo, el router puede utilizarlo como técnica de aprendizaje cuando sus tablas todavía están vacias.
• Algoritmo de retroaprendizaje o backwardlearning. Este algoritmo tiene como objetivo el aprendizaje de la topología de la red observando los paquetes que van llegando al router. Este algoritmo suele ser muy utilizado por los puentes para la construcción de sus tablas de direcciones MAC. Los routers realizan las mismas tablas, pero con direcciones de capa 3.
• Algoritmo de inundación. Cuando un router no conoce el camino de acceso al nodo especificado en el paquete que le llega, reexpide el paquete por todos los caminos posibles, de este modo se asegura que el paquete llegará a su destino. Esto genera un intenso tráfico de red, que además se multiplicará en cada salto de red. Para evitar una congestión exponencial de la red, los encaminadores eliminan los paquetes que hayan sobrepasado un número de saltos en la red.
• Técnica de encaminamiento jerárquico. Cuando las redes son muy grandes, es difícil que un sólo router contenga toda la información de encaminamiento de la red. Además, los cambios que se producen en la red son constantes, con lo que nunca se tendría una información fiel del estado de ésta en cada momento. Para ello, se realiza un encaminamiento jerárquico, en el que cada router pertenece a un nivel de jerarquía, reexpidiendo los paquetes a los encaminadores de una jerarquía inmediatamente superior o inferior. El proceso se repite hasta llegar al nivel de los hosts.
Comercialmente, los routers siguen varios algoritmos de encaminamiento, dependiendo del estado en el que se encuentren en relación con su red. Por ejemplo, es común que un router utilice el algoritmo de inundación al ponerlo online en la red. Una vez que ha aprendido algo de la topología de la red, conmuta este algoritmo por otro más eficaz.
4.4 Protocolos de ruteo
A dos routers dentro de un sistema autónomo se les denomina "interiores" con respecto a otro.
¿Cómo pueden los routers en un sistema autónomo aprender acerca de redes dentro del sistema y redes externas?
En redes como InterNet que tienen varias rutas físicas, los administradores por lo general seleccionan una de ellas como ruta primaria. Los ruteadores interiores normalmente se comunican con otros, intercambian información de accesibilidad a red o información de ruteo de red, a partir de la cual la accesibilidad se puede deducir.
Protocolo de Información de Ruteo (RIP).
Uno de los I.G.P. (Interior Gateway Protocol) más ampliamente utilizados es el RIP, también conocido con el nombre de un programa que lo implementa (el routeD o Route Daemon).
El protocolo RIP es consecuencia directa de la implantación del ruteo de vector-distancia para redes locales. En principio, divide las máquinas participantes en activas o pasivas (silenciosas). Los routers activos anuncian sus rutas a los otros; las máquinas pasivas listan y actualizan sus rutas con base a estos anuncios. Sólo un router puede correr RIP en modo activo de modo que un anfitrión deberá correr el RIP en modo pasivo.
Un router con RIP en activo difunde un mensaje cada 30 segundos, éste mensaje contiene información tomada de la base de datos de ruteo actualizada. Cada mensaje consiste en pares, donde cada par contiene una dirección IP y un entero que representa la distancia hacia esta red (el IP address).
El RIP por tanto hace uso de un vector de distancias, con una métrica por número de saltos donde se considera que 16 saltos o más es infinito. De esta manera, el número de saltos (hops number) o el contador de saltos (hop count) a lo largo de una trayectoria desde una fuente dada hacia un destino dado hace referencia al número de routers que un datagrama encontrará a lo largo de su trayectoria. Por tanto lo que se hace es utilizar el conteo de saltos para calcular la trayectoria óptima (aunque esto no siempre produce resultados buenos).
Para prevenir que dos routers oscilen entre dos o más trayectorias de costos iguales, RIP especifica que se deben conservar las rutas existentes hasta que aparezca una ruta nueva con un costo estrictamente menor.
Si falla el primer router que anuncia la ruta RIP especifica que todas las escuchas deben asociar un tiempo límite a las rutas que aprenden por medio de RIP. Cuando un router instala una ruta en su tabla, inicia un temporizador para tal ruta. Este tiempo debe iniciarse cada vez que el router recibe otro mensaje RIP anunciando la ruta. La ruta queda invalidada si transcurren 180 segundos sin que el router haya recibido un anuncio nuevamente.
