Publicado el 13 de Agosto del 2019
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Creado hace 9a (21/01/2015)
Capítulo 4
La capa de red
Redes de computadores
Bloque 1
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All material copyright 1996-2010
J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved
Redes de
computadoras: Un
enfoque descendente,
5a edición.
Jim Kurose, Keith Ross
Pearson Educación,
2010.
Capítulo 4: la capa de red
Objetivos del capítulo:
Comprender los principios subyacentes a los
servicios de la capa de red:
modelos de servicio en la capa de red
reenvío <-> enrutamiento
cómo funciona un router
enrutamiento (= selección de camino)
difusión, multidifusión
instanciación, implementación en Internet
Capa de red
4-2
Capítulo 4: la capa de red
4. 1 Introducción
4.2 Redes de circuitos
virtuales y de
datagramas
4.3 Las tripas de un
router
4.4 IP: Internet Protocol
Formato de datagramas
Direccionamiento IPv4
ICMP
IPv6
4.5 Algoritmos de
enrutamiento
Estado de enlaces
Vector de distancias
Enrutamiento jerárquico
4.6 Enrutamiento en
Internet
RIP
OSPF
BGP
4.7 Enrutamiento por di-
fusión y multidifusión
Capa de red
4-3
Capa de red
transporta segmentos del
host emisor al receptor
en el lado emisor, encapsula
segmentos en datagramas
en el receptor, entrega
segmentos a la capa de
transporte
los protocolos de la capa de
red están en cada host y
router
el router examina los campos
de la cabecera de todos los
datagramas IP que lo
atraviesan
aplicación
transporte
red
enlace
física
red
enlace
física
red
enlace
física
red
enlace
física
red
enlace
física
red
enlace
física
red
enlace
física
red
enlace
física
red
enlace
física
red
enlace
física
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
red
enlace
física
Capa de red
4-4
Dos funciones clave en la capa de red
reenvío:mover
paquetes de la
entrada del router a
la salida apropiada
enrutamiento:
determinar la ruta a
tomar por los
paquetes desde el
origen al destino
algoritmos de enru-
tamiento
analogía:
enrutamiento: planear
un viaje desde Madrid
a Valencia
reenvío: proceso de
elegir cada cruce y/o
salida de la autopista
Capa de red
4-5
Relación enrutamiento <-> reenvío
algoritmo de
enrutamiento
tabla local de reenvío
cabecera
0100
0101
0111
1001
enlace de salida
3
2
2
1
valor en la cabecera
del paquete
0111
1
23
Capa de red
4-6
Configuración de conexión
3a importante función en algunasarquitecturas de
red:
ATM, frame relay, X.25
antes de que comience el flujo de datagramas, los dos
hosts terminales más todos los routers intermedios
establecen una conexión virtual
routers involucrados
serv. de conexión en capa de transp. <-> capa de red:
red: entre dos hosts (puede involucrar routers en
el caso de circuitos virtuales)
transporte: entre dos procesos
Capa de red
4-7
Modelo de servicio de red
P: ¿Qué modelo de serviciopara el “canal” que
transporta los datagramas del origen al destino?
posibles servicios para
datagramas
individuales:
entrega garantizada
entrega garantizada
con retardo acotado
(p. ej. < 40 ms)
posibles servicios para un
flujo de datagramas:
entrega de datagramas
en orden
ancho de banda mínimo
garantizado
restricciones en la
fluctuación entre
paquetes
Capa de red
4-8
Modelos de servicio de la capa de red:
Arquitectura
de red
Modelo de
servicio
Internet
ATM
“como
puedas”
CBR
Ancho de
banda
ninguna
velocidad
constante
ATM
VBR
ATM
ABR
ATM
UBR
velocidad
garantizada
mínimo
garantizado
ninguna
¿Garantías?
O
P
no
sí
sí
no
no
no
sí
sí
sí
sí
T
no
sí
sí
no
no
¿Informa sobre
congestión?
