PDF de programación - Protocolos de red

Protocolos de red

Para comunicarse bien sea entre personas bien sea entre
• Para comunicarse, bien sea entre personas, bien sea entre
máquinas, es necesario establecer una serie de reglas (idioma,
decidir quién habla primero, cómo se solicita turno para hablar, qué
hacer si no se comprende algo, etc.)

, q

p

p

q

,

• Este conjunto de reglas es lo que se conoce como protocolo
• Así, los protocolos de red no son más que reglas que indican como

i di

í l

d

d

á

l

l

debe ser la comunicación entre máquinas

Protocolos de red

Es necesario unificar tecnología (Ethernet ASLD (PPP)

• Es necesario unificar tecnología (Ethernet, ASLD (PPP), …)
)
• Las direcciones MAC no tienen estructura. Es necesario una

solución escalable.b
▫ IP: Internet Protocol

Protocolos de red

La búsqueda de una dirección MAC no funcionaría para todo el conjunto de Internet.

Extraído de "Mike Meyers. Redes. 2009"

Dirección IP

ó

Cadena 32 bits que sirve para identificar a un dispositivo conectado
• Cadena 32 bits que sirve para identificar a un dispositivo conectado
a una red IP de forma no ambigua

11000001 10010000 00101000 001010

193.144.40.10

Funcionamiento de IP

• Las direcciones IP admiten LAN y WAN
Las direcciones IP admiten LAN y WAN
• ¿Cómo puede conseguirse que un equipo envíe datos a otras redes?
Crear una forma para utilizar direcciones IP de la modo que cada LAN
▫ Crear una forma para utilizar direcciones IP de la modo que cada LAN
tenga su propia identificación

▫ Interconectar todas las LAN usando enrutadores y proporcionarles una

forma de utilizar la identificación de red para enviar paquetes a la red
forma de utilizar la identificación de red para enviar paquetes a la red
correcta

▫ Proporcionar a todos los ordenadores de la red una forma para

reconocer si el paquete es para la LAN o para un ordenador de la WAN
de modo que puedan saber cómo manipular el paquete

Funcionamiento de IP. ID de red

• Una dirección IP se compone de dos partes: campo de red y campo de host
• Una dirección IP se compone de dos partes: campo de red y campo de host

▫ Todos los equipos que pertenecen a una misma red tienen el mismo valor en el campo de red
▫ Para diferenciarse entre sí, los equipos de una red lógica utilizan los valores del campo de host

o dirección local
o dirección local

ID de red es 192.168.5.0

Direcciones IP de una red LAN
Direcciones IP de una red LAN

Extraído de "Mike Meyers. Redes. 2009"

Funcionamiento de IP. Interconexión
ó

Para organizar las LAN individuales en una red de mayor tamaño
• Para organizar las LAN individuales en una red de mayor tamaño,
cada LAN que quiera conectarse a otra LAN, necesita un router

• El router necesita una dirección IP

Tabla de enrutamiento

Todo para 192.168.5.0
sale por 192 168 5 1
sale por 192.168.5.1

Todo lo demás sale por
14.23.54.223

Diagrama de un router
Diagrama de un router

Adaptado de "Mike Meyers. Redes. 2009"

Funcionamiento de IP. Máscara de subred

á

¿Cómo IP establece una vía para que todos los ordenadores de la red
• ¿Cómo IP establece una vía para que todos los ordenadores de la red
reconozcan si un paquete es para un ordenador de la LAN o para
uno de la WAN? Utilizando la máscara de subred

Redes LAN distintas
Redes LAN distintas

Adaptado de "Mike Meyers. Redes. 2009"

Funcionamiento de IP. Máscara de subred

á

• Una máscara de subred es una cadena de 32 bits
Una máscara de subred es una cadena de 32 bits
• Se representa en formato decimal puntuado
• Cuando se alinea una IP con su máscara de subred correspondiente
Cuando se alinea una IP con su máscara de subred correspondiente
en binario, la parte de la dirección IP que coincide con la máscara de
subred es la parte del ID de red de la dirección IP. La parte que
coincide con los ceros es el ID del host.

d l h

l

i

id

l

Dec
Dec

170.17.17.205
255 255 255 0
255.255.255.0
170.17.17.0
x x x 23
x.x.x.23

IP
Masc
Masc.
ID red
ID host
ID host

Bin
Bin

10101010.00010001.00010001.11001101
11111111 11111111 11111111 00000000
11111111.11111111.11111111.00000000
10101010.00010001.00010001

11001101
11001101

Redes LAN distintas
Redes LAN distintas

Adaptado de "Mike Meyers. Redes. 2009"

Funcionamiento de IP. Máscara de subred

á

• Ej: A (192.168.5.23) quiere enviar un paquete a B (192.168.5.45)
Ej: A (192 168 5 23) quiere enviar un paquete a B (192 168 5 45)
• ¿están en la misma LAN?

Dec

192 168 5 23
192.168.5.23
255.255.255.0
192 168 5 45
192.168.5.45

Bin

11000000 10101000 00000101 00010111
11000000.10101000.00000101.00010111
11111111.11111111.11111111.00000000
11000000 10101000 00000101 00101100
11000000.10101000.00000101.00101100

IP A
IP A
Másc.
IP B
IP B

Comparación de direcciones

• SI: A puede enviar ahora una transmisión ARP para determinar la

dirección MAC de B
dirección MAC de B

ARP

El protocolo de resolución de direcciones (ARP) es la forma en que
• El protocolo de resolución de direcciones (ARP) es la forma en que
las redes TCP/IP calculan las direcciones MAC basándose en las
direcciones IP de destino.

