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08/04/2010
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Redes de Altas Prestaciones
Tema 6 – Protocolo de Internet IPv4 – Curso 2010
Protocolos - Funciones
� Encapsulamiento
� Fragmentación y Re-ensamblado
� Control de Conexión
� Control de Flujo
� Control de Errores
� Direccionamiento
� Multiplexado
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� Los datos son transferidos en bloques
� PDU’s
� Categorías de control
� Direccionamiento
� Detección de errores de código
� Control de Protocolo
� Encapsular es agregar información de control a los datos
� Ejemplos: ATM, FRAME RELAY, ETHERNET
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� Los protocolos intercambian datos entre 2 nodos
� Los de bajo nivel, crean bloques más pequeños de datos llamados “fragmentos”
� Razones: ◦ La red acepta cierto tipo de bloques y tamaños
◦ El transporte y control de errores es más eficiente
◦ Acceso a las redes compartidas sea equitativo
◦ Área de almacenamiento intermedio mas pequeños
� Desventajas◦ Área de almacenamiento intermedio mas pequeños
◦ Muchas interrupciones y tiempo de proceso
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� Transferencias de datos sin conexión
� Cada PDU es tratado independientemente
� Transferencias de datos con conexión
� Determina asociación lógica, o conexión, establecida entre nodos
� Utilizada para largas transferencias de datos
� Tres etapas
� Establecimiento de la conexión
� Transferencia de datos
� Finalización de la conexión
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Etapas de una transferencia orientada a conexión:
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� Secuenciamiento
� Utilizado por muchos (no todos) los protocolos orientados a conexión
� Se define alguna manera de identificar la conexión
� Las PDU se enumeran secuencialmente
� Funciones soportadas
� Envío ordenado
� Control de flujo
� Control de errores
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� Los PDU’s puede arribar fuera de orden
� Se requiere mantener el orden secuencial
� Se realiza el ordenamiento
� Se utiliza la información del campo “número de secuencia”
� El mayor número de secuencia puede ser mayor que el número de PDU’s
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� La recepción limita la cantidad o tasa de datos enviados
� El más simple es “parar y esperar”
� Otros utilizan el concepto de “crédito”
� Cantidad de datos enviados sin “reconocimiento”
� Las siguientes funciones se implementan
� Control de tráfico de red
� Espacios de buffer
� Desbordamiento de uso
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� Previene pérdida de datos o daños
� Función separada de la detección de errores y de re-transmisión◦ El origen inserta “detección de errores” en el PDU
◦ El destino controla el ingreso de PDU’s
◦ Si hay error, descarta el PDU
◦ Si el origen no recibe un “ack” en tiempo y forma, re-transmite
� Se implementan códigos de corrección de errores◦ Permite al receptor detectar y corregir posibles errores
� Implementado por varias capas de protocolos
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Nivel de direccionamiento:
� Es un nivel donde se nombre la entidad o nodo
� Posee una dirección única para cada sistema final o intermedio
� Es generalmente una dirección de red para rutear el PDU
� Dirección IP ó Dirección de Internet
� Punto de acceso de servicios de red (NSAP)
� Los datos destino son ruteados hacia algún proceso interno
� Puerto TCP-IP
� Punto de acceso de servicio bajo OSI (SAP)
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Ámbito de direccionamiento:
� Dirección global que identifica a un sistema único
� Inequívoco
� Se permiten sinónimos
� Algunos sistemas pueden tener asignado más de una dirección global
� Permite a Internet intercambiar datos entre dos sistemas
� Dirección única para cada interface en la red
� Dirección MAC para Hosts Ethernet y Hosts ATM
� Habilita a la red a rutear datos a través de la red
� Relevante para direcciones del nivel de red
� El puerto o SAP sobre el nivel de red es único
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� Múltiples conexiones sobre un sistema
� Frame Relay implementa múltiples enlaces de conexión sobre un sistema único (PaP)
� Multiplexado hacia arriba
� Múltiples conexiones de alto nivel sobre una única conexión de bajo nivel
� Multiplexado hacia abajo
� Única conexión de alto nivel construído sobre múltiples conexiones de bajo nivel
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� Communications Network
� Facilidad que provee servicio de transferencia de datos entre dispositivos conectados a la red
� Internet
� Colección de redes interconectadas por routers
� Intranet
� Es la aplicación de servicios de Internet en una organización (WWW, e-mail, Ftp). Puede operar con o sin enlaces hacia Internet.
� End System (ES)
� Dispositivo conectado a la red internet que soporta servicios y aplicaciones para usuario final.
