curso tcp ip

INTRODUCCION AL PROTOCOLO TCP/IP MAESTRIA DE REDES DE COMUNICACIÓN PUCE 2013 Preparado por : M.Sc Alfonso Prado

Bibliografía

Internetworking with TCP/IP Principles Protocols and Architectures , Comer D,Prentice Hall , 2000

TCP/IP and Distributed System , Vivek Acharya ,Laxmi Publications © 2008

The Illustrated Network: How TCP/IP Works in a Modern Network, Walter Goralski , Morgan Kaufmann Publishers 2009

TCP/IP Explained , Philip Miller ,Digital Press 1997

Understanding TCP/IP: A Clear and Comprehensive Guide , Libor Dostálek and Alena Kabelová ,Packt Publishing 2006

TCP/IP Essentials: A Lab-Based Approach , Shivendra S. Panwar, Shiwen Mao, Jeong-dong Ryoo and Yihan Li ,Cambridge University Press 2004

Contenido

Introducción a TCP/IP

Arquitectura TCP/IP

Capa Física de red

Capa de Interfaz de red

Protocolo Internet

Protocolo de Transporte TCP

Protocolo de Transporte UDP

Otros Protocolos

Situación Actual


TCP/IP es una suite de protocolos , no solo 1

Es la suite más implementada del mundo, sus orígenes

se remontan a:

1970s—WANG

1980s—SNA / Novell NetWare

1990s—Novell and TCP/IP

TCP/IP combinado con la tecnología de browser ha

creado un arquetipo de comunicación cliente/servidor

Introduccion a TCP/IP

● TCP/IP es portable

● Corre en cualquier sistema operativo

● Direccionamiento manejado a nivel mundial

● Microsoft

● Unix en todas sus versiones

● IOS (iPhone OS)

● Android

● Symbian

● Blackberry


Orígenes de TCP

•Es una red heterogénea cuya popularidad de debe a:

•Protocolo implementado en los sistemas Unix que se

ensañaban en la universidades

• Soporte gubernamental dió impulso al éxito empresarial

•Desde 1983 todos los proyectos del gobierno de USA

debía basarse en TCP/IP

•TCP/IP fue implementado fácilmente en todos los

sistemas operativo

• TCP/IP soporta servicios de acceso remoto

Introducción a TCP/IP ● En 1983, ARPAnet fue separada en dos

– Defense Data Network (DDN) o MILNET

– The DARPA Internet renombrada como ARPAnet

● En 1985, NSFnet fue diseñado para interconectar 5 “supercomputadores “ para ser usado por técnicos y cientiíficos

● Además de ARPAnet, se construyeron varias redes con TCP/IP.

– CSNET (Computer Science Network)

– BITNET (Because It’s Time Network, IBM)

– UUCP (User to User Copy), mas tarde llamado USEnet

● Interconectados via el backbone de ARPAnet.

● La interconexión vía Interface Message Processors (IMPs).


ARPANET retirada en 1989.

El backbone de Internet conectado por líneas

de NSFnet 56–kbps

NSFnet mejorado a 45 Mbps

En 1993, NSF fue abierto con varias

compañías operando distintas partes

En 1995 NSFnet dio paso a Internet y su

operación fue pasada al sector privado


● Organizaciones que

proveen estándares

ANSI American National Standards Institute CCITT International Telegraph and Telephone Consultative Committee EIA Electronic Industries Association TIA Telecommunications Industry Association IAB Internet Architecture Board IEC International Electrotechnical Commission IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers IETF Internet Engineering Task Force IRTF Internet Research Task Force ISO International Organization for Standardization ITU International Telecommunications Union


Como se estandariza : RFCs

Request for Comments son especificaciones técnicas de

los protocolos

Primer RFC enviado por Steve Crocker.

Inicialmente se enviaba vía “snail mail” luego FTP

Un RFC puede ser sometido por cualquiera.

Entra en calidad de RFC borrador(draft)

Si tiene aceptación un número es asignado

El RFC debe ser escrito de acuerdo al RFC 1543

Mínimos RFCs a leer: 1122,1123,1812,2644


RFCs Todos los estándares de TCP son

publicados mediante el mecanismos de RFC

El RFC 1543 indica como crear RFCs

Fuentes para obtener un RFC:

APNIC (Asia), RIPE (Europe), INTERNIC

(U.S.)

Web site IETF

http://tools.ietf.org/html/rfcxxxx

http://tools.ietf.org/html/rfcxxxx


Conceptos Conmutación de Circuitos y Paquetes

Circuit switching provee un camino pre-existente de

conexión entre 2 estaciones

El camino (path) está reservado por la duración de la

sesión.

Packet switching determina la ruta que un paquete

seguirá a través de la dirección en la cabecera

Múltiples paquetes de datos puedes enviarse al mismo

tiempo por la misma ruta .

Aplicable a todo tipo de data, voz, video etc.


● Circuit Switch

● Packet Switch

Introducción a Redes TCP

REDES CONVERGENTES:

Integran redes de distinta

naturaleza

Redes multiservicio voz,

video, datos

Reducen los costos de

integración

Basados en gateways de

medios

Fuente : Blog Julio Maraña 2011

Temas de Investigación

Seleccione un tema de investigación

Ver http://www.rfc-

editor.org/search/rfc_search_detail.php

Arquitectura de la Red

Arquitectura de una Red IP

Modelo ISO/OSI

Desarrollado en 1980s

Modelo de 7 capas

Es una arquitectura referencial de protocolos

Modelo TCP/IP

Desarrollado en 1979 por el DoD

Modelo de 5 capas

Definido por RFC


● Modelo OSI

Capa Física : Describe el

hardware de la red ,

incluyendo señales eléctricas ,

frecuencia, voltajes ,

conectores y repetidores

Data Link :Maneja la entrega

de la data a la capa física ,

provee detección de error y el

formato de paquete.


● Modelo OSI

Capa de Red : Maneja el

direccionamiento y la entrega

del paquete entre redes. Las

funciones de enrutamiento y

fragmentación

Capa de Transporte :

Provee servicios de

transporte de datos

confiables y no confiables

Arquitectura de una Red IP ● Modelo OSI

Capa de Sesión : Maneja

comunicación end-to-end .

Función de organizar y

sincronizar el diálogo y

controlar el intercambio de

datos

Capa de Presentación:

Realiza conversiones de

datos necesarios entre

plataformas distintas

Capa de Aplicaciones:

Aplicaciones de usuarios y

protocolos de alto nivel

Arquitectura de la Red IP

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Application

Transport

Internet

Data Link

Physical

Relación entre

el modelo OSI

y TCP/IP


Transport

Data Link

Physical

Network

Upper Layer Data

Upper Layer Data TCP Header

Data IP Header

Data LLC Header

0101110101001000010

Data MAC Header

Presentation

Application

Session

Segment

Packet

Bits

Frame

FCS

FCS

Segment

Message


Upper Layer Data

LLC Hdr + IP + TCP + Upper Layer Data

IP + TCP + Upper Layer Data

TCP+ Upper Layer Data

Upper Layer Data

0101110101001000010

Transport

Data Link

Physical

Network

Presentation

Application

Session


•Los protocolos son los que permiten la

comunicación de datos

• Pueden ser implementados en

software/firmware

• Definen interfaces estándar

• Permite el diseño especializado de cada capa

• Divide la complejidad en segmentos pequeños

mas manejables e intercambiables

•Los protocolos definen sintaxis, semántica y

tiempos

CAPA FÍSICA o CAPA DE

HARDWARE

TCP/IP Capa Física

● Enfoque de la Capa 1

● Especificaciones de la interface física

● Conectores incluyendo aspectos eléctricos y

mecánicos

● Especificaciones de Procedimientos que aseguran

la compatibilidad entre distintos elementos

● Regula el tráfico de un flujo de bits no

estructurados sobre un medio

● Regula la velocidad de entrada/salida de bits y sus

representaciones

● Ejemplos : RJ45 Par trenzado, fibra óptica

TCP/IP Capa Física

• Interfaces Físicas

• Ethernet

• IEEE 802.3

• RS232

• V35

802.3

Physic

al

TCP/IP Capa Física La capa de hardware se subdivide en 3 capas :

PCS : Physical Coding Sublayer provee la lógica de codificación , multiplexación, y

sincronización del flujo de salida y decodificación y demultiplexación de los flujos de

entrada

PMA: Contiene los transmisores y receptores así como la recuperación del reloj

Negociación : Permite a lo nodos de la red intercambiar información acerca de sus

capacidades y seleccionar la más favorable .

TCP/IP

Capa

Física

TCP/IP Capa Física

Identificadores IEEE

Asignados para diferenciar los distintos medios ,

velocidades y tipos de modulación a ser usados :

TCP/IP Capa Física

● Identificadores IEEE

● Antiguos

● 10BASE-5 /10BASE2 Coax thick/thin

● 10BASE-T a 10 Mbps cat3

● 10BASE-F FOIRL Inter repeater link ,

● 10BASE-FL

● 10BASE FB

● 10BASE-FP

TCP/IP Capa Física


100 Mbps

100BASE-TX

100BASE-T4

100BASE-FX

1000Mbps

1000BASE-X

1000BASE-SX

1000BASE-LX

1000BASE-CX

1000BASE-T

TCP/IP Capa Física


10GBASE-SR

10GBASE-CX4

10GBASE-LX4

10GBASE-LR

10GBASE-ER

10GBASE-LRM

10GBASE-SW, 10GBASE-LW y 10GBASE-EW.

