04-Capa de Internet

REDES TELEMATICAS

Tema 04

CAPA DE INTERNET

Universidad Nacional de Ingeniería

La Capa de Red

La capa de red provee el mecanismo necesario para que los dispositivosterminales puedan enviar paquetes de un extremo a otro dentro de unatrayectoria a través de diferentes redes.

Para cumplir esta tarea utiliza los siguientes mecanismos:

- Direccionamiento.

- Enrutamiento.

APLIC

TRANS

Red

Enlace

Física

Extremo a ExtremoAPLIC

TRANS

Red

Enlace

Física

Red

Enlace

Física

Red

Enlace

Física

La Capa de Red

Direccionamiento

La capa de red provee el mecanismo de direccionamientopara que los paquetes viajen de un extremo a otro a travésde un conjunto de redes. Como cada paquete lleva unaparte de un flujo mas grande de información hacia undispositivo terminal remoto este ultimo debe tener unadirección única.

Es por eso que en este nivel todos los hosts que formanparte de la red deben tener una dirección, para serubicados.

La Capa de Red

Enrutamiento

Una vez que tenemos direcciones asignadas a todos losdispositivos de la red; la capa de red debe proveer unservicio que guie a los paquetes a seguir la ruta hacia sudestino. El origen y el destino no están siempre dentro dela misma red; por lo que los paquetes viajaran a través devarias redes diferentes. Los dispositivos intermedios queconectan las redes son los ruteadores, su rol es encontrarcaminos hacia otras redes y dirigir a los paquetes a travésde ellos.

La Capa de Red

Durante el proceso de ruteo hacia una red, el paquete atraviesa varios dispositivosintermedios. Cada ruta que un paquete toma hacia el siguiente dispositivo intermedio sellama un salto (Hop).

Mientras el paquete es reenviado entre los diferentes dispositivos intermedios su cargaútil (que viene de la capa 4) se mantiene intacta.

Entre los protocolos implementados en capa 3 tenemos:

• Internet Protocol version 4 (IPv4)

• Internet Protocol version 6 (IPv6)

• Novell Internetwork Packet Exchange (IPX)

• AppleTalk

• Connectionless Network Service (CLNS/DECNet)

El Router

Envía paquetes de datos por rutas establecidas en su Tablade Ruteo.

Física

Enlace

RedTabla de Ruteo:10.0.0.0/2420.0.1.0.2430.0.0.0/24

La Capa de Red

En la capa de internet de la suite TCP/IP encontramos:

• Internet Protocol – IPv4

Protocolo SIN conexión – realiza mejor esfuerzo

• Intenet Control Message Protocol – ICMP

Proporciona mensajes de error o información

La Capa de Red: IPv4

IPv4 es actualmente la versión mas utilizada de IP, es elúnico protocolo utilizado en capa 3 para mover lainformación de los usuarios a través de internet.

Fue diseñado como un protocolo de bajo overhead;proveyendo funciones que son necesarias para entregar unpaquete desde el origen en una red hasta el destino en otrared a través de un sistema interconectado de redes.

Su diseño no se ocupa de monitorear y administrar el flujode paquetes; esto es dejado a protocolos de capasuperiores


Sin Conexiones – ninguna conexión es establecida antes de enviar los paquetes.

• El emisor nunca sabe:

• Si el destino esta presente (incluso si existe).

• Si el paquete ha llegado.

• Si el receptor pudo leer el paquete.

• El receptor nunca sabe:

• Cuando viene un paquete.


Best Effort – No se genera overhead para garantizar laentrega de paquetes.

La misión de la capa 3 es el transporte de paquetes entrehosts de la forma mas rápida posible, mientras agrega lamínima carga que le sea posible a la red Esto hace que elservicio de entrega no sea confiable, es decir que no seprovea ningún mecanismo de control de flujo. Dejandoestas tareas a las capas superiores.