RIP debe manejar tres tipos de errores ocasionados por los algoritmos subyacentes. En primer lugar, dado que el algoritmo no especifica detección de ciclos de ruteo, RIP debe asumir que los participantes son confiables o deberá tomar precauciones para prevenir los ciclos. En segundo lugar, para prevenir inestabilidades, RIP debe utilizar un valor bajo para la distancia máxima posible (RIP utiliza 16 saltos como medida máxima). Esto implica que para una red como Internet, los administradores deben dividirla en secciones o utilizar un protocolo alternativo. En tercer y último lugar, el algoritmo vector-distancia empleado por RIP crea un problema de convergencia lenta o conteo al infinito, problema en el cual aparecerán inconsistencias, debido a que los mensajes de actualización de ruteo se difunden lentamente a través de la red. Seleccionando un infinito pequeño (16) se ayuda a limitar la convergencia lenta, pero NO se elimina.
La inconsistencia en la tabla de ruteo no es exclusiva de RIP, éste es un problema fundamental que se presenta en todo protocolo con algoritmos vector-distancia, en el que los mensajes de actualización transportan únicamente pares de redes de destino y distancias hacia estas redes.
Protocolo SPF abierto (OSPF).
El algoritmo de propagación de rutas abierto (OSPF) propone los siguientes objetivos:
• Tecnología de estado de enlaces.
• Soporta tipos de servicio (los administradores pueden instalar múltiples rutas hacia un destino dad, uno por cada tipo de servicio).
• Proporciona un balance de cargas entre rutas de igual peso (Si un administrador especifica múltiples rutas hacia un destino con el mismo costo, el OSPF distribuye el tráfico entre todas las rutas de la misma manera. Nótese que el RIP calcula una sola ruta para cada destino).
• Partición en áreas.
• Propagación de modificaciones entre los enlaces.
• Localización automática de routers vecinos.
• Propagación de rutas aprendidas de fuentes externas.
• Routers designados en redes multiacceso.
3.4 Pasarelas o Gateways
Una pasarela es una puerta de enlace con una red. Por ejemplo, si un PC debe realizar una conexión con una red SNA, necesita una pasarela de conexión contra SNA. Algunas pasarelas realizan conversiones de protocolos. Por ejemplo, la conexión de una red Ethernet con una red Token Ring se puede realizar a través de una pasarela de este tipo.
Las pasarelas son las máquinas de red más inteligentes, más flexibles y más lentas. La mayor parte de ellas están implementadas por software.
Hay ocasiones en que los paquetes de red deben ser fraccionados por las pasarelas, debido a las exigencias de una de las redes intermedias utilizadas en la conexión. Las pasarelas deben tener en cuenta esta posible atomización de los paquetes de red, e interesarse por la capacidad del receptor para poder reconstruir el mensaje original. Si el receptor no es capaz de ensamblar los paquetes, alguna pasarela tendrá que reconstruir el mensaje antes de entregarlo a su destinatario.
Existen tantos tipos de pasarelas como aplicaciones podamos imaginar debido a que no tienen una localización perfectamente definida en la jerarquía de niveles. De hecho, cualquier operación en la red que no se pueda realizar mediante repetidores, puentes o conmutadores y encaminadores, si se puede llevar a cabo, debe hacerse mediante una pasarela. En cualquier caso, las pasarelas más comunes son:
• Pasarelas de gestión de enlace con una red ajena. Sirven para generar un acceso a una red desde una máquina que esté conectada en otra red. Por tanto, conectan des redes de muy distintos protocolos.
• Pasarelas de conversión de protocolos. Realizan una conversión entre los protocolos de capas superiores en las redes que conecta.
4. ARQUITECTURA TCP/IP
4.1 Introducción
La arquitectura TCP/IP esta hoy en día ampliamente difundida, a pesar de ser una arquitectura de facto, en lugar de ser uno de los estándares definidos por la ISO, IICC, etc...
Esta arquitectura se empezó a desarrollar como base de la ARPANET (red de comunicaciones militar del gobierno de los EE.UU), y con la expansión de la INTERNET se ha convertido en una de las arquitecturas de redes más difundida.
Antes de continuar, pasemos a ver la relación de esta arquitectura con respecto al modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection) de la ISO.
Así como el modelo de referencia OSI posee siete niveles (o capas)
FISICO
TRANSPORTE
ENLACE
RED
SESION
CONTROL
APLICACION
, la arquitectura TCP/IP viene definida por 4 niveles :
el nivel de red [enlace y físico],
el nivel de internet [Red, IP],
el protocolo proveedor de servicio Transporte, (TCP o UDP] ,
y el nivel de aplica ción.