10GBASE-T

TCP/IP Capa Física

TCP/IP Capa Física ● Variantes Ethernet

● Distintos estándares Ethernet se basan en la

implementación de distintas formas de

codificación de línea , señalización y bloques de

transmisión .

● Éstos tratan de sobrepasar las limitaciones de

los medios para lograr mejores velocidades

● Temas a tener en cuenta :

● A mayor frecuencia la radiación en el cable aumenta

● A mayor componente DC aumentan las pérdidas en

el cable

● A mayor distancia mayor atenuación

TCP/IP Capa Física

● Conceptos

● Codificación de línea

– NRZ NRZI Manchester

– MLT-3 PAM5

● Codificación de Bloque

– 4B5B 5B6B 6B8T 8B10B

● Voltajes o niveles 2/3/4

● Scramblers

● Conectores RJ45

● Medio UTP,STP, Fibra

● Tasa bit/baud

TCP/IP Capa Física

● Codificación Manchester

● Utiliza un sistema de transición en la mitad del período de

cada bit

● Para un 1 lógico, la primera mitad del período es alto y la

segunda mitad está bajo, transición hacia abajo

● Para un 0 lógico, la primera mitad es bajo y la segunda mitad

es alto , transición hacia arriba

● Los niveles fluctúan entre +/-2.5 Volt, operando a frecuencias

de 5 y 10 MHz

TCP/IP Capa Física ● Manchester Diferencial

● También utiliza una transición a mitad del período

● La diferencia radica en como se realiza.

● Para representar un 1 lógico , el nivel se

mantiene igual que el bit anterior y luego cambia

en la mitad de período

● Para representar un 0 lógico , el nivel cambia

tanto al inicio de período y al final del período

TCP/IP Capa Física

● Codificación 10BASE-T 10 Mbps sobre UTP

● Block Encoding

– Manchester

● Line Signaling

– Diferencial

Cada bit codificado contiene una transición en la mitad del intervalo de duración de los

bits.

Una transición de negativo a positivo representa un 1 y una transición de positivo a

negativo representa un 0.

TCP/IP Capa Física

● 10BASE-T

● Block

Encoding ● Manchester

● Line Signaling ● Differential

TCP/IP Capa Física

● Transmisión 10BASE-T

● La onda resultante se vería así :

TCP/IP Capa Física

100BASE-TX a 100 Mbps sobre UTP

● Block Encoding

– 4B/5B

● Line Signaling

– MLT-3

TCP/IP Capa Física

● Codificación de bloque

4B/5B

● Antes de transferir un byte ,

éste es codificado con 4B5B

● Mediante 4B/5B, cada grupo

de 4-bits es codificado

mediante un bloque de 5 bits

que no tiene correlación de

acuerdo a la tabla

● Ejemplo

TCP/IP Capa Física

Codificación de bloque 4B/5B

4 bits de datos son reemplazados por 5 bits

4 de los bits codificados representan la data

original

El 5to bit sirve para :

Sincronización o recuperación del reloj desde la

señal

Evita tener una línea separada para el reloj como

se usa en V35

La transición del reloj es enviada seguido para

asegurar su recuperación y evitar corrimientos

TCP/IP Capa Física

Codificación de bloque 4B/5B

● Adicionalmente , el 5to bit sirve para

“minimizar” la componente DC

● Mejora la atenuación de la señal en el medio

● Sirve para realizar una detección de errores

debido a crosstalk y otros fenómenos

eléctricos que distorsionan la señal

TCP/IP Capa Física

● MLT-3 Multi-Level Transition con tres niveles

● Cada nivel representa un voltaje diferente

● MLT-3 tiene ciclos que van entre -V a 0 a +V y

regreso a V , este ciclo se repite

indefinidamente

● Un 0 lógico es codificado deteniendo el ciclo

por un período

● Un 1 lógico es codificado siguiendo el ciclo

TCP/IP Capa Física

● El patrón circular es :

● 0, +1, 0, -1,0, +1 ….. voltios

● El patrón produce una señal sinusoidal de una

frecuencia menor a las tasa de bits que se

están transmitiendo , ideal para medios UTP

http://en.wikipedia.org/wiki/File:MLT3encoding.svg

TCP/IP Capa Física

● Para reducir las emisiones electromagnéticas

la señal se somete a un proceso de scrambling

antes de ser modulada

● El scrambler produce una secuencia de bits no

repetitiva , minimizando la posibilidad de ceros

o unos seguidos que produzcan pérdida de

sincronismo

●

TCP/IP Capa Física

● Forma de onda resultante en 100BASE-TX

TCP/IP Capa Física

● 1000BASE-T 1000 Mbps sobre UTP

● Block Encoding

– 4D-PAM-5

● Line Signaling

– PAM-5

TCP/IP Capa Física

● Codificación 4D-PAM-5

● Es una variante de PAM, que codifica la data

según 5 niveles de señal(baud)

● En un señal 1000BASE-T el sistema transmite y

recibe simultáneamente sobre los 4 pares de

hilos usando 5 señales de voltaje diferentes .

● Cada 8 bits son convertidos en una sola

transmisión a 4 símbolos quinarios

TCP/IP Capa Física

● PAM5 usa 5 niveles de voltaje diferentes

● -2

● -1

● 0

● +1

● +2

● Típicamente solo 4 niveles de voltaje se requieren para

transmitir 2 bits con combinaciones 00, 01, 10, 11

● El receptor decodifica el voltaje recibido en 2 bits de

la misma forma

TCP/IP Capa Física

● Ventajas:

● Una transmisión usando 4 niveles indica que la

señal tendrá transiciones cada 2 períodos de bit ,

mientras que una señal binaria tendrá cada bit.

La frecuencia resultante es menor y adecuada

para medios UTP

● Por lo tanto la frecuencia es la mitad .

TCP/IP Capa Física

● Por lo tanto , una señal de 250MB/s puede ser

transmitida con 125 MSímbolos/seg con 4

niveles de voltaje

● El 5to nivel es usado para redundancia y

detección de errores.

● Si se usan los 4 pares del cable se puede

obtener una señal de 1Gbps

TCP/IP Capa Física

1000BASE-T Waveform

TCP/IP Capa Física

● 1000BASE-SX a 1000 Mbps sobre fibra

multimodo

● Block Encoding

– 8B/10B

● Line Signaling

– NRZ

TCP/IP Capa Física ● 1000BASE-SX a 1000 Mbps sobre fibra multimodo

TCP/IP Capa Física

● 1000BASE-SX

● Block Encoding ● 8B/10B

● Line Signaling ● NRZ

TCP/IP Capa Física

● 8B/10B

● Similar a 4B5B , pero esta vez se utilizan

bloques de 8 bits convertidos a simbolos de 10

bits

● Esto ocurre previo a la transmisión sobre el

medio .

● Produce una sobrecarga en la transmisión

debido a los bit extras .

● 1.25 Gigabaud para transmitir 1Gbps

TCP/IP Capa Física

● Los bits adicionales permiten la transferencia

de bloques de control y otra información.

● Los bloques de control sirven para intercambiar

mensajes entre las NICs , no es para data de

usuario

● Símbolos de control pueden señalizar incio

de paquete , fin de paquete , idle

● La conversión se realiza mediante una tabla

● Solo se utilizan símbolos con igual cantidad de

0s y 1s

TCP/IP Capa Física

● La conversión se realiza mediante la siguiente

forma

TCP/IP Capa Física

● NRZ – en esta codificación el nivel de la señal depende del tipo de bit

que se representa.

● Un valor positivo indica un bit 0 y un valor negativo utiliza 1

● Es susceptible a errores cuando la cantidad de 0s o1s que se

transmite es alto

● NRZI la transición se da cuando un bit 1 es transmitido

TCP/IP Capa Física

1000BASE-SX Forma de Onda


Componentes LAN

Backbone Segmento

Repetidor

Switch Router

Bridge Gateway

Router AP


Switches

Trabajan en capa 2

Reducen la cantidad de colisiones de la red

Punto central que implementa una backbone

Múltiples puertos

Un host u otro switch en cada puerto

Generalmente implementan buffers

Generalmente implementan retransmisión

Generalmente implementa port mirror


Routers :

Trabajan a nivel de la capa 3

Paso de paquetes en base a direcciones

de destino

Maneja rutas ingresadas ( estáticas) o

Pueden aprender nuevas rutas (dinámicas)

Pueden enrutar en base métricas

Mantienen y verifican la información de

ruteo

CAPA DE INTERFACE DE RED

Capa de Interface Red

Ethernet Principales

componentes:

Direccionamiento MAC

Métodos de acceso a la

red

CSMA/CD

CSMA/CA

Paquete Ethernet o

frame

MTU

Capa de Interface de Red

Direccionamiento Físico

Conocido como MAC

Dirección única de la NIC

Administrada por el IEEE

48 bits de largo

Hexas separado por :

Octetos específicos del

vendedor

3 Octetos serial del NIC

Podrían ser modificados

08:00:20 Sun (Oracle)

