PDF de programación - Modelo TCP/IP

Modelo TCP/IP
Modelo TCP/IP

Orígenes
Orígenes

Modelo
Modelo
General
General

Direccionamiento
Direccionamiento

IPv4
IPv4

Clases de
Clases de
Redes
Redes

Máscara
Máscara
de Subred
de Subred

CIDR
CIDR

Estudio de
Estudio de
Protocolos
Protocolos

ARPARP

ICMP
ICMP

IPv4
IPv4

UDPUDP

TCPTCP

Direccionamiento
Direccionamiento

MAC
MAC

Tramas
Tramas
Ethernet
Ethernet

Tabla
Tabla
ARP
ARP

Formato
Formato
Mensaje
Mensaje

Códigos
Códigos
de error
de error

Códigos
Códigos
Solicitud /
Solicitud /
Respuesta
Respuesta

Formato
Formato
Datagrama IP
Datagrama IP

Encaminamiento
Encaminamiento
de Datagramas
de Datagramas

Características y
Características y
funcionalidad
funcionalidad

Formato
Formato

Datagrama UDP
Datagrama UDP

Características y
Características y
funcionalidad
funcionalidad

Formato
Formato

Segmento TCP
Segmento TCP

Establecimiento
Establecimiento

Conexión
Conexión

Desconexión
Desconexión

1

Arquitectura TCP/IP
ÍNDICE

Objetivo:

Describir y analizar la familia de protocolos TCP-IP



¿Qué vamos a estudiar?
Direccionamiento MAC/IP.
Protocolos ARP, RARP
Protocolo de señalización ICMP
Protocolo de red IP.
Protocolos de transporte TCP/UDP.

Documentación adicional

RFC (Request For Comments): http://www.rfc-editor.org/rfc.html


“TCP/IP Illustrated. Vol.1” W.R. Stevens, Addsion Wesley

SITR: TCP/IP

2

Familia Protocolos TCP/IP

Capa

Aplicación PING

Telnet

FTP

SMTP

HTTP

SNMP

BOOTP

NFS/RPC

DNS

Capa

Transporte

Capa
Red

Capa
Enlace

Medio
Físico

TCP

UDP

ICMP

IP

IGMP

ARP

Enlace

RARP

SITR: TCP/IP

3

Protocolos (1)

El origen de esta familia de protocolos fue la red

ARPANET (en ella se desarrollaron los conceptos
fundamentales de diseño y gestión de redes)

Los niveles más bajos (enlace y físico) no están

implementados ya que se diseñó para no depender
de una red física concreta
Los protocolos ARP (Adress Resolution Protocol) y RARP

(Reverse Adress Resolution Protocol) se encargan de
enlazar los sistemas de direccionamiento IP y el de la red
física utilizada

SITR: TCP/IP

4

Protocolos (2)

Capa de Red:



La base de la familia de protocolos es el nivel de Red (IP
Internet Protocol). Es un protocolo de conmutación de paquetes
muy sencillo, de tipo datagrama, de forma que se pueda
implementar en cualquier tipo de máquina.

A diferencia de OSI, no se distingue claramente entre servicio,

interfaz y protocolo (está entremezclado)

Existen actualmente dos versiones IPv4, IPv6
Protocolos de apoyo:





ICMP (Internet Control Message Protocol) : comunicación de
mensajes entre nodos de la red
IGMP (Internet Group Mangement Protocol) : envío de
mensajes a grupos de usuarios

SITR: TCP/IP

5

Implementa protocolos extremo a extremo (entre

nodo origen y destino de la información). Se definen
dos protocolos:

TCP (Transmission Control Protocol):

Es un protocolo orientado a la conexión con control de

errores

Se encarga también del control de flujo


Troceado y reensamblado de flujos (garantía de
secuenciamiento)

UDP (User Datagram Protocol) :

Protocolos (3)
La capa de transporte:

Es un protocolo sin conexión (datagrama)
No realiza control de errores
No garantiza el secuenciamiento de la información
Es muy rápido
Útil para peticiones aisladas, o transmisión de audio o vídeo.

SITR: TCP/IP

6

Protocolos (4)

Capa Aplicación: (protocolos de alto nivel)

Protocolos basados en ICMP:

PING : solicitud de eco

Protocolos basados en TCP:














TELNET: terminal remoto
FTP (File Transfer Protocol): transmisión de ficheros
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): correo electrónico
HTTP (HyperText Transfer Protocol: páginas web
RPC (Remote Procedure Call): ejecución de procesos remotos

Protocolos basados en UDP:

SNMP (Simple Network Management Protocol): gestión de red
BOOTP : arranque remoto
DNS (Domain Name System)
RPC (Remote Procedure Call): ejecución de procesos remotos

NFS/RPC (Network File System) (gestión de ficheros en red)

SITR: TCP/IP

7

Direccionamiento IPv4 (1)

Las direcciones IPv4 tienen una longitud de 32 bits (4 bytes)
Tienen dos partes :

Parte de red
Parte de subred/nodo

Clases de direcciones:

Clase A

Clase B

Clase C

Subred/Nodo
Red
0xxx xxxx . xxxx xxxx . xxxx xxxx
.
1111 1111 . 0 . 0 . 0
Subred/Nodo

Red

xxxx xxxx

Máscara

10xx xxxx . xxxx xxxx . xxxx xxxx
1111 1111 . 1111 1111 . 0 . 0

.

xxxx xxxx

Máscara

Red

Subred/Nodo

110x xxxx . xxxx xxxx . xxxx xxxx
1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0

.

xxxx xxxx

SITR: TCP/IP

Máscara
8

Direccionamiento IPv4 (2)

1110 xxxx . xxxx xxxx . xxxx xxxx

xxxx xxxx

Multicast (28 bits)
.