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� Intermediate System (IS)
� Dispositivo conectado entre al menos dos redes, permitiendo la comunicación entre sus sistemas
� Bridge
� Un IS utilizado para conectar dos LAN’s implementando protocolos de LAN. Actúa como filtro de direcciones, tomando paquetes que intentan conectar a la otra LAN y enviando estos paquetes a la otra LAN. Opera en capa 2 de OSI
� Router
� Un IS que conecta dos redes que pueden no ser similares en tecnología. Emplea protocolos de Internet utilizados en cada red. Opera en capa 3
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Internet como Red
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Routing
� Los routers mantienen tablas de ruteo
� Informan sobre otros routers en la red
� Estáticas
� Dinámicas
� Ruteo Fuente
� Especifica las rutas que se seguirá o tomará
� Utilizadas por seguridad y prioridad
� Registro de rutas
� En los datagramas se inscriben una lista de routers, para usar como seguridad o prioritización
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Routing
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Ciclo de vida de un datagrama
� Los datagramas podrían entrar en loop
� Consumiendo recursos
� Los protocolos de transporte podrían necesitar este valor para tramitar los datagramas en la red
� Se define el ciclo de vida de un datagrama
� Campo “Time to Live” en IP
� Cuando “lifetime” expira, el datagrama se descarta
� Se puede basar en contedo de saltos ó tiempo
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Fragmentación IP
� Se re-ensambla en el destino únicamente
� Utiliza campos en el encabezamiento
� Data Unit Identifier (ID)� Identifica el “End System” del datagrama originado
� Data lenght
� Longitud de datos en bytes
� Offset� Posición del fragmento de datos en el datagrama original
� More flag
� Informa que éste no es el último fragmento
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Fragmentación IP
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Fragmentación IP
� Re-ensamblado puede fallar si algunos fragmentos se pierden
� Se debe encontrar la falla
� Se produce tiempo muerto en re-ensamblado
� Al primer fragmento en arribar se asigna el tiempo
� Si el tiempo expira antes de que los fragmentos lleguen, se descartan parcialmente los datos
� Se utiliza “packet lifetime” (time to live en IP)
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Control de Errores
� No se garantizan los envíos
� Los routers deberían informar las causas si algunos paquetes son descartados
� La fuente debería modificar la estrategia de transmisión
� Se informa al protocolo de nivel superior
� Se requiere identificación de datagramas
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Control de Flujo
� Permite a los routers o estaciones limitar la tasa de ingreso de datos
� Función limitada en sistemas sin conexión
� Se envían paquetes “flow control” solicitando reducir la entrega de datos
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� IP versión 4
� Definida por la RFC 791
� Parte del suite TCP/IP
� Partes
� Especificación de la interface de nivel superior
� Ejemplo: TCP
� Especificación del formato actual y sus mecanismos
� Será reemplazado por IPv6 ?
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Parámetros de IP
� Direcciones Fuente y Destino
� Protocolo
� Tipo de servicio
� Identificación
� Indicador de “no fragmento”
� Time to live
� Longitud de datos
� Opciones
� Dato del usuario
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Encabezamiento de IP
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Formato de direcciones IPv4
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Direccionamiento◦ Clase A
� Comienza con binario 0
� Rango de 1.x.x.x a 126.x.x.x
� 01111111 (127) reservado para loopback
� Máscara default en notación decimal: 255.0.0.0◦ Clase B
� Comienza con binario 10
� Rango de 128.x.x.x a 191.x.x.x
� Máscara default en notación decimal : 255.255.0.0◦ Clase C
� Comienza con binario 110
� Rango 192.x.x.x a 223.x.x.x
� Máscara default en notación decimal : 255.255.255.0
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Subredes y máscara de subred
◦ Permite arbitrar mecanismos simples para el direccionamiento en redes complejas
◦ Aislar el problema de crecimiento de internet y de la complejidad de ruteo
◦ Cada LAN tiene asignado un número de subnet de red y máscara de subred
◦ La porción de host de una dirección esta dividido en número de subnet y número de host
◦ Los routers de LAN rutean el esquema de subnetting
◦ Los bits de máscara indican cuáles bits son subnet y cuáles porción host
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Cálculo de máscara de subred
Binary Representation Dotted Decimal
IP address 11000000.11100100.00010001 .00111001 192.228.17.57
Subnet mask 11111111.11111111.11111111 .11100000 255.255.255 .224
Bitwise AND of
address and mask
(resultant
network/subnet
number)
11000000.11100100.00010001 .00100000 192.228.17.32
Subnet number 11000000.11100100.00010001 .001 1
Host number 00000000.00000000.00000000 .00011001 25
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Versiones de protocolo IP
� IP v 1-3, definidos y descartados
� IP v 4, en uso
� IP v 5, protocolo stream
� IP v 6, en reemplazo de IP v 4
� Llamado también Ipng (ip next generation)
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Mejoras en la versión IP v 6
◦ Epacio de direccionamiento de 128 bits
◦ Mejorado mecanismo de opciones
◦ Asignación dinámica de direcciones
◦ Aumento de la flexibilidad en el direccionamiento
� “anycast y multicast”
◦ Soporte en la distribución de recursos
� Flujo de paquetes etiquetados
◦ Tipos de direcciones
� Unicast, dirección de interface simple
� Anycast, dirección de un conjunto de direcciones de interface.
� Multicast, todas o algunas direcciones de un conjunto de direcciones de interface
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� Formato del PDU en versión IP v6
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Cabecera IPv6
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