00:04:AC IBM

00:0A:D9 Sony

MAC-OUI


Tipos de Direcciones

Unicast:

Comunicación 1 a 1 08:00:20:1F:BC:CA

Multicast

Comunicacion1 a N 01:00:5E:…

Broadcast

Comunicación 1 a N FF:FF:FF:FF:FF:FF

Capa de Interface de Red ETHERNET II

Preambulo : Sincroniza transmisor y receptor

0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5

D-addr: Dirección MAC de destino

S-addr- Dirección MAC de origen

Type: Protocolo de la data

CRC: Método de chequeo


Ethernet II Type Code :

Definido en RFC 1060/1700

Protocolos interesantes :IP 0800 ARP 0806

RARP 8035 (en Hex)

RFC

1060

1700


Topología MTU

Ethernet 1500

FDDI 4352

Ethernet gigabit jumbo frame

9000

IEEE 802.3 1494

X25 576

PPP 296

IP/MPLS/Ethernet 1600

Loopback 8232

MTU Dependiente de la topología a

usar

Configurable

Cantidad máxima de la carga

del frame

Ethernet (1500 sin cabecera)

Jumbo Frames 9000

Loopback : interface de red

interna, no es usable para

transferencia de data


MTU Puede alterarse por varias razones:

802.1Q/802.3ac tagging incrementa en 4

bytes a 1522 ,ether 0810

Cisco InterLink Switch Frame Format toma

1548 bytes

Otras tecnologías usan MTU mayores:

ATM 4470, 9180

FC 65,280

RFCS Relacionados:

4821 MTU ICMP Discovery ipv4

1981 ICMP Discovery ipv6

Ventajas

Reduce fragmentación y

overhead del procesador

Mejora en rendimiento y

respuesta a cierta cantidad de

fallas

RFC

4821

1981

Capa de interface de red

Impacto del MTU

Reduce el procesamiento de

Ethernet

Recomendación IETF

Usada en gigabit

Requiere que todo el segmento

lo soporte

Soportado por Internet 2


Errores en Ethernet Runts < 64 bytes

•Producto de colisiones , normalmente son

descartados

Jabbers > MTU

• Problemas eléctricos , igual son descartados

Long > 1518-6000 bytes

• Problemas de hardware de la interface

Giant >6000 bytes

•Problemas hardware o mezcla de MTUs

Bad CRC

•Corrupción de la data


CSMA/CD Método de acceso al medio

802.3

Recupera de transmisiones

simultáneas

Indicador numero de colisiones

Backoff exponencial asegura

que no se repita una nueva

colisión al reintentar , random

wait

Después de 10 veces la

ventana no se expande más

Después de 16 veces se aborta

el proceso

Capa de Acceso a la Red

CSMA/CD

Gigabit Ethernet usa un mecanismo mejorado

Velocidad de transmisión hace que no se detecten colisiones con paquetes

menores a 64 bytes

Gigabit Ethernet usa 512 bytes como “slot” de transmisión . Carrier extension.

Modo full-duplex evita su uso . Configurable y negociable con el switch

Pero no hay mecanismo de contención

En este caso 802.3x es usado para enviar paquete “PAUSE”


CSMA/CD puede reducir la posibilidad de

colisiones pero no la evita

Peor escenario es cuando la señal colisiona

después de terminar su transmisión , en cuyo

caso las capas superiores deben reintentar


CDMA/CA

Usando en wireless

donde no se puede

detectar la colisión

IFS también se usa

para definir prioridad

Ventana de

contención variable


Protocolos Auxiliares

ARP : Address

Resolution Protocol

Transmitir un frame involucra

conocer la dirección MAC de la

estación de destino

Capa internet nos provee la

dirección lógica IP

Se requiere algo que nos hay

obtener la dirección MAC


Elementos del ARP

Mensajes

– ARP Request

– ARP Reply

Tabla ARP

Cache reply

RFC

826


ARP Request

Utiliza broadcast para transferir un mensaje del protocolo 0806

No se expande más allá del segmento local

En el caso de redes lejanas el router contesta, debido al proceso

de enrutamiento

ARP Reply

Contesta la solicitud

Utiliza unicast

Formato del paquete es el mismo

pero invierte los campos

origen/destino

Capa de Interface de Red ARP Formato del Paquete 0806

Hardware type : 6= 802.3

Protocol type

0800=2048

Opcode

1= Request,

2= Reply


Tabla ARP

Contiene el mapeo MAC <--> IP

Puede tener 2 tipos de entradas

Dinámicas o aprendidas

Tiene tiempo de vida ~10min

Mientras la interface está arriba

Estáticas ingresadas

Sin tiempo de vida,

Impiden spoofing

Capa Internet

Capa de Red

1.-Protocolo Internet

Fragmentación y ensamble

de paquetes

Direccionamiento lógico

Enrutamiento

Protocolo connectionless

2.-Internet Control

Message Protocol ICMP

Mensajes de control y error

Comunicación entre capas IP

de dos sistemas

RFC

791

Capa de Red

Cabecera de IPv4

Versión : 4,5,6

IHL: Longitud de la cabecera en

32-bits=5

TOS: Calidad de Servicio

Total Length: longitud del paquete

Identificación: Serial del

datagrama, todos los fragmentos

contienen la misma id

Flags :Control de los fragmentos

1st bit: reserved,

2nd bit: DF -- Do Not Fragment

3rd bit: MF -- More Fragments

Capa de Red

TOS: Type of Service , indica calidad del servicio esperado

por el usuario en el envío del paquete

Definido por la aplicación, usada por lo routers, para

seleccionar path (de existir)

Campo ha sufrido varias interpretaciones y es poco usado al

momento

Para soportarlo el router debería tener múltiples tablas de

enrutamiento

No todos los protocolos de enrutamiento lo soportan

No se debe confundir con protocolos de QoS.

Capa de Red

Type of Service :

Capa de Red

Time to Live : TTL

controla saltos por

routers

Protocol: Código del

protocolo de capa 4

TCP= 6

UDP=17

SCTP=132

ICMP=1

Header Checksum: CRC

de la cabecera

Capa de Red

Source/Dest. IPs : indican

las direcciones de origen y

destino del paquete

IP Options: Opciones de

control de paquete :

Varias opciones pueden ser

especificadas, cada una

tiene su formato y longitud

Capa de Red

Opciones :

Source Routing : especifica

la ruta que deberá seguir el

paquete

Record Route: va

agregando al datagrama

los saltos que da el paquete

TimeStamp Graba tiempo

del arribo del paquete

Stream ID : en desuso

Capa de Red

Source Routing esquemas:

LSR Loose source routing , el router envía a cualquier

router que crea conveniente de la lista

SSR Strict source routing, el router sigue estrictamente la

lista indicada

Fuente de virus DoS

Capa de Red

Security Option :

Usado únicamente en

aplicaciones militares

RFC 791 define 8 niveles

de seguridad:

Unclassified,

Confidential,

Restricted,

Secret

Top Secret

:

Record Route:

Permite conocer el path

seguido

Origen crea un lista vacía

de direcciones

Activa la opción

Cada Router que recibe

este paquete añade su

dirección

Máquina de destino puede

conocer el path seguido

Capa de Red

Fragmentación:

Dividir los mensajes de la capa

de TCP en bloques pequeños

llamados datagramas

Necesario porque el frame tiene

un tamaño limitado de carga (

payload)

Tamaño del fragmento

determinado por el MTU

Puede ocurir varias veces en el

path debido a los MTUs

Capa de Red

ID : número del

datagrama

Flags: 3 bits :

DF:No Fragmentos

MF: Más fragmentos

Offset : Indica la posición

de inicio del fragmento

dentro de la data original ,

en unidades de 8 bytes

No hay retransmisión en

caso de pérdida

:

Capa de Red

Ejemplo de Fragmentación

Capa de Red

Direccionamiento:

IPv4 32 bits

IPv6 128 bits

IPv4 Clases

32 bits definen

Número de la red

Número de Host en la red

Nomenclatura

4 Octetos

XXX.XXX.XXX.XXX

Clase A

Clase B

Clase C

Capa de Red Clase A

•Redes muy grandes

•127 redes 16 millones de hosts

•Rango 1-126.0.0.0

•Actualmente muchas se han dividido (ver

CIDR)

•Primer octeto empieza con 0

•Red 127 reservada para loopback

• Red interna

• Permite comunicar la máquina con si

misma

# ifconfig lo 127.0.0.1

# cat /etc/hosts

localhost 127.0.0.1

Capa de Red

Clase B

16K redes y estaciones

Rango 128-191.0.0.0

Segmentos reservados para uso

privado

172.16.0.0

Clase C

2.097.152 redes , 255

estaciones

Rango 192.223.0.0.0

Capa de Interface de ed

Clase D

Usado para multicast

Desde 1 host a varios hosts

Rango 224-239

El resto de bits identifican el

grupo multicast

Mapea al MAC

01:00:5E:00.00.01

Requiere que la estación se

registre en el grupo

( ver IGMP)

Capa de Red

Direciones IPv4 Reservadas

Dirección IPv4 Uso

127.x.x.x Reservado para Loopback

xxx.0.0.0 Direcciones como 128.40.0.0 podrían no ser válidas, interfieren con máscara de red