4.2 El protocolo IP
El protocolo IP es el principal del modelo OSI, así como parte integral del TCP/IP. Las tareas principales del IP son el direccionamiento de los datagramas de información y la administración del proceso de fragmentación de dichos datagramas.
El datagrama es la unidad de transferencia que el IP utiliza, algunas veces identificada en forma más específica como datagrama Internet o datagrama IP
Las características de este protocolo son :
• NO ORIENTADO A CONEXIÓN
• Transmisión en unidades denominadas datagramas.
• Sin corrección de errores, ni control de congestión.
• No garantiza la entrega en secuencia.
La entrega del datagrama en IP no está garantizada porque ésta se puede retrasar, enrutar de manera incorrecta o mutilar al dividir y reensamblar los fragmentos del mensaje. Por otra parte, el IP no contiene suma de verificación para el contenido de datos del datagrama, solamente para la información del encabezado.
En cuanto al ruteo (encaminamiento) este puede ser :
• Paso a paso a todos los nodos
• Mediante tablas de rutas estáticas o dinámicas
4.3 Direcciones IP
El TCP/IP utiliza una dirección de 32 bits para identificar una máquina y la red a la cual está conectada. Unicamente el NIC (Centro de Información de Red) asigna las direcciones IP (o Internet), aunque si una red no está conectada a Internet, dicha red puede determinar su propio sistema de numeración.
Hay cuatro formatos para la dirección IP, cada uno de los cuales se utiliza dependiendo del tamaño de la red. Los cuatro formatos, Clase A hasta Clase D (aunque últimamente se ha añadido la Clase E para un futuro) aparecen en la figura :
CLASE A
CLASE B
CLASE C
CLASE D
Conceptualmente, cada dirección está compuesta por un par (RED (netid), y Dir. Local (hostid)) en donde se identifica la red y el host dentro de la red.
La clase se identifica mediante las primeras secuencias de bits, a partir de los 3 primeros bits (de orden más alto).
Las direcciones de Clase A corresponden a redes grandes con muchas máquinas. Las direcciones en decimal son 0.1.0.0 hasta la 126.0.0.0 (lo que permite hasta 1.6 millones de hosts).
Las direcciones de Clase B sirven para redes de tamaño intermedio, y el rango de direcciones varía desde el 128.0.0.0 hasta el 191.255.0.0.
Las direcciones de Clase C tienen sólo 8 bits para la dirección local o de anfitrión (host) y 21 bits para red. Las direcciones de esta clase están comprendidas entre 192.0.1.0 y 223.255.255.0, lo que permite cerca de 2 millones de redes con 254 hosts cada una.
Las direcciones de Clase D se usan con fines de multidifusión, cuando se quiere una difusión general a más de un dispositivo. El rango es desde 224.0.0.0 hasta 239.255.235.255.
Por último las direcciones de clase E comprenden el rango desde 240.0.0.0 hasta el 247.255.255.255.
Por tanto, las direcciones IP son cuatro conjuntos de 8 bits, con un total de 32 bits. Por comodidad estos bits se representan como si estuviesen separados por un punto, por lo que el formato de dirección IP puede ser red.local.local.local para Clase A hasta red.red.red.local para clase C.
A partir de una dirección IP, una red puede determinar si los datos se enviarán a través de una compuerta (GTW, ROUTER). Obviamente, si la dirección de la red es la misma que la dirección actual (enrutamiento a un dispositivo de red local, llamado host directo), se evitará la compuerta ; pero todas las demás direcciones de red se enrutarán a una compuerta para que salgan de la red local. La compuerta que reciba los datos que se transmitirán a otra red, tendrá entonces que determinar el enrutamiento can base en la dirección IP de los datos y una tabla interna que contiene la información de enrutamiento.
Otra de las ventajas que ofrece el direccionamiento IP es el uso de direcciones de difusión (broadcast addresses), que hacen referencia a todos los host de la misma red. Según el estándar, cualquier dirección local (hostid) compuesta toda por 1s está reservada para difusión (broadcast). Por ejemplo, una dirección que contenga 32 1s se considera un mensaje difundido a todas las redes y a todos los dispositivos. Es posible difundir en todas las máquinas de una red alterando a 1s toda la dirección local o de anfitrión (hostid), de manera que la dirección 147.10.255.255 para una red de Clase B se recibiría en todos los dispositivos de dicha red ; pero los datos no saldrían de dicha red.