Independiente del medio – Opera independiente del medio de Tx.

Una consideración que la capa de red debe coordinar con la capa de enlacede datos es el MTU; de tal manera que provea paquetes del tamañoadecuado para cada medio. En algunos casos, el router se vera obligado adividir un paquete en piezas que puedan pasar por una medio determinado(Fragmentación).

La Capa de Red: ICMP

Internet Control Message Protocol - ICMP

La Capa de Red: ICMP

Internet Control Message Protocol - ICMP

Mensajes de error

Destination unreachable Redirect Source Quench Time exeded Parameter problem

Mensajes de información

Echo/Request (Ping)InformationTimeStampAddress MaskRouter Discovery

Direccionamiento IPv4


Binario

Decimal

192.168.1.12

11000000.10101000.00001010.00001100

1er Octeto 2do Octeto 3er Octeto 4to Octeto


Para identificar el origen y el destino de una comunicación al nivel de red, cada dispositivo debe tener una únicadirección IPv4. Para tal fin, el protocolo IPv4 provee un modelo de direccionamiento jerárquico, basado endirecciones de 32 bits, esto permite que los dispositivos puedan emplear lógica digital para realizar operaciones decomparación entre otras.

Sin embargo, para que nosotros podamos recordar y utilizar estas direcciones utilizamos un formato decimal pararepresentarlas: cuatro números decimales separados por puntos. Donde cada uno de estos números decimalesrepresenta un numero binario de ocho bits.


Binario

Decimal

192.168.1.12

11000000.10101000.00001010.00001100

RED HOST


Las direcciones IPv4 están divididas en dos bloques, un numero de bitscomenzando por los mas significativos indican la red. En el ejemplo losprimeros 24 bits. Y finalizando con los bits menos significativosdeterminan el numero de Host. En el ejemplo los últimos 8 bits.

Tipos de direcciones IPv4

192 . 168 . 1 . 1

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001

192 . 168 . 1 . 0

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0000

192 168 . 1 . 255

1100 0000 1010 1000 0000 0001 1111 1111

Red Host

Red Host

Red Host

192 . 168 . 1 . 1

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001

192 . 168 . 1 . 0

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0000

192 168 . 1 . 255

1100 0000 1010 1000 0000 0001 1111 1111

Red Host

Red Host

Red Host

192 . 168 . 1 . 1

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001

192 . 168 . 1 . 0

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0000

192 168 . 1 . 255

1100 0000 1010 1000 0000 0001 1111 1111

Red Host

Red Host

Red HostDirección de Host

Dirección de Red

Dirección de Broadcast

SUGERENCIA: Cuando se trabaja con direcciones de red, de host, de broadcast,máscaras, etc.; siempre se trabaja en binario. Luego se convierte a decimal.

¿Cómo sabemos cuántos bits representan la red y cuántos el host?

Binario

Decimal192.168.1.12

11000000.10101000.00001010.00001100

RED HOST


Binario

Decimal255.255.255.0

11111111.11111111.11111111.00000000

RED HOST


Mascara:

Para esto agregamos un prefijo al final de la dirección IP, este prefijo indica el número de bitsque serán utilizados para determinar la red. También lo podemos hacer indicando la máscara desubred; la máscara de subred está formada por los bits de red en “1” y los bits de host en “0”.

Ejemplo

192 . 168 . 1 . 139

1100 0000 1010 1000 0000 0001 1000 1011

192 . 168 . 1 . 0

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0000

255 . 255 . 255 . 0

1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000

Red Host

Red Host

Red Host

Host

Red

Mascara

Niveles de Direccionamiento

10.10.0.5 10.10.0.7 Carga Útil

Paquete IP

10.10.0.5

10.10.0.6

10.10.0.7

10.10.0.8

10.10.0.9

UNICAST: El nivel Unicastconsiste en enviar unpaquete desde un host haciaotro host individual; seutiliza para la comunicaciónconvencional entre host ahost. La dirección IP origenes la del host que envía elpaquete y la direccióndestino es la dirección de unúnico host que recibirá elpaquete.