XXX.255.255.255 Direcciones de host con 255 interfieren con máscara de red

0.0.0.0 Dirección indica que la red todavía no ha sido inicializada, usadas por RARP y BOOT para obtener dirección

255.255.255.255 Dirección de broadcast

10.0.0.0 Uso privado , no es dirección pública

172.16.0.0 a 172.31.0.0 Uso privado , no es dirección pública

192.168.0.0. Uso privado , no es dirección pública

240-255.0.0.0 Experimental , conocido como clase E

Capa de Red Máscara de Red

Permite identificar la red

Default:

Clase A 255.0.0.0

Clase B 255.255.0.0

Clase C 255.255.255.0

Administrador de la red

puede alterar la máscara

Bits podrían no ser

consecutivos

Capa de Red

Subneting Permite aislar el tráfico de un

segmento , mejor rendimiento de la red

Permite mantener seguridad,

configuración del router

Permite redes departamentales

Mejora la administración de la red

Firewalls podrán definir reglas por

subnet

Routers se configuran con la dirección

extendida de la red

Jerarquía de Subred

Número de Red Extendido

Capa de Red

Subnetting

Permite dividir una red en

subredes

Comprende tomar porción de

direcciones de host para definir

una subred

Default :

Clase A 2do octeto

Clase B 3er octeto

Clase C 4 bits del 4to octeto

Nomclatura :

NumRed/NumBitsSubred

Capa de Red

Ejemplo de

Subnetting

Clase A

Capa de Red

Ejemplo

de

Subnetting

clase B

http://www.stevebrookes.id.au/mediawiki/index.php/File:Ch7-4.jpg

Capa de Interface Red

Subnetting con Clase C

Capa de Red

172.16.1.0 172.16.2.0

172.16.3.0

172.16.4.0

Direccionamiento con

Subredes

Tráfico es contenido en cada red

Requiere enrutadores para

pasar a otra red

Controla el dominio de

broadcast

Definido en RFC 950

Bits podrían no se contiguos

En el ejemplo , todas las

subredes tiene igual máscara

RFC

950

Capa de Red

Variable Length Subnet Mask

Definido en RFC 950

Manejo eficiente de la

direcciones de red

Permite asignar mas de una

máscara a una red IP

Números de red extendidos

pueden tener diferente longitud

Agregación de rutas reduce la

configuración del router

Protocolo Asociados

OSPF

Ejemplo :

La máscara podría

funcionar adecuadamente

si existen muchos hosts,

Caso contrario hay un

desperdicio de direcciones

VLSM permite que

distintos segmentos de la

red tengan distintas

máscaras

Capa de Red

Ejemplo: Subnetting en Clase A con 3 distintas

máscaras

Capa de Red

Ejemplo VLSM CIDR

Asuma que su empresa requiere conectividad entre 4 sitios. La

cantidad de estaciones de trabajo por sitio no es grande

Una red clase C sería suficiente pero..

Cada sitio tiene diferentes necesidades de direcciones

Protocolos CIDR : OSPF, RIP II, Integrated IS-IS, y E-IGRP.

RFC

4632

Capa de Red

Ejemplo VLSM

Se tiene una red distribuida en 7

segmentos ( sitios o dptos)

Cada segmento tiene distinta cantidad

de estaciones, total 35

Se le ha asignado la red

200.100.50/24

Una configuración elemental sería

tener 7 segmentos de 15 estaciones ,

es decir 4 bits subnet

Esto definirá 255 estaciones ,hay

desperdicio

200.100.50/24

Capa de Red VLSM

1. Determine la cantidad de

direcciones por subred

PCs+Intfc+2

1. Inicie desde la más grande

en direcciones

2. Identifique cuantos bits se

requieren por subred

3. Determine la máscara

4. Determine las direcciones

5. Determine el broadcast

200.100.50.0/24

Capa de Red

Subred mayor S1

13 pcs + 1 router+ 2( no usables)=14 <=24 bits

Asignamos 4 bits de máscara con valor 0000

200.100.50.0000 XXXX

200.200.50.0/28

Rango :200.100.50.1 al 200.200.50.14

Broadcast:200.100.50.15

Capa de Red

Siguiente red S3 en tamaño

Estaciones :10+1 router+2 (no usables)=13 <24

Asignamos 4 bits de mascara con valor 0001

200.100.50.0001 xxxx

200.100.50.16/28

Rango: 200.100.50.17 al 200.100.50.31

Broadcast :200.100.50.31

Capa de Red

Siguiente Red es la S2

Estaciones: 8Pcs+1+2(no usables) =11 <24

Asignamos 4 bits con valor 0010

200.100.50.0010 xxxx

200.100.50.32/28

Rango 100.200.50.33 al 200.100.50.46

Broadcast 200.100.50.47

Capa de Red

Siguiente segmento es el S7

Estaciones : 4 PCs +1+2( no usables)<=23

Asignamos 5 bits con máscara 00110

200.100.50.0011 0xxx

200.100.50.48/29

Rango: 100.100.50.49 al 200.100.50.54

Broadcast : 200.100.50.55

Note como se asigna únicamente las direcciones

necesarias

Capa de Red

Siguiente red S4

Estaciones : 0+2router + 2 (no usables) =4 <=22

Asignamos 2 6 bits de máscara con valor 001110

200.100.50.0011 10xx

200.100.50.56/30

Rango: 200.100.50.57 al 200.100.50.58

Broadcast: 200.100.50.59

Otra vez , note como solo asignamos las

direcciones requeridas.

Capa de Red

Subred Red Máscara Direcciones Broadcast

Capa de Red

Interfaces Virtuales

Asignar varias IPs a una interface física

Host puede estar en más de un segmento

Bajo costo y fácil administración

Aplicaciones

Alta disponibilidad

Servidores Web

Servidores con varias aplicaciones

Capa de Red

Interface Virtuales

Una interface física emula varias

virtuales

Un host actúa como si tuviera mas de

una interface física

Permite conectar un servidor a más

de una red

Ambientes de virtualizados

Ancho de banda configurable

Capa de Red

Trunking

Incremento el ancho de banda hacia un segmento

Mejora el tiempo de respuesta de los servidores

Cluster server a server

Balanceo de carga

Métodos de Trunking

MAC

IP origen/destino

Round robin

Capa de Red

IPv6 y sus características:

Auto configuración

Direccionamiento extendido : 128 bits

Simplificación de cabeceras y encapsulamiento

Fragmentación

Seguridad IPsec AH y ESP

Calidad de Servicio nativo

Capa de Red

RFCs IPv6

Capa de Red

Cabecera

IPv6

Capa de Red

Versión: 6 para IPv6

Traffic Clase :Similar a TOS en IPv4

Flow Label: Permite identificar paquetes del

mismo flujo . Paquetes del mismo flujo pueden

tener tratamientos especiales definidos

Payload Length: Longitud de la carga que

transportada. No incluye la cabecera (comoIPv4)

dado que la cabecera es fija.

Hop Limit: Similar al TTLde IPv4 , decrementado

con cada salto

Capa de Red

Next Header Indica que tipo de

información viene en la data . Estricto

orden

RFC2460

Capa de Red

Next Header :Caso más simple , el Next Header

es el de TCP ,ya que transporta la data de TCP o

UL

Capa de Red

Next Header : Encadenamiento de Cabeceras

Capa de Red

Next Header : Encadenamiento de cabeceras ,

Orden a seguir

Capa de Red

Consideraciones MTU IPv6

Mínimo MTU es 1280 vs 68 de IPv4

Si el MTU <1280 se implementa framentación

IPv6 debe hacer path MTU discovery antes de enviar

paquetes mayores 1280

Puede omitir PMTU discovery si conserva MTU<1280

Opción Hop-by-Hop permite jumbograms de 232 bytes

Routers no hacen fragmentación y retornan ICMP

Packet to big

RFC

1981

PATH MTU Discovery

Jumbograms

Capa de Red

Direccionamiento :

Unicast:

Comunicación punto

a punto

Multicast :

Comunicación uno a

muchos

Anycast :

Comunicación uno al

miembro del grupo

más cercano

Capa de Red

Representación de la dirección:

8 grupos hexa

Fe80:0000:0000:0000:0a00:20ff:feb5:4137

8 grupos hexa con compresión de ceros

Fe80:0:0:0:0a00:20ff:feb5:4137

Compresión de grupos

Fe80::0a00:20ff:feb5:4137

0:0:0:0:0:0:0:1 –> ::1

0:0:0:0:0:0:0:0 – >::

Capa de Red Alcance de la

Dirección:

Todo host puede tener

múltiples direcciones

Link Local : No pueden

extenderse más allá de

routers

Site Local : Pueden

pasar routers y toda la

intranet

Global Unicast: Similar a direcciones públicas

RFC

3513

Capa de Red

Link Local:

Prefijo 1111 1110 10 (FE8::/10) Seguido de 54 ceros

El identificador de red sigue EUI-64

Se auto-configura , todo host requiere una

Paquetes no cursado por routers

Capa de Red

EUI-64:

Generado en base

a la MAC de la intfc

Utiliza 24 bits del

código del fabricante

Invierte el bit 7 para

indicar

administración local

EUI-64

Capa de Red

Site Local Address:

Prefijo 1111 1110 11 FEC

Configurada manualmente

Equivalente a redes privadas IPv4 (10/172/192)

SLA Site Level Subred del Cliente

Pasa routers pero no a Internet

Capa de Red

Global Unicast :

Incluye jerarquía de ISPs

Prefijo 002

TLA Top Level Aggregator es Global ISP

NLA Next Level Aggregator ISP local

SLA: Site Level Subred del Cliente

Capa de Red

Multicast

Prefijo FF

Flags: 1 IANA multicast

0 Multicast Temporal

Scope : Que tan

lejos puede

llegar

1 Nodo

2 Link

5 Site

8 Organización

B Community

E Global

Capa de Red

Direcciones conocidas de multicast

FF01::2 Ruteadores del nodo

FF01::2 Ruteadores link local

FF05::2 Ruteadores site local

FF02::9 Ruteadores link local RIP

FF01::1 Todos los nodos locales

FF02::1 Todos los nodos link local

RFC2373

RFC3513

Capa de Red

Resumen de Prefijos

Capa de Red

Auto-Configuración de dirección:

Stateful:

Similar a DHCP (DHCPv6)

Requiere de un servidor , generalmente un router IPv6

Stateless

No requiere DCHP, el mismo host lo hace

Funciona en direcciones link-local ,

Prefijos obtiene de direcciones publicadas por routers

Determina que debe configurarse

Direcciones

Prefijos

RFC

2462

IEEE-

EUI64

Capa de Red

Proceso de auto-configuración

Determina la dirección link-local basado enEUI-

64

Verifica que la dirección es única

Mensajes de los vecinos

Neighbor solicitation/advertisement

Router solicitation/advertisement

Detecta routers en el segmento

Dirección de Loopback ::1

RFC

2461

RFC-

2464

../traces/wireshark-traces/v6.pcap

Router Adversitement y

Autoconfiguración Dirección MAC A= 00:12:6b:3a:9e:9a

Calculo EUI64: 0212:6bff:fe3a:9e9a

Router Advertise: 3ffe:b00:0:1::/64

Auto configuracion : 3ffe:b00:0:1:212:6bff:fe3a:9e9a

Router Solicitation

RA son enviados cada 5 minutos , si una estación

esta booteando puede solicitar RAs

inmediatamente

Esto lo hace enviando un broadcast FF02::2

Routers contestan a FF02::1

DHCPV6

Configuración Stateful

Vía DHCPv6

Servidor es un router

Facilita renumeración

Direcciones con estados

RFC

3315

DHCPv6

De A Mensaje Dirección

Cliente Routers ND RS FF02::2

Router Cliente ND RA FF02::1

Cliente procesa la dirección enviada

Cliente Server DHCP Solicit * FF02::1:2

Server Cliente DHCP Advertise

Link local

* Ver configuración

DHCPv6 más

adelante

Capa de Red Proceso de

Autoconfiguración I

Generación de dirección

link local en base a EUI-

64

Verificar que la dirección

es única mediante

mensajes ICMP neighbor

solicitation

Capa de Red

PARTE II

Solicitar routers

presentes en la red

mediante ICMP

router solicitation

Solicitar

configuración

stateful mediante ,

configuración site-

local

Capa de Red

Subneting :

Similar a IPv4 CIDR ,pero hay que tomar en

cuenta los prefijos .

Ejemplos :

fec0::0003:a00:20ff:feb5:4137/64

Prefijo de subred IP de la estación

RFC

2373

Capa de Red

Integración y coexistencia IPv4- IPv6

Dual Stack : El host contiene los dos

mecanismos trabajando en paralelo ,no hay

integración a nivel IP . TCP puede recibir

paquetes de ambos stacks

Aplicaciones escogen su protocolo y librerías

DNS debe mantener nombres con dobles tags

A y AAAA

Permite migración gradual de aplicaciones

Capa de Red

Integración y coexistencia

Encapsulación y Tuneling

Utiliza red IPv4 como transporte de data

IPv6

../traces/wireshark-traces/6to4.pcap

Capa de Red

Teredo

Hacer tuneles a través de FW o puntos finales que

implementan NAT es imposible , debido a que impiden

que paquetes con proto 41 (tunel) pasen

Teredo encapsula los paquetes bajo IP-UDP-IPv6 de tal

manera que pueden operar detrás de NATs

Define 3 componentes:

Cliente

Servidor

Relay

RFC

4380

../traces/wireshark-traces/Teredo.pcap

Capa de Red

TEREDO

Creación Automática de Túnel 6to4

Facilita la migración 4 a 6

Usa prefijo 2002 , seguido por una direccion IPv4

La dirección IPv4 es la dirección del router de borde

que implementa el túnel

Es un mecanismo de túnel router a router

Creación de Túnel 6 to 4

../traces/wireshark-traces/6to4.pcap

Capa de Red IPv6

Resumen de RFCs: Existen muchos más Nombre RFC Nombre RFC

Especificación 6 2460 Neighbor Descovery 2461

RIP 2080 BGP 2545

IGMPv6 2710 OSPF 2740

Router Alert 2711 Jumbogramas 2675

Autoconfiguración 2462 Direccionamiento 3513

IPV6 OVER RFC IPv6 OVER RFC

PPP 2023 FRAME RELAY 2590

FDDI 2467 ATM 2492

Capa de Red

ICMP

IP no provee manejo de errores , esto lo hace ICMP

IP es connectionless , ICMP ayuda a mejorar entrega de

paquetes

Definido en el RFCs 792 1191 1256 1885 1970

Versiones para IPv4 IPv6

Los mensajes de IPv6 son una extensión de IPv4

Mensajes que no pueden ser cursados por el equipo de destino

se reportan al origen

Mensajes de control o error de un IP a otro

RFC

792

Capa de Red

Mensaje ICMP

Echo request y reply usados por el ping

Destino inalcanzable

Control de congestión y flujos de datagrama

Cambios de rutas de routers a hosts

Detección de rutas circulares o largas

Sincronización de reloj y tiempo de tránsito

Publicación de rutas (RDISC)

Solicitud de rutas (RDISC)

Capa de Red

Principales tipos de Mensajes ICMP: Existen 18 tipos

de mensajes y varios códigos de cada uno

Los más importantes:

Capa de Red

Paquete ICMP v4

Type: Tipo de mensajes 18 tipos

Code : Subtipo de mensaje

Checksum: 16 bits sobre el

mensaje

Data: Depende del mensaje (128

bits max)

En caso de errores se incluye los

primeros 64 bits del datagrama

que ocasionó el error

Capa de Red

Ejemplo : mensaje de redirección

Asuma que el host A desea enviar un paquete al host B ,de acuerdo a su tabla

de ruteo le envia a Router 1 quien a su vez lo envía a router 2 para ser

entregado a Host B, además envía un ICMP a host A(en rojo)

type code Description

5

0 redirect for network

1 redirect for host

2 redirect for type-of-service and network

3 redirect for type-of-service and host

Capa de Red

Ejemplo red no accesible: asuma que el host A quiere

enviar un paquete al host B de acuerdo a su tabla de ruta debe.

hacerlo vía router 1 , pero router1 no tiene conectividad .retorna

un mensaje de error que incluye el datagrama original

type code Description

3

0 destination unreachable:

1 network unreachable

2 host unreachable

3 protocol unreachable

4 port unreachable

Capa de Red

Ejemplo mensaje de eco : Host A quiere saber si host B

está activo. Envía un ping a Host B, Ping usa mensaje “echo

request” , host B responde “echo reply” . Host B retorna los mismo

datos que se recibieron:

Capa de Red

Ejemplo Mensajes Time Exceeded: Host A envía un

paquete a host B, Router 4 descarta el paquete debido a TTL=0 y

envía un mensaje timeout

TTL=1

IP

TTL=0

IP

Time

Exceeded

IP/CMP

11 0 time-to-live equals 0 during transit 1 time-to-live equals 0 during reassembly

Router 1 Router 2

Router 4

http://www.pcvr.nl/tcpip/tracerou.htm





http://www.pcvr.nl/tcpip/udp_user.htm





../traces/ethereal-traces/ip-ethereal-trace-1.pcap

Capa de Red ICMPv6: Similar a IPv4 , con pequeñas

diferencias .