Petición de ARP mostrando direcciones
Petición de ARP mostrando direcciones
Extraído de "Mike Meyers. Redes. 2009"

ARP

El protocolo de resolución de direcciones (ARP) es la forma en que
• El protocolo de resolución de direcciones (ARP) es la forma en que
las redes TCP/IP calculan las direcciones MAC basándose en las
direcciones IP de destino.

El equipo B responde enviando al equipo A una respuesta ARP
El equipo B responde, enviando al equipo A una respuesta ARP

Extraído de "Mike Meyers. Redes. 2009"

Funcionamiento de IP. Máscara de subred

á

• Ej: A (192.168.5.23) quiere enviar un paquete a C (201.23.45.123)
Ej: A (192 168 5 23) quiere enviar un paquete a C (201 23 45 123)
• ¿están en la misma LAN?

Dec

192 168 5 23
192.168.5.23
255.255.255.0
201 23 45 123
201.23.45.123

Bin

11000000 10101000 00000101 00010111
11000000.10101000.00000101.00010111
11111111.11111111.11111111.00000000
10110110 11011101 00000011 00110111
10110110.11011101.00000011.00110111

IP A
IP A
Másc.
IP B
IP B

Comparación de direcciones

• NO: se trata de una llamada remota. El paquete debe enviarse por la

puerta de enlace predeterminada
puerta de enlace predeterminada

Funcionamiento de IP. Máscara de subred

á

• Otra representación para las máscaras de subred:
Otra representación para las máscaras de subred:

Dec

192 168 5 23
192.168.5.23
255.255.255.0

IP A
IP A
Másc.

Bin

11000000 10101000 00000101 00010111
11000000.10101000.00000101.00010111
11111111.11111111.11111111.00000000

192.168.5.23/24

número de unos de la máscara
número de unos de la máscara

Indica a la vez la dirección IP y la máscara de subred

Clases de direcciones IPv4

Clase Bits más

Primer
significativos
octeto
significativos octeto

Bits de
red
red

Bits para
host
host

Hosts por red Máscara

A
B
C
D
E

0
10
110
1110
1111

0 – 127
128 – 191
192 – 223
224 – 239
240 – 255

1+7
2+14
3+21

24
16
8

16.277.214
65.534
254

255.0.0.0
255.255.0.0
255.255.255.0

Multicast

Experimental

-
-

-
-

Direccionamiento IPv4

Problemas:
• Problemas:
▫ Pronto las direcciones IP se quedaron escasas
▫ Una organización que necesitaba 2.000 direcciones, debía adquirir una

q

q

licencia de Clase B (malgastando 63.000 direcciones) 8 ocho licencias de
clase C

g

,

• Solución:

▫ Nuevo método de generación de bloques de direcciones IP:

q

g

 Enrutamiento de Interdominios sin Clases (CIDR)

Direcciones IP estáticas y dinámicas

á

á

Estáticas
• Estáticas
▫ Implica escribir toda la información sobre IP en cada uno de los clientes:

dirección IP, Máscara de subred, Puerta de enlace y DNS
 Cambios en la red pueden ser muy problemáticos!

• Dinámicas

i



di

▫ Se asignan mediante DHCP (Protocolo de Configuración Dinámica de
d

S
Host o Dynamic Host Configuration Protocol)

t DHCP (P t

ió Di á i

l d C fi

▫ Simplemente se configura cada cliente para que utilice DHCP

DHCP

¿Cómo funciona?
• ¿Cómo funciona?
▫ Necesita servidor DHCP en la LAN
▫ Cliente pregunta: ¿algún servidor DHCP por ahí?
▫ El servidor DHCP reparte una IP (del rango que tiene configurado), y el

p g

p

g

resto de datos de configuración IP
▫ Cliente envía mensaje de aceptación
Cli
ió
t
▫ Servidor envía acuse de recibo

j d

t

í

Direcciones IP especiales

Dirección de loopback o bucle de retorno
• Dirección de loopback o bucle de retorno
▫ 127.0.0.1
Direcciones privadas
• Direcciones privadas
▫ Rango:

 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (1 licencia clase A)
B)
 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (16 licencias clase B)
 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (256 licencias clase C)

( 6 li

l

i

6



▫ Los routers las destruyeny
▫ Cualquiera puede usar direcciones IP privadas, pero no son útiles para

sistemas que tengan que acceder a Internet, salvo que se use NAT
(Network Address Translation)
(Network Address Translation)

Protocolos de capa de transporte

¿Cómo sabe el equipo qué paquete tiene que pasar a cada aplicación
• ¿Cómo sabe el equipo qué paquete tiene que pasar a cada aplicación
(navegador, messenger, outlook, eMule, etc.)
▫ Con la IP sólo no se puede
▫ Se necesita un número de puerto

p

IP+Puerto Origen / IP+Puerto Destino = SOCKET

Puertos

Un puerto es la ubicación en un ordenador que permite la entrada y
• Un puerto es la ubicación en un ordenador, que permite la entrada y
salida de información

g

• Rango: 0 a 65535
5535
• Ejemplo:

 HTTP 80
 HTTPS 443
 FTP 21
 SSH 22
 SMTP 25

• Más info en: http://www.iana.org/assignments/port-numbers

Protocolos de capa de transporte. TCP

TCP (Transmission Control Protocol o Protocolo de Control de
• TCP (Transmission Control Protocol o Protocolo de Control de
Transmisión) es un protocolo en el cuál:
, p
▫ Dos equipos que quieren comunicarse, primero se saludan, a

q p

q

q

,

continuación intercambian información y finalmente se despiden

▫ El receptor confirma que ha recibido la información con un OK o bien

solicita qu