Ejemplos prácticos:
EJEMPLO I
Consideremos la siguiente dirección IP en binario:
11001100.00001000.00000000.10101010 (204.8.0.170)
La dirección de la máscara (MASK) es en binario :
11111111.11111111.11100000.00000000 (255.255.224.0)
Según lo visto anteriormente, para hallar la dirección se SubRED (SubNet) tomamos la IP y considerando que todo lo que tenga 1s en la máscara se queda como esta en la IP, y todo lo que tenga 0s en la mascara se pone a 0 en la IP. Entonces, la dirección de SubRed es :
11001100.00001000.00000000.00000000 (204.8.0.0)
EJEMPLO II
Sea la dirección IP en binario :
00001001.01000011.00100110.00000000 (9.67.38.0)
Cuya máscara de red es :
11111111.11111111.11111111.11000000 (255.255.255.192)
Siguiendo el criterio anterior, tenemos que la dirección de SubNet es :
00001001.01000011.00100110.00000000 (9.67.38.0)
En la dirección de la máscara de red, los último 6 bits han quedado a 0. Estos bits son los que definen las máquinas de la SubRed (2^6=64). De estas 64 máquinas quitamos la última de ellas (será para el Broadcast). Por tanto tendremos :
9.67.38.0 SubNet Address
9.67.38.1 (1ª máquina de la SubRed)
9.67.38.2 (2ª máquina de la SubRed)
.........
9.67.38.62 (última máquina de la SubRed)
9.67.38.63 BROADCAST
EJEMPLO III
Sea la dir.IP la 201.222.5.121, la dirección de máscara 255.255.255.248,
entonces , haciendo los correspondientes cálculos en binario tenemos que :
201.222.5.121 (IP address)
255.255.255.248 (NET MASK)
201.222.5.120 (SubNet addr.)
En la dirección de máscara, el 248 es 0111000, por tanto los últimos 3 bits a 0 son destinados para las máquinas de red (2^3=8), por tanto habrá 6 máquinas :
201.222.5.120 SubNet address
201.222.5.121 1ª máquina de la SubNet
201.222.5.122 2ª máquina de la SubNet
.............
201.222.5.126 última máquina de la SubNet
201.222.5.127 BROADCAST
EJEMPLO IV
15.16.193.6 (IP addr.)
255.255.248.0 (Net MASK), el SubNet addr. Será : 15.16.192.0
y como en la máscara de red 248.0 es 11111000.00000000
tendremos por tanto 2^11=2048, lo que implica que tenemos 2046 máquinas en la SubRed :
15.16.192.0 SubNet address
15.16.192.1 1ª máquina de la SubRed
15.16.192.2 2ª máquina de la SubRed
............
15.16.200.254 última máquina de la SubRed
15.16.200.255 BROADCAST
4.5 Protocolos de resolución de direcciones
El objetivo es diseñar un software de bajo nivel que oculte las direcciones físicas (MAC) y permita que programas de un nivel más alto trabajen sólo con direcciones IP. La transformación de direcciones se tiene que realizar en cada fase a lo largo del camino, desde la fuente original hasta el destino final. En particular, surgen dos casos. Primero, en la última fase de entrega de un paquete, éste se debe enviar a través de una red física hacia su destino final. La computadora que envía el paquete tiene que transformar la dirección IP de destino final en su dirección física (MAC). Segundo, en cualquier punto del camino, de la fuente al destino, que no sea la fase final, el paquete se debe enviar hacia un router intermedio. Por lo tanto, el transmisor tiene que transformar la dirección IP del router en una dirección física.
El problema de transformar direcciones de alto nivel en direcciones físicas se conoce como problema de asociación de direcciones (Address Resolution Problem). Este problema se suele resolver, normalmente, mediante tablas en cada máquina que contienen pares de direcciones, de alto nivel y físicas.