Incluye más mensajes requeridos para IPv6

Incluye la cabecera de IPv6 en el checksum

Incluye campo next header de acuerdo al

funcionamiento de IPv6

Capa de Red Nuevos mensajes ICMPv6

Mensajes eliminados

Timestamp, source quench

RFC

4443

Capa de Red

IGMPv2 es movido como mensajes ICMPv6

IGMPv3 descrito en RFC 3376

Provee información de miembros multicast

Queries (130) Determina que grupos tienen miembros

Report,(131) Usada por el sistema para reportar que es

parte de un grupo

Leave (132) Usada por el sistema para reportar salida

del grupo

RFC

3376

Capa de Red

Routing

Proceso de encontrar la ruta para alcanzar la

estación de destino

Directo

El equipo destino se halla

en la misma red

No se requiere enrutador Indirecto

El equipo destino se halla

en otra red o subred

Requiere el uso del

enrutador

Capa de Red

Como funciona a nivel de host :

Tabla de ruteo en el kernel que contiene

Red de destino

Router que permite alcanzar dicha red

Tres tipos de rutas incluidas

Directas

Indirectas

Default

Capa de Red

Tabla de

rutas

netstat -r

Capa de Red

Tipos de Rutas

Estáticas

Añadidas manualmente

Permanentes mientras no sean cambiadas

Definidas por el administrador

Dinámicas

Aprendidas mediante protocolos de enrutamiento

RIP

RDISC

Router Advertisement

Capa de Red

Rutas por defecto

Único router de salida hacia el resto de la red

Router default

para pc1 al

pc3

Router por

defecto del

pc5 al pc7

Capa de Red

Ventajas de la ruteo por defecto

Previene que el CPU haga ruteo innecesario

Tabla de rutas es pequeña

Múltiples router por default pueden ser

configurados

Transparente a protocolo de ruteo que se usan

Desventajas

Sistema no aprende nuevas rutas

No apropiado para redes cambiantes

Capa de Red

Múltiples rutas

Red 88 puede

configurarse con

ruta por defecto

Golem y Kerberos

son servidores con

2 NICs , necesita

configurar

Ip_forwarding=1

Se requiere

aprender rutas

Capa de Red Algoritmo de ruteo I :

Capa de Red

Algoritmo de ruteo II

Capa de Red

Protocolo de Enrutamiento :

Usados entre routers para determinar los caminos y mantener

las tablas de ruteo

Una vez

determinado,

el router

puede cursar

tráfico del

protocolo

ruteado

Capa de Red

Sistema Autónomos AS

Colección de redes manejadas bajo un sistema administrativo

común

Dos tipos

IGPs Interior Gateway Protocol opera dentro de un AS

EGP Exterior Gateway Protocol conecta varios AS entre si

Capa de Red

Protocolos de Ruteo

EGP

Exterior Gateway Protocol

Border Gateway Protocol

IGP

Open Shortest Path First OSPF

Routing Information Protocol RIP

Interior Gateway Routing Protcol IGRP

Capa de Red

Clases de Protocolos de Enrutamiento

Capa de Red

Distance Vector :

Se basa en la

cantidad de saltos

necesarios para

alcanzar la red

destino

Períodicamente pasa

copias de las tablas

de ruteo a los routers

vecinos para calcular

los saltos

Ejemplos : RIP , IGRP , EIGRP

Capa de Red

Calculo de la distancia : Datos iniciales

Capa de Red

Calculo de la Distancia : A y B intercambian rutas

Rutas aprendidas

Capa de Red

Calculo de la distancia B y C intercambia rutas

Después de intercambiadas la tablas de ruteo , equipos de

la red 1 pueden comunicarse con las red 4

Capa de Red

Distance Vector Protocols , como RIP permiten

seleccionar la mejor ruta basado en métricas

Capa de Red

Routing Information Protocol RIP

Ventajas

Simple y de bajo consumo CPU

Fácil de implementar

Actualiza cada 30 segs la tablas

Estándar aceptado por la industria

Desventajas

Genera tráfico adicional

No soporta múltiples métricas ni balaceo de carga

Soporta únicamente 15 hops , mayor es considerado no

alcanzable

RFC

2453

Capa de Red

RIP

Command = Request /Response Versión= 2

AFI=2 (IP) , Next Hop = Siguiente Salto

Metric = Número de saltos

Capa de Red

Mecanismos de estabilidad del protocolo RIP

RIP tiene varias características que

incrementan la estabilidad cuando hay cambios

de topología:

Hop-count:

Hold-Down

Split-Horizon

Route Poisoning

Triggered Updates

Capa de Red

Los cambios de topología son reportados en el

siguiente ciclo

Capa de Red

Cambios en topología: Red estable y tablas de

ruteo consistentes

Capa de Red

Router C pierde conectividad con la red 10.4 , y por lo tanto

asume que la ruta para la red 10.4 es vía el router B ,

propaga esta información lo que hace la tabla del router B

se altere incrementando la cantidad de saltos . Esto ocurre

varias veces

Capa de Red

La tabla de ruteo de B rápidamente termina en

numero de saltos igual a16 y propaga la

información a A

Capa de Red

Router B incrementa la cantidad de saltos

Capa de Red

Limitar el Hop Count a 16 impide que se creen

lazos infinitos, es interpretado como red

inaccesible

Capa de Red

Split Horizon : Impide que se envíen

actualizaciones de tablas en el mismo sentido

que se enviaron inicialmente:

Capa de Red

Route Poisoning: Rutas que se ha ido abajo son

marcadas con numero de saltos infinitos

Capa de Red

Hold Down Time: Impide que la red esté

reconfigurándose continuamente

Capa de Red

Poison Reverse: Router B envía actualización de

tabla indicando a C que su conexión esta abajo ,

es como decirle ,C tu no tienes acceso a 10.4.

Esto efectivamente es el contrario de split horizon

Capa de Red

Ejemplo con múltiples rutas: Router B pierde

conectividad con 10.4

Capa de Red

Router A,D y E son actualizados después de

cierto tiempo dado por el temporizador hold-down

Capa de Red

Poison Reverse son enviados desde los router

A,D y E

Capa de Red

Cuando se reconecta , Router B envia su

actualización de tabla:

Capa de Red

Un host también puede actualizar su tabla de

ruteo en base a tramas RIP o RDISC

Host actuando como router debe tener un

proceso RIP corriendo , los más conocidos

routed

gated

in.rdisc

RDISC también puede actualizar tablas de

estaciones de trabajo .Para esto la estación debe

ser parte de grupo multicast 224.0.0.1

Capa de Transporte

Capa de Transporte

Objetivos

Comunicación end-to-end

Soportado por puertos en el origen y destino

Segmentación de Data

Control de errores

Protocolos

TCP 6

UDP 17

SCTP 132

Capa de Transporte

Diferencias entre TCP y UDP

Protocolo Orientados a la Conexión

Confiables, confirmación de recepción

Establecimiento y terminación de conexión

Alto overhead

Protocolos sin Conexión

No confiables, confiabilidad de la red

No confirmación

Poco overhead , livianos

Capa de Transporte

Protocolos Confiables

Capa de Transporte

Protocolos no confiables

No hay

confirmación de

que los

paquetes han

sido entregado

No hay

confirmación de

que los

paquetes han

sido entregado

íntegros

Capa de Trasporte

Transmision Control Protocol TCP

Protocolo orientado a la conexión, mantiene

control del estado de la transmisión todos el

tiempo lo cual le hace confiable. Principales

características:

Orientado a flujo de datos

Conexión es un circuito virtual

Es bufferizado

Es full duplex

RFC 793

Capa de Transporte Cabecera TCP

Source/Destination Port:

indica el número del

puerto asociado al

circuito virtual

Sequence : Número

secuencial de paquete

siendo transmitido

Ackowledge : Número

de paquete que es

confirmada su recepción

Header Length : Tamaño

de la cabecera , puede

variar dependiendo de las

opciones

Capa de Transporte

Bits de Control

URG:indica que data urgente

está lista para ser

enviada,puede ser usado aún

cuando la estación de destino

ha cerrado el puerto

ACK: Indica que el paquete

está confirmando un paquete

anterior cuya secuencia es la

indicada en el campo de

acknowledge

PUSH: indica que es el ultimo

paquete del mensaje ULP

Capa de Transporte

Bits de Control II

RST: Reset bit , usado

para cerrar un puerto o no

aceptar una conexión

SYN: Bit que indica el

inicio o apertura de una

conexión.

FIN : Bit de final de una

conexión

../traces/ethereal-traces/tcp-ethereal-trace-1.pcap

Capa de Transporte

Window: La cantidad de

bytes que el servidor está

dispuesto a recibir incluyendo

el paquete del ACK.

Checksum: Chequeo de

errores, similar al CRC de

capa 2

Urgent: La posición de la

dara que contiene la

información urgente

Capa de Transporte

Opciones TCP

2=Max Segment Size

3=Window Scale

4= SACK Permited

5=SACK

8=TimeStamp

Capa de Transporte

Secuencia de apertura de una aplicación Telnet:

El host A desea establecer una sesión del telnet con el host

Z.

Puerto de origen es cualquiera no usado por la maquina

de origen , generalmente > a 1000

Puerto de destino es el 23 , puerto bien conocido

Service

Name Port

Num

Capa de Transporte

Puertos bien conocidos : Puertos cuyo número

esta definido

Definidos por IANA, hasta el 1023, puertos

dinámicos 1024 al 65535

Ejemplos :

Service

Name Port

Numbers

Capa de Transporte TCP

3 Way Handshake

Origen Destino

SYN (SeqNo = x)

SYN (SeqNo = y, AckNo = x + 1 )

(SeqNo = x+1, AckNo = y + 1 )

Send SYN

(seq=100 ctl=SYN) SYN received

Host A Host B

Capa de Transporte

Apertura de una conexión

1

Send SYN


Send SYN, ACK

(seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)

Host A Host B

SYN received

1

2

Capa de Transporte

Apertura de una conexión

Send SYN


Send SYN, ACK

(seq=300 ack=101 ctl=syn,ack)

Established

(seq=101 ack=301 ctl=ack)

Host A Host B

1

2

3

SYN received

Capa de Transporte Apertura de una conexión

Capa de Transporte TCP Acknowledgment

Window size = 1

Origen Destino


Window size = 1

Origen Destino

Send 1 Receive 1


Window size = 1

Origen Destino

Send 1 Receive 1

Receive ACK 2 Send ACK 2


Window size = 1

Origen Destino

Send 1 Receive 1


Send 2 Receive 2


Window size = 1

Origen Destino

Send 1 Receive 1


Send 2 Receive 2


Send 3 Receive 3

TCP Sequence y Números

Ack

Source

Port

Dest.