Clase D

Clase E

Clase

A
B
C
D
E



Futuras ampliaciones (27 bits)
11110 xxx . xxxx xxxx . xxxx xxxx
.
Rangos de direcciones
IP
Nodos por

Máscara

clase
16.777.214
65534

255.0.0.0
255.255.0.0
254 255.255.255.0

-
-

-
-

xxxx xxxx

Dir. final

127.255.255.255
191.255.255.255
223.255.255.255
239.255.255.255
255.255.255.255

Dir.

Comienzo
0.0.0.0
128.0.0.0
192.0.0.0
224.0.0.0
240.0.0.0


Clase

A
B
C



Rangos de direcciones IP reservadas

Máscara

255.0.0.0
255.255.0.0
255.255.255.0

Dir. Comienzo
10.0.0.0
172.16.0.0
192.168.0.0

SITR: TCP/IP

Dir. Final
10.255.255.2555
172.31.255.255
192.168.255.255

9

Direccionamiento IPv4 (3)

Máscara de Subred:

Una red se puede dividir en subredes
El campo de Subred/Máquina se puede dividir en:

Direccionamiento de subredes
Direccionamiento de máquinas (dentro de la subred)

Red

Subred
10xx xxxx . xxxx xxxx . xxxx xxxx
1111 1111 . 1111 1111 . 11111111 . 0

Nodo

.

xxxx xxxx

Clase B

Ejemplo:

147. 125. 3. 5

Red clase B
147.125
SITR: TCP/IP

Máscara

Máscara de Subred (permite calcular
si un paquete debe ser enviado fuera
de la subred)

Máquina 5

Subred 3

10

Direccionamiento IPv4 (4)

Utilización de la máscara de red:
Dirección IP adaptador origen

Máscara

147.123.3.5

11111111 .11111111.11111111 . 0

Dirección IP destino

147.123.6.67

AND

147.123.3.0

AND

147.123.6.0

XOR

0. 0. 5 .0

Si el resultado es 0 pertenecen a
la misma subred.

El valor 5 indica que pertenecen a
subredes diferentes

11

SITR: TCP/IP

Direccionamiento IPv4 (5)

Direccionamiento de máquina

Existen dos valores de los bits del campo de máquina

reservados:

0000 0000
1111 1111

(todos los bits a 0) identifica la red/subred
(todos los bits a 1) dirección de broadcast

(envío simultáneo de paquetes a todas las

máquinas conectadas a la subred)

Por seguridad el uso de paquetes de broadcast

está limitado a la subred.

Ejemplo:

255. 255. 255. 0
147. 125. 3. 0
147. 125. 3. 255

Clase B

Subred

Máscara de Subred

Identificador de la subred 147.125.3

Paquete de broadcast a toda la subred 147.125.3

SITR: TCP/IP

12

Direccionamiento IPv4 (6)

Bucle local (Loopback Driver):

Es una interface que permite a un cliente y un servidor

estar situados en la misma máquina.
Se reserva el identificador de red 127.
Generalmente se usa la dirección 127.0.0.1
Se le asigna el nombre ‘localhost’

IP 194.136.32.1

TCP

Mensaje destino
194.136.32.1

Mensaje
127.0.0.1

IP

Mensaje a
Loopback Driver

SITR: TCP/IP

13

Direccionamiento IPv4 CIDR
Implementa un método de enrutamiento interdominios sin clases
(RFC 1519)
Las redes de clase B son demasiado grandes y las de clase C son
demasiado pequeñas





CIDR permite unir varias redes de clase C contiguas, marcando los

bits de la máscara de red como máquina (bit a 0)

Red
. 169

.

Nodo
.

1000 10xx

xxxx xxxx

194
1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1100 . 000 0000 Máscara
Bits CIDR
Unión de
redes Clase C

Están clasificados por regiones

para facilitar las tareas de enrutamiento

Región
Europa

Norteamérica

Centro y Sudamérica

Asia y Pacífico

Reserva

Dir. Comienzo

194.0.0.0
198.0.0.0
200.0.0.0
202.0.0.0
204.0.0.0

SITR: TCP/IP

Dir. final
195.255.255.255
199.255.255.255
201.255.255.255
203.255.255.255
205.255.255.255

14

Ejemplo Direccionamiento IP

Para la red mostrada en la figura se pide:

•
•

•
•

Asignar una dirección IP de Red de clase C
Especificar la máscara de subred adecuada para cada una de las
subredes
Asignar las direcciones IP de cada subred.
Asignar las direcciones IP a cada nodo (Estaciones y Routers).

15

INTERNET

RED

GATEWAY

....... (16 PCs)...



.
.
.
)
s
C
P
2
3
(

.
.
.
.
.
.
.

PUENTE/ROUTER

....... (62 PCs)...

SITR: TCP/IP

16

Nivel de Enlace LLC/MAC (1)

Como comentamos, TCP/IP no define el nivel de enlace
Estudiaremos un caso muy usual: disponer de un

adaptador de Red Ethernet
Existen dos tipos de tramas :

IEEE 802.2/802.3(RFC 1042)


Ethernet (RFC 894)

Encapsulación IEEE 802.2/802.3 (RFC 1042)

MAC
Destino

-

6

MAC
Fuente

-

6

Long.

DSAP

SSAP Cntl

2

1

1

1

Org.
Code

3

Tipo

2

Datos: Datagrama IP

38-1492

Cabecera

Encapsulación Ethernet (RFC 894)

MAC
Destino

-

6

MAC-
Fuente

6

Tipo

2

Cabecera

Datos: Datagrama IP

46 - 1500

SITR: TCP/IP

CRC

4

CRC

4

20

Nivel de Enlace LLC/MAC (2)

MTU (Maximun Transmission Unit)
Depende del tipo de adpatador de red