En el problema de asociación de direcciones en TCP/IP para redes con capacidad de difusión como Ethernet, se utiliza un protocolo de bajo nivel para asignar direcciones en forma dinámica y evitar así la utilización de una tabla de conversiones. Este protocolo es conocido como Protocolo de Asociación de Direcciones (ARP - Address Resolution Protocol). La idea detrás de la asociación dinámica con ARP es muy sencilla: cuando un host A quiere definir la dirección IP (IPb), transmite por difusión (broadcast) un paquete especial que pide al anfitrión (host) que posee la dirección IP (IPb), que responda con su dirección física (Pb). Todos los anfitriones reciben la solicitud, incluyendo a B, pero sólo B reconoce su propia dirección IP y envía una respuesta que contiene su dirección física. Cuando A recibe la respuesta, utiliza la dirección física para enviar el paquete IP directamente a B. En resumen:
El ARP permite que un anfitrión encuentre la dirección física de otro anfitrión dentro de la misma red física con sólo proporcionar la dirección IP de su objetivo.
La información se guarda luego en una tabla ARP de orígenes y destinos.
Protocolo de Asociación de Direcciones por Réplica (RARP):
Una máquina sin disco utiliza un protocolo TCP/IP para internet llamado RARP (Protocolo Inverso de Asociación de Direcciones) o Reverse Address Resolution Protocol, a fin de obtener su dirección IP desde un servidor.
En el arranque del sistema, una máquina de estas características (sin HDD permanente) debe contactar con un servidor para encontrar su dirección IP antes de que se pueda comunicar por medio del TCP/IP. El protocolo RARP utiliza el direccionamiento físico de red para obtener la dirección IP de la máquina. El mecanismo RARP proporciona la dirección hardware física de la máquina de destino para identificar de manera única el procesador y transmite por difusión la solicitud RARP. Los servidores en la red reciben el mensaje, buscan la transformación en una tabla (de manera presumible en su almacenamiento secundario) y responden al transmisor. Una vez que la máquina obtiene su dirección IP, la guarda en memoria y no vuelve a utilizar RARP hasta que se inicia de nuevo.
4.6 Mensajes de error y control (ICPM)
Como hemos visto anteriormente, el Protocolo Internet (IP) proporciona un servicio de entrega de datagramas, no confiable y sin conexión, al hacer que cada router direccione datagramas. Si un router no puede, por ejemplo, rutear o entregar un datagrama, o si el router detecta una condición anormal que afecta su capacidad para direccionarlo (v.q., congestionamiento de la red), necesita informar a la fuente original para que evite o corrija el problema.
Para permitir que los routers de una red reporten los errores o proporcionen información sobre circunstancias inesperadas, se agregó a la familia TCP/IP un mecanismo de mensajes de propósito especial, el Protocolo de Mensajes de Control Internet (ICMP). El ICMP permite que los routers envíen mensajes de error o de control hacia otros routers o anfitriones, proporcionando una comunicación entre el software de IP en una máquina y el mismo software en otra.
Cuando un datagrama causa un error, el ICMP sólo puede reportar la condición del error a la fuente original del datagrama; la fuente debe relacionar el error con un programa de aplicación individual o debe tomar alguna otra acción para corregir el problema.
Formato de los mensajes ICMP:
Aunque cada mensaje ICMP tiene su propio formato, todos comienzan con los mismos tres campos; un campo TYPE (TIPO) de mensaje, de 8 bits y números enteros, que identifica el mensaje; un campo CODE (CODIGO), de 8 bits, que proporciona más información sobre el tipo de mensaje, y una campo CHECKSUM (SUMA DE VERIFICACIÓN), de 16 bits. Además, los mensajes ICMP que reportan errores siempre incluyen el encabezado y los primeros 64 bits de datos del datagrama que causó el problema.
La razón de regresar más que el encabezado del datagrama únicamente es para permitir que el receptor determine de manera más precisa qué protocolo(s) y qué programa de aplicación son responsables del datagrama.
El campo TYPE de ICMP define el significado del mensaje así como su formato. Los tipos incluyen:
CAMPO TYPE Tipo de Mensaje ICMP
0 Respuesta de ECO
3 Destino inaccesible
4 Disminución de origen (source quench -
datagrama eliminado por congestión)
5 Redireccionar (cambiar una ruta)
8 Solicitud de ECO
11 Tiempo excedido para un datagrama
12 Problema de parámetros de un atagrama
13 Solicitud de TIMESTAMP
14 Respuesta de TIMESTAMP
15 Solicitud de Información (obsoleto)
16 Respuesta de Información (obsoleto)
17 Solicitud de Máscara de dirección
18 Respuesta de máscara de dirección
Una de las herramientas de depuración más utilizadas incluye los mensajes ICMP de echo request (8) y echo reply (0). En la mayoría de los sistemas, el comando que llama el usuario para enviar solicitudes de eco ICMP se conoce como ping.