Port

… Sequence

#

Acknowledgement

#

Source Dest. Seq. Ack.

1028 23 10 1

Envio paq

#10.

TCP Sequence and

Acknowledgment Numbers

Recibido el #10,

favor envía el #11.

Source

Port

Dest.

Port Floags

Sequence

#

Acknowledgement

#

1028 23

Source Dest.

10

Seq.

1

Ack.

1028 23

Source Dest.

11

Seq.

1

Ack.

Envío el paq

#10.

TCP Sequence and


Source

Port

Dest.

Port …

Sequence

#

Acknowledgement

#

1028 23

Source Dest.

11

Seq.

2

Ack.

1028 23

Source Dest.

10

Seq.

1

Ack.

1028 23

Source Dest.

11

Seq.

1

Ack.

Te envío el 11.

TCP Sequence and


Source

Port

Dest.

Port …

Sequence

#

Acknowledgement

#

1028 23

Source Dest.

11

Seq.

2

Ack.

1028 23

Source Dest.

10

Seq.

1

Ack.

1028 23

Source Dest.

11

Seq.

1

Ack.

1028 23

Source Dest.

12

Seq.

2

Ack.

Recibido el #11,

Favo envía el #12.

I just

sent #11.

Capa de Transporte TCP Windowing

Origen Destino

Window

Size=3 Window

Size=2


Window size = 3 Send 2

Origen Destino Window size = 3 Send 1


Window

Size=3 Window

Size=2



Sender Window size = 3 Send 1


ACK 3 Window size = 2

Packet 3 no

recibido

Receiver

Window

Size=3 Window

Size=2

X






Packet 3 es

descartado



Receiver

Window

Size=3 Window

Size=2






Packet 3 es

descartado




Receiver

Window

Size=3 Window

Size=2

Capa de Transporte Selective Acknowledge SACK

Tráfico de ACKs es alto.

Paquetes que arriban en

desorden no ACK.

Receptor puede duplicar los

ACKs

Origen solo conoce de un

paquete perdido por RTT

RFC

2018


Destino informa de los PDUs que ha sido recibido

satisfactoriamente

Origen retransmite solo PDU que no tiene ACK

Se implementa usando 2 opciones de TCP

Opción 4 SACK Permited

Opción 5 SACK


Opción 4:

Habilitar SACK enviado con el SYN indica que una vez conectado se podrá usar SACK

– Destino retornará SACK’s

– Origen puede procesar los SACK’s

Source Port Address Destination Port Address

Sequence Number

Checksum Urgent Pointer

Window Size

Cumulative Acknowledgement Number

Kind = 4 Length = 2 Kind = 1 Kind = 1

Header

Length

SYN

SACK-Permitted NOP NOP

1 6


Origen Destino KIND = 4 SYN = 1

KIND = 4 ACK = 1 SYN = 1

ACK = 1 Establecimiento

de la conexión

Transferencia de

Data ACK cumulativos y ACKs selectivos


Source Port Address Destination Port Address

Sequence Number

Checksum Urgent Pointer

HLEN Window Size

Cumulative Acknowledgement Number

Kind = 1 Kind = 1 Kind = 5

Left Edge of last Block

Right Edge of First Block

Left Edge of First Block

Right Edge of last Block

Longitud del

paquete con

N SACK

Máxima

longitud del

Paquete

Length ?


SEQ 100, 200 bytes

SEQ 500, 200 bytes

SEQ 300, 200 bytes

ACK 300

SEQ 700, 200 bytes

ACK 300,SACK 500-700

100-300

100-300 500-700

100-300 500--900 ACK 300, SACK 500-900

Destino Origen

Buffer de Recepción

Destino confirma recepción de 200 bytes

Destino confirma recepción Acumulada de

2 paquetes

248


SACK no cambia el significado del campo ACK

SACK no puede ser enviado antes de que se

confirme que está permitido por el destino

Si SACKs son aceptados deberán usarse en

todos los PDUs cuando la data llega en desorden

El primer SACK debe hacer un ACK de la PDU

más reciente recibida fuera de orden


SEQ 100, 200 bytes

SEQ 500, 200 bytes

SEQ 300, 200 bytes

ACK 300

SEQ 700, 200 bytes

ACK 300,SACK 500-700

100-300

100-300 500-700

100-300 500-700 900-1100 ACK 300, SACK 900-1100, 500-700

Destino Buffer de Recepción

Origen

SEQ 900, 200 bytes

SEQ 1100, 200 bytes


Receiver SEQ 1100, 100 bytes

SEQ 300, 200 bytes

ACK 700, SACK 900-1100

100-300 300-500 500-700 700-900 900-1100

100-300 300-500 500-700 900-1100

SEQ 700, 200 bytes

ACK 1100

Origen

100-300 500-700 900-1100


Reneging:

Es un fenómeno que se produce en el receptor cuando éste ya ha ACK un segmento de data y luego lo descarta .

Se produce por falta de espacio en buffer

Destino transmite un SACK aún cuanto va a descartar la data .

Emite un nuevo SACK que no incluye el bloque de data descartado por el receptor


Destino Origen

SEQ 200, 200 bytes

SEQ 400, 200 bytes ACK 400

SEQ 600, 200 bytes

SEQ 800, 200 bytes

ACK 600, SACK 800-1000

200-400 Buffer

200-600 800-1000

200-600 ACK 600,


Implementaciones:

– Windows 98 y superiores

– Solaris 7 y superiores

– Free BSD & NetBSD con módulos

opcionales

Capa de Transporte Duplicate Selective Acknowledge D-SACK

Eventualmente el destino recibe paquetes duplicados

No requiere una negociación separada a la SACK

Cuando está en uso el primer bloque del SACK debe incluir

el bloque duplicado recibido

Cada bloque duplicado será reportado una sola vez .

Ayuda al origen a evitar retransmisiones

RFC

2883

TCP SACK/DSACK 255

Capa de Transporte Duplicate Selective Acknowledge D-SACK

Destino Origen SEQ 200, 200 bytes

ACK 400

SEQ 400, 200 bytes

SEQ 600, 200 bytes

ACK 400, SACK 600-800

SEQ 800, 200 bytes

ACK 400, SACK 600-1000

ACK 400, SACK 800-1000, 600-1000

200-

400

200-400 600-800

200-400 600-800 800-1000

200-400 600-800 800-1000

Buffer

Capa de Transporte

Campo Window :

16 bits indica máximo 64kb

Normalmente TCP inicia con “slow start” 8 KB y

va subiendo dependiendo de la confiabilidad del

medio (número de re-transmisiones)

Permite controlar el flujo a nivel de TCP

Tiene un impacto en el rendimiento de la

conexión:

Round time trip RTT Throuput Mb/s

10msec 48 Mbit/s

100msec 5 Mbit/s

Capa de Transporte

Campo Window II

Con mínimo RTT el mejor rendimiento sería 10

Mbps

Opción 4 : permite incrementar el tamaño de la

ventana , mediante “escalar” el valor indicado en

el campo , con un corrimiento hacia la izquierda

Cada bit de corrimiento representa duplicación

del buffer

RFC

1323

Capa de Transporte Cierre de conexión

SYN (SeqNo = x)

SYN (SeqNo = y, AckNo = x + 1 )

(AckNo = y + 1 )

SYN_SENT(active open)

SYN_RCVD

ESTABLISHED

ESTABLISHED

FIN_WAIT_1

(active close)

LISTEN(passive open)

FIN (SeqNo = m)

CLOSE_WAIT

(passive close)

(AckNo = m+ 1 )

FIN (SeqNo = n )

(AckNo = n+1)LAST_ACK

FIN_WAIT_2

TIME_WAIT

CLOSED

Capa de Transporte Estados de la conexión

Estado Descripción

CLOSED No hay conexión activa o pendiente

LISTEN Servidor esperando aperture de conexión

SYN RCVD Flag SYN ha sido recibido

SYN SENT Origen ha enviado un SYN a equipo destino

ESTABLISHED

Conexión ha sido establecida

FIN WAIT 1 Origen ha enviado flag de FIN

FIN WAIT 2 Destino ha empezado el cierre

TIMED WAIT Esperando recibir paquetes retrasados (“2MSL wait state”)

CLOSING Origen y destino están cerrando la conexión

CLOSE WAIT El destino ha iniciado el cierre

Capa de Transporte Estados del Cierre

FIN_WAIT_1

FIN_WAIT_2

ESTABLISHED

recv: FIN

send: ACK

recv: ACK

send: . / .

recvd: ACK

send: . / .recv:

FIN, ACK

send: ACK

active close

send: FIN

TIME_WAIT

CLOSING

recv: FIN

send: ACK

CLOSED

Timeout

(2 MSL)

CLOSE_WAIT

LAST_ACK

passive close

recv: FIN

send: ACK

application

closes

send: FIN

recv: ACK

send: . / .

