UNIDAD 5
Configurando
una Red para que se entienda con Internet. Enlaces WAN
Interconexión de redes: Presentación de la suite de protocolos TCP/IP e Internet.
(Semanas 10, 11 y 12) Semana 10
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Ahora tenemos un esquema de arquitecturas y de cerebros electrónicos. Visto el caso
anterior, donde hubo énfasis en la parte de automatizar procesos, ahora
continuaremos con este caso didáctico para resolver otros problemas. Esta vez
relacionados con la configuración de direcciones IP a nivel básico. Para ello
trabajaremos un tutorial que presento en el contenido, al nivel que queremos,
y aplicaremos algunas ideas al ejemplo que venimos estudiando. Al menos esto
nos sirve para diferenciar y tomar conciencia de los datos que se requieren
para que un equipo forme parte de una conexión Internet. Entramos ahora a estudiar un tema interesante y de muy
acelerada evolución últimamente. Se
trata de las redes de comunicación. Una parte importante de estas la
constituyen las redes de computadoras,a las cuales nos dedicaremos a nivel
físico durante esta semana. Lugo la siguiente unidad complementaremos con la
parte de protocolos de comunicación y herramientas de monitoreo y simulación
de configuraciones en redes de computadoras, para al final abordar un caso
donde interacúen las distintas tecnologías aquí presentadas en esta cátedra.
Vamos a la parte tecnológica
en primer lugar. ¿Será ideal la topología de nuestro estudio
de caso?. Anteriormente mostrábamos:
Objetivos Objetivo Terminal: Asimilar a nivel conceptual, para
acceder a los servicios de Internet, la necesidad de existencia de los
principales protocolos constituyentes de TCP/IP, enfatizando aspectos de
encaminamiento y confiabilidad, así como problemas de capas superiores: la
criptografía como fuente de
confidencialidad y sus implicaciones: banca en linea y e-compras. Ojetivos
Específicos: ·
Conocer el modelo de capas de TCP/IP ·
Conocer algunos mecanismos de resolución de direcciones IP. ·
Asimilar la necesidad de dar una dirección única a cada computador
conectado a Internet. ·
Conocer las principales características de los servicios accesibles a
través de Internet : WWW. Presentación
de Contenido
Los protocolos están presentes en todas las etapas necesarias para establecer una comunicación entre equipos de cómputo, desde aquellas de más bajo nivel (e.g. la transmisión de flujos de bits a un medio físico) hasta aquellas de más alto nivel (e.g. el compartir o transferir información desde una computadora a otra en la red). Tomando al modelo OSI (Open Systems Interconection) como referencia podemos afirmar que para cada capa o nivel que él define existen uno o más protocolos interactuando. Los protocolos son entre pares (peer-to-peer), es decir, un protocolo de algún nivel dialoga con el protocolo del mismo nivel en la computadora remota.
En 1973, la Agencia de Proyectos de Investigación
Avanzada para la Defensa (DARPA), de los Estados Unidos, inició un programa
para la investigación de tecnologías que permitieran la transmisión de
paquetes de información entre redes de diferentes tipos y características. El
proyecto tenía por objetivo la interconexión de redes, por lo que se le denominó
"Internetting", y a la familia de redes de computadoras que surgió
de esta investigación se le denominó "Internet". Los protocolos
desarrollados se denominaron el Conjunto de Protocolos TCP/IP, que surgieron
de dos conjuntos previamente desarrollados; los Protocolos de Control de
Transmisión (Transmission Control Protocol) e Internet (Internet Protocol).
En la actualidad, las funciones propias de una red
de computadoras pueden ser divididas en las siete capas propuestas por ISO
para su modelo de sistemas abiertos (OSI). Sin embargo la implantación real
de una arquitectura puede diferir de este modelo. Las arquitecturas basadas
en TCP/IP proponen cuatro capas en las que las funciones de las capas de
Sesión y Presentación son responsabilidad de la capa de Aplicación y las
capas de Enlace de Datos y Física son vistas como la capa de Interface a la
Red. Por tal motivo para TCP/IP sólo existen las capas Interface de Red, la
de Intercomunicación en Red, la de Transporte y la de Aplicación. Como puede
verse TCP/IP presupone independencia del medio físico de comunicación, sin
embargo existen estándares bien definidos a los nivel de Enlace de Datos y
Físico que proveen mecanismos de acceso a los diferentes medios y que en el
modelo TCP/IP deben considerarse la capa de Interface de Red; siendo los más
usuales el proyecto IEEE802, Ethernet, Token Ring y FDDI.
Para entender el funcionamiento de los protocolos
TCP/IP debe tenerse en cuenta la arquitectura que ellos proponen para
comunicar redes. Tal arquitectura ve como iguales a todas las redes a
conectarse, sin tomar en cuenta el tamaño de ellas, ya sean locales o de
cobertura amplia. Define que todas las redes que intercambiarán información
deben estar conectadas a una misma computadora o equipo de procesamiento
(dotados con dispositivos de comunicación); a tales computadoras se les
denomina compuertas, pudiendo recibir otros nombres como enrutadores o
puentes.
Para que en una red dos computadoras puedan comunicarse
entre sí ellas deben estar identificadas con precisión Este identificador
puede estar definido en niveles bajos (identificador físico) o en niveles
altos (identificador lógico) dependiendo del protocolo utilizado. TCP/IP
utiliza un identificador denominado dirección internet o dirección IP, cuya
longitud es de 32 bytes. La dirección IP identifica tanto a la red a la que
pertenece una computadora como a ella misma dentro de dicha red.
Tomando tal cual está definida una dirección IP
podría surgir la duda de cómo identificar qué parte de la dirección
identifica a la red y qué parte al nodo en dicha red. Lo anterior se resuelve
mediante la definición de las "Clases de Direcciones IP". Para
clarificar lo anterior veamos que una red con dirección clase A queda
precisamente definida con el primer octeto de