4.7 Protocolo de datagrama de usuario (UDP)
La mayoría de los Sistemas Operativos actuales soportan multiprogramación. Puede parecer natural decir que un proceso es el destino final de un mensaje. Sin embargo, especificar que un proceso en particular en una máquina en particular es el destino final para un datagrama es un poco confuso. Primero, por que los procesos se crean y se destruyen dinámicamente, los transmisores rara vez saben lo suficiente para identificar un proceso en otra máquina. Segundo, nos gustaría poder reemplazar los procesos que reciben datagramas, sin tener que informar a todos los transmisores (v.q. reiniciar la máquina puede cambiar todos los PID de los procesos). Tercero, necesitamos identificar los destinos de las funciones que implantan sin conocer el proceso que implanta la función (v.q. permitir que un transmisor contacte un servidor de ficheros sin saber qué proceso en la máquina de destino implanta la función de FS).
En vez de pensar en un proceso como destino final, imaginaremos que cada máquina contiene un grupo de puntos abstractos de destino, llamados puertos de protocolo. Cada puerto de protocolo se identifica por medio de un número entero positivo.
Para comunicarse con un puerto externo, un transmisor necesita saber tanto la dirección IP de la máquina de destino como el número de puerto de protocolo del destino dentro de la máquina.
El UDP proporciona el mecanismo primario que utilizan los programas de aplicación para enviar datagramas a otros programas de aplicación. El UDP proporciona puertos de protocolo utilizados para distinguir entre muchos programas que se ejecutan en la misma máquina. Esto es, además de los datos, cada mensaje UDP contiene tanto en número de puerto de destino como el número de puerto origen, haciendo posible que el software UDP en el destino entregue el mensaje al receptor correcto y que éste envíe una respuesta.
El UDP utiliza el Protocolo Internet subyacente para transportar un mensaje de una máquina a otra y proporciona la misma semántica de entrega de datagramas, sin conexión y no confiable que el IP. No emplea acuses de recibo para asegurarse de que llegan mensajes, no ordena los mensajes entrantes, ni proporciona retroalimentación para controlar la velocidad del flujo de información entre las máquinas. Por tanto, los mensajes UDP se pueden perder, duplicar o llegar sin orden. Además, los paquetes pueden llegar más rápido de lo que el receptor los puede procesar. En resumen:
El UDP proporciona un servicio de entrega sin conexión y no confiable, utilizando el IP para transportar mensajes entre máquinas. Emplea el IP para llevar mensajes, pero agrega la capacidad para distinguir entre varios destinos dentro de la computadora anfitrión.
Formato de los mensajes UDP:
Cada mensaje UDP se conoce como datagrama de usuario. Conceptualmente, un datagrama de usuario consiste en dos partes: un encabezado UDP y un área de datos UDP. El encabezado se divide en cuatro campos de 16 bits, que especifican el puerto desde el que se envió el mensaje, el puerto para el que se destina el mensaje, la longitud del mensaje y una suma de verificación UDP.
Diagramación de una red
Antes de proceder a la instalación de una red, se la debe planificar. Si bien parece un paso obvio, muchas veces es salteado, con el resultado de que la red queda conformada por un conjunto de parches. Otro punto muy vinculado con éste, y también omitido, es el de documentar la instalación efectuada.
Por empezar, la red debe tener como propósito por lo menos alguno de los siguientes
• mantener bases de datos actualizadas instantáneamente y accesibles desde distintos puntos.
• facilitar la transferencia de archivos entre miembros de un grupo de trabajo.
• compartir periféricos caros (impresoras laser, plotters, discos ópticos, etc)
• bajar el costo del software comprando licencias de uso múltiple en vez de muchas individuales.
• mantener versiones actualizadas y coherentes del software.
• facilitar la copia de respaldo de los datos.
• correo electrónico.
• comunicarse con otras redes (router).
• conectarse con minis y mainframes (gateway).
• mantener usuarios remotos via modem.
Si las estaciones que forman la red poseen ROM de arranque pueden carecer de disquetera, con lo que además se logra:
• evitar el uso ilegal del software.
• evitar el hurto de información.
• facilita el acceso al sistema para usuarios inexpertos, ya que ingresa directamente a ejecutar sus aplicaciones.
En función de los objetivos elegidos los pasos a seguir son:
• 1. Determinar los usuarios y
Curso de redes en Windows 98 y NT 4, Curso para principiantes...
Feb 27 2005, 01:58 AM