../traces/wireshark-traces/telnet-cooked.pcap

Capa de Transporte

UDP

Protocolo sin conexión

No confiable

Datagramas pueden perderse o entregados

fuera de secuencia , en cuyo caso no se realiza

ningún tipo de notificación

No ACKs

Bajo overhead , 8bytes de cabecera vs 20 de

TCP

Más rápido que TCP

Capa de Transporte UDP

UDP maneja un timeout para saber si hay

respuesta o no

UDP no tiene el concepto de ventana de

congestión por lo que no tiene forma de controlar

el flujo

UDP puede regular su flujo en base a IP source

quench , si este no está en operación UDP

perderá paquetes

Capa de Transporte

UDP

Capa de Transporte

UDP

Cabecera UDP

Puertos de Origen

y Destino similar a

TCP

Longitud del

Paquete incluye la

cabecera y data ,

generalmente 8K

Checksum :

Campo opcional ,

podría no estar

calculado , en cuyo

caso es rellenado

con ceros .

Checksum se calcula sobre el paquete más un psuedo-

header que es incluido antes del paquete :

Capa de Transporte Aplicaciones UDP

Puerto Servicio Uso

7 Echo Eco de regreso la data al origen 9 Discard Usado para probar conexión 13 Daytime Reporta la fecha del dia 17 Quote Antiguo no esta en uso 19 Chargen Generador de Caracters 53 DNS DNS 67 DHCP server DHCP Server

68 DHCP client DHCP Cliente

69 TFTP Trivial file transfer 161 SNMP Protocolo de monitoreo 162 SNMP traps Traps del SNMP

1011–1023 Reservado Otros

Capa de Red

Direccionamiento dinámico de IPs

RARP

BOOTP

DHCP

RARP

Usando para la configurar equipos diskless, es el

reverso de ARP , entrega IPs basado en MACs

RARP

Ethernet MAC

address

(48 bit)

ARPIP address

(32 bit)

RFC

903

../traces/wireshark-traces/rarp_request.cap

Capa de Red

BOOTstrap Protocol (BOOTP)

Elaborado en 1985

Configura parámetros IP durante el boot

Provee 3 servicios.

Asignación de IPs

Detección de IPs

Nombre del archivo ejecutable para hacer cargar un equipo

.

Asigna IPs ,router y otros parámetros

Enviado como mensajes UDP puerto 67/68

Máscara de broadcast usada (255.255.255.255):

RFC

951

Capa de Red

BOOTP Argon

00:a0:24:71:e4:44 BOOTP Server

BOOTP Request00:a0:24:71:e4:44

Sent to 255.255.255.255

Argon

128.143.137.144

00:a0:24:71:e4:44 DHCP ServerBOOTP Response:

IP address: 128.143.137.144

Server IP address: 128.143.137.100

Boot file name: filename

(a)

TFTP SERVER

Capa de Red

DHCP

Manejo centralizado de direcciones

Automatiza la asignación de direcciones

Reduce la cantidad de direcciones asignadas

Extensión del protocolo BOOTP

Elimina la definición de tablas

Asignación basada en parámetros

Subnet

MAC

RFC

2131

Capa de Red

Argon

128.143.137.144

00:a0:24:71:e4:44 DHCP ServerDHCP Response:

IP address: 128.143.137.144

Default gateway: 128.143.137.1

Netmask: 255.255.0.0

Capa de Red

Paquete BOOTP/DHCP

Number of Seconds

OpCode Hardware Type

Your IP address

Unused (in BOOTP)

Flags (in DHCP)

Gateway IP address

Client IP address

Server IP address

Hardware Address

LengthHop Count

Server host name (64 bytes)

Client hardware address (16 bytes)

Boot file name (128 bytes)

Transaction ID

Options

Hay más de 100 opciones a manejar

Capa de Red

Paquete BOOTP/DHCP OpCode :

1= Request 2= Reply

HWtype: Tipo de frame a usar

– 1 Ethernet II

– 6 IEEE 802.3

Length: Longitud en bytes de la dirección , ejemplo usa 6 bytes (48 bits ethernet )

Hops: Saltos , seteado por le cliente en 0 es incrementado por cada salto de router . RFP 951 sugiere limitar a 3.

Capa de Red

Transaction ID: Número aleatorio para rastrear

el request y el response

Seconds: Tiempo en segundos desde el inicio del

requerimiento

Flag Bits : Más significativo en 1 indica

broadcast , el resto son 0.

Capa de Red

Normalmente DHCP trata de entregar vía

Unicast .

IP destino es seteada a la dirección asignada y

la MAC a aquella que solicitó la dirección

Si el host no puede recibir Unicast IP ,

broadcast bit debe ser 1 , indicando que la

respuesta debe hacerse por medio de un

broadcast MAC, caso contrario debe ser 0

Capa de Red

Client IP address: Definida por el cliente , ya sea 0.0.0.0 o una ip ya asignada (renew)

Your IP address: Definida por el servidor si la dirección del cliente es 0.0.0.0

Server IP address: Dirección del servidor.

Router IP address: Dirección del BOOTP relay en caso de ser usado

Client hardware address: Definido por el cliente , generalmente la MAC, pero puede ser otro identificador a ser usado por el servidor

Capa de Red

Server host name: Opcional nombre del servidor , terminado en X'00'.

Boot file name: Definido por el servidor , puede contener el path al archivo de boot terminado en X’00’

Options: Codigo 55 :Subnet Mask, Name Server, Hostname, Domain Name, Forward On/Off,

Capa de Red

Mensajes DHCP Valor Type Descripción

1 DHCPDISCOVER Usado por el cliente para encontrar servidores

2 DHCPOFFER Usado por el servidor para ofrecer una IP

3 DHCPREQUEST Usado por el cliente para solicitar la ÍP ofertada

4 DHCPDECLINE Usado por el cliente para indicar que la IP está en uso

5 DHCPACK Confirmacion del servidor y parámetros

6 DHCPNAK Usado por el cliente para indicar que la dirección no

es válida

7 DHCPRELEASE Usado por el cliente indicando que terminará el uso de

la IP

8 DHCPINFORM Usado por el cliente para solicitar más parámetros

Capa de Red

Capa de Transporte

Configuración DHCP Cliente

Provee IP para iniciar trabajos con TCP

Provee una cantidad de información configurable

para la estación

Cada opción tiene longitudes diferentes

Clases globales y especificas de Vendedores

Opción 43 :

RFC

2132

../traces/ethereal-traces/dhcp-ethereal-trace-1.pcap

Capa de Transporte RFC

3315

DHCP V6

Complemento a la configuración stateless IPv6

definida en el RFC2462

Puede ser usada en conjunto con la anterior

Diferente operación a IPv4 , mensajes dhcpdiscover y

dhcpoffer no están presentes en versión 6

Los servidores DHCP son ubicados por el cliente

mediante mensajes SOLICIT y ADVERTISE

A diferencia de versión 4 , en DHCPv6 se puede

solicitar múltiples direcciones IP :

Capa de Transporte

DHCPv6

Usa protocolo UDP

Puertos

Cliente 546

Servidor 547

Cliente usa su dirección stateless para iniciar

comunicación

Server recibe mensajes via multicast link-state

Capa de Transporte

Formato del Mensaje DHCPv6

Capa de Transporte

Mensajes DHCPv6

Id Mensaje Significado

1 SOLICIT Usado por el cliente para localizar a servidores

2 ADVERTISE Usado por los servidores para indicar que los servicios de DHCP están habilitados

3 REQUEST Usado por el cliente para solicitar la configuración IP

4 REPLY Usado por el servidor para enviar la configuración solicitada

5 RENEW Usador por el cliente para renovar la configuración anteriormente asignada por el servidor

6 REBIND Similar al anterior pero dirigida a cualquier servidor

Capa de Transporte Opciones DHCPv6

Capa de Transporte Dirección Multicast Link StateIPv6

Todos los servidores y agentes de relay escuchan

la dirección : FF01::1:2

Todos los agentes de relay se comunican con los

servidores usando : FF05::1:3

DHCP Unique Identifier DUID

Todos los clientes y servidores tienen un DUID . Los

servidores usan éstos para ASOCIAR los clientes a

las parámetros

Son Únicos

No deben cambiar en el tiempo

Hasta 128 bytes

Capa de Transporte

Asociaciones de Identidad IA

Usado por los servidores y clientes para

identificar cliente, servidores y grupos y las

direcciones respectivas

Todo cliente debe tener asociado por lo menos

un IA por interface

Interface completamente definida

Debe ser consistente si el clientes hace reboot

Capa de Transporte Mensaje DHCPv6

Capa de Transporte

Capa de Transporte

Formato Relay –Server

Msg-type= RELAY-FORW

Hop-Count=No. de relay agent

Link address : Global o

Site local en el cual está

el cliente

Peer address : Direccion

del cliente u otro relay

del cual se recibió el

mensaje

Opciones : debe incluir

el mensaje de Relay y

otros

curso tcp ip

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