no (inferido
por pérdidas)
no hay
congestión
no hay
congestión
sí
no
Capa de red
4-9
Capítulo 4: la capa de red
4. 1 Introducción
4.2 Redes de circuitos
virtuales y de
datagramas
4.3 Las tripas de un
router
4.4 IP: Internet Protocol
Formato de datagramas
Direccionamiento IPv4
ICMP
IPv6
4.5 Algoritmos de
enrutamiento
Estado de enlaces
Vector de distancias
Enrutamiento jerárquico
4.6 Enrutamiento en
Internet
RIP
OSPF
BGP
4.7 Enrutamiento por di-
fusión y multidifusión
Capa de red 4-10
Servicios de la capa de red cony
sinconexión
la red de datagramas proporciona un
servicio de red sin conexión
la red de circuitos virtuales (VC)
proporciona un servicio de red con conexión
analogías con la capa de transporte, pero:
servicio: host-a-host
sin elección: cada red da uno u otro
implementación: en el núcleo de la red
Capa de red 4-11
Circuitos virtuales
“la ruta origen-destino es como un circuito
telefónico”
orientación a rendimiento
acciones de la red a lo largo de la ruta origen-destino
establecimiento de llamada antes del flujo de datos
cada paquete porta un identificador de VC (y no la dirección
del host destino)
cadarouter en la ruta mantiene el “estado” de cada
conexión activa
los recursos de enlaces y routers (ancho de banda, buffers)
pueden reservarsea un VC (recurso dedicado = servicio
predecible)
Capa de red 4-12
Implementación de VC
un VC consiste en:
1. una ruta desde origen a destino
2. números de VC, a razón de un número por cada
enlace a lo largo de la ruta
3. entradas en las tablas de reenvío de los
routers atravesados
un paquete que pertenece a un VC porta el
número de VC (y no la dirección del
destino)
el número de VC puede cambiar en cada
enlace
el nuevo número sale de la tabla de reenvío
Capa de red 4-13
Tabla de reenvío
para un VC
número VC
22
32
12
1
3
2
Tabla de reenvío
del router noroeste:
número de
interfaz
Interfaz entrada Nº VC entrada Interfaz salida Nº VC salida
1 12 3
2 63 1
3 7 2
1 97 3
…
…
…
22
18
17
87
…
¡Los routers mantienen la info de conectividad activa!
Capa de red 4-14
VC: protocolos de señalización
usados para establecer, mantener y
desconectar un VC
usados en ATM, frame-relay, X.25
no usados en Internet a día de hoy
aplicación
transporte
red
enlace
física
5. Comienza flujo de datos
4. Llamada en marcha
1. Establece llamada
6. Recibe datos
3. Acepta llamada
2. Llamada entrante
aplicación
transporte
red
enlace
física
Capa de red 4-15
Redes de datagramas
no hace falta establecimiento de llamada en la capa
de red
routers: no guardan estado de las conexiones entre
terminales
no existe el concepto de “conexión”
los paquetes se reenvían usando la dirección de
host destino
los paquetes entre el mismo par origen-destino pueden
llevar cada uno una ruta distinta
1. Envía datos
2. Recibe datos
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
Capa de red 4-16
Tabla de reenvío de datagramas
algoritmo de
enrutamiento
tabla local de reenvío
direcc. dest. enl. salida
rango 1
rango 2
rango 3
rango 4
3
2
2
1
¡4 mil millones de
direcciones IP!
Se guardan rangosde
direcciones y no
direcciones particulares
(agregación de entradas)
dirección IP destino en
cabecera del paquete entrante
1
23
Capa de red 4-17
Tabla de reenvío de datagramas
Rango de direcciones destino
11001000 00010111 00010000 00000000
a
11001000 00010111 00010111 11111111
11001000 00010111 00011000 00000000
a11001000 00010111 00011000 11111111
11001000 00010111 00011001 00000000
a11001000 00010111 00011111 11111111
en otro caso
Link Interface
0
1
2
3
P:¿Qué pasa si los rangos no se pueden separar así de bien?
Capa de red 4-18
Regla del prefijo más largo
Coincidencia del prefijo más largo
al buscar en la tabla de reenvío una dirección de
destino dada, hay que usar el prefijo con la
coincidencia más larga
Rango de direcciones destino
11001000 00010111 00010*** *********
11001000 00010111 00011000 *********
11001000 00010111 00011*** *********
en otro caso
Link interface
0
1
2
3
Ejemplos:
DA: 11001000 00010111 00010110 10100001
DA: 11001000 00010111 00011000 10101010
¿Qué interfaz?
¿Qué interfaz?
Capa de red 4-19
¿Por qué redes VC y de datagramas?
Internet (datagrama)
Intercambio de datos entre
computadores
Servicio “elástico”, no
necesita temporización
estricta
sistemas terminales
“inteligentes” (computadores)
pueden adaptarse, controlar,
recuperarse de errores
el núcleo de la red se
mantiene simple, la
complejidad está en la
“frontera”
diferentes características
dar servicio igualitario es
difícil
ATM
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