10.10.0.5 10.10.0.255 Carga Útil

Paquete IP

10.10.0.5

10.10.0.255

10.10.0.6

10.10.0.7

10.10.0.8

10.10.0.9

BROADCAST: El nivelBroadcast consiste en enviarun paquete desde un hosthacia todos los hosts de unared. La dirección IP origenes la del host que envía elpaquete y la direccióndestino es la dirección debroadcast de la red querecibirá el paquete. Cuandoun host recibe un paquetecon la dirección debroadcast como destinoprocesa el paquete como sifuera para él.


10.10.0.5 224.0.0.1 Carga Útil

Paquete IP

10.10.0.5

Grafico hecho por mi.

10.10.0.6

10.10.0.7

10.10.0.8

10.10.0.9

224.0.0.1

MULTICAST: El nivelMulticast consiste en enviarun paquete desde un hosthacia un grupo selecto dehosts; se utiliza paraconservar el ancho de bandaen la red; normalmente enla distribución de video,intercambio de rutas porprotocolos de ruteo,distribución de software,entre otros. La dirección IPorigen es la del host queenvía el paquete y ladirección destino es ladirección del grupo demulticast al que estásuscrito.

Direccionamiento por Clases

1er octeto 1er octeto (bits) Red N, Host H

A 1 - 127 0000 0000 - 0111 1111 N.H.H.H

B 128 - 191 1000 0000 - 1011 1111 N.N.H.H

C 192 - 223 1100 0000 - 1101 1111 N.N.N.H

D 224 - 239 1110 0000 - 1110 1111 NA

E 240 - 255 1111 0000 - 1111 1111 NA

CLA

SES

Clase A: este bloque puede soportar redes extremadamente grandes con más de 16 millones de hosts. Elprimer bit del primer octeto debe mantenerse en “0”, lo que implica que el primer octeto solo puede tener 128subredes.Clase B: este bloque puede soportar redes medianamente grandes con más de 65 000 hosts. Los dos primerosbits del primer octeto deben mantenerse en “10”. Este bloque distribuye mejor el espacio de direcciones que laclase A, ya que tiene aprox. la misma cantidad de redes que de hosts.Clase C: este bloque puede soportar redes con más de 254 de hosts. Los tres primeros bits del primer octetodeben mantenerse en “110”. Puede proveer direcciones a aprox. 2 millones de redes.Clase D: este bloque se utiliza para direccionar grupos de Multicast. Rango : 224.0.0.0 hasta 239.255.255.255.Clase E: este bloque se utiliza para investigación y experimentación, estas direcciones no se pueden usar en loshosts como direcciones convencionales. El rango utilizado es: 240.0.0.0 hasta 255.255.255.254.

Direccionamiento por Clases

Según el RFC 3330 describe las direcciones ipv4 especiales asignadas por laIANA. Entre ellas podemos identificar 2 tipos de direcciones:

Publicas. La gran mayoría de direcciones Unicast IPv4 son públicas, es decir,son direcciones designadas para ser accesibles desde Internet.

Privadas. Son direcciones Unicast IPv4 que pueden utilizarse dentro de redesprivadas que no tienen acceso directo a internet y por lo que es posiblereutilizarlas entre una red y otra.

Subnetting - VLSM IPv4


Subneteo: Sub redes

1

2

192 . 168 . 1 . 0 /24

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 0 000 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1 000 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 1 000 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1 000 0000

1

2

Prefijo red inicial

Tomamos un bit de los bits de host.

Red Original

28 h

10 h

Subneteo: Direccionamiento

1

2

Red BroadcastRango de IPs

192.168.1.126 192.168.1.127al

al 192.168.1.255

1

2 192.168.1.128 /25 192.168.1.129 192.168.1.254

192.168.1.0 /25 192.168.1.1

Cada subred tiene 126 hostsTenemos 2 subredes

28 h

10 h

1

2

3

4

192 . 168 . 1 . 0 /24

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 00 00 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11 00 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 01 00 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11 00 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 10 00 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11 00 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 11 00 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11 00 0000

1

2

3

4

Prefijo red inicial

Red Original

Tomamos 2 bits de los bits de host.

Subneteo: Sub redes

28 h

10 h

20 h

6 h

1

2

3

4

Red BroadcastRango de IPs

192.168.1.190 192.168.1.191

4 192.168.1.192 /26 192.168.1.193 al 192.168.1.254 192.168.1.255

192.168.1.62 192.168.1.63

2 192.168.1.64 /26 192.168.1.65 al 192.168.1.126 192.168.1.127

3 192.168.1.128 /26 192.168.1.129 al

1 192.168.1.0 /26 192.168.1.1 al



28 h

10 h

20 h

6 h

1

2

3

4

5

6

7

192 . 168 . 1 . 0 /24

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 000 0 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 0 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 001 0 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 0 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 010 0 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 0 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 011 0 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 0 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 100 0 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 0 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 101 0 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 0 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 110 0 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 0 0000

Red 1100 0000 1010 1000 0000 0001 111 0 0000

Mascara 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 0 0000

3

4

5

6

7

8

1

2

Prefijo red inicial

Red Original

Tomamos 3 bits de los bits de host.

Subneteo: Sub redes

28 h

10 h

20 h

6 h

14 h

30 h

2 h

1

2

3

4

5

6

7


No utilizaremos la subred 8por que solo necesitamoslas 7 primeras.


28 h

10 h

20 h

6 h

14 h

30 h

2 h

Red Broadcast

1 192.168.1.0 /27 192.168.1.1 al 192.168.1.30 192.168.1.31

3 192.168.1.64 /27 192.168.1.65 al 192.168.1.94 192.168.1.95

2 192.168.1.32 /27 192.168.1.33 al 192.168.1.62 192.168.1.63

al 192.168.1.158 192.168.1.159

4 192.168.1.96 /27 192.168.1.97 al 192.168.1.126 192.168.1.127

Rango de IPs

8 192.168.1.224 /27 192.168.1.225 al 192.168.1.254 192.168.1.255

7 192.168.1.192 /27 192.168.1.193 al 192.168.1.222 192.168.1.223

6 192.168.1.160 /27 192.168.1.161 al 192.168.1.190 192.168.1.191

5 192.168.1.128 /27 192.168.1.129

Subneteo VLSM

El subneteo se utiliza para crear múltiples redes lógicas, partiendo de unmismo bloque de direcciones. Las subredes se crean utilizando uno o másbits de host como si fueran bits de red comenzando por el más significativo.

A más bits de host que tomemos para la subred, mayor número desubredes posibles, sin embargo el número de hosts por subred disminuye.

1

2

3

4

5

6

7

Subneteo VLSM

28 h

10 h

20 h

6 h

14 h

30 h

2 h

Broadcast

192.168.1.1397 192.168.1.136 /30 192.168.1.137 al 192.168.1.138

192.168.1.127

6 192.168.1.128 /29 192.168.1.129 al 192.168.1.134 192.168.1.135

5 192.168.1.112 /28 192.168.1.113 al 192.168.1.126

192.168.1.95

4 192.168.1.96 /28 192.168.1.97 al 192.168.1.110 192.168.1.111

3 192.168.1.64 /27 192.168.1.65 al 192.168.1.942030

192.168.1.31

2 192.168.1.32 /27 192.168.1.33 al 192.168.1.62 192.168.1.632830

1 192.168.1.0 /27 192.168.1.1 al 192.168.1.303030

RedNro.

IPs

Nro.

HostsRango de IPs

14

14

6

2

14

12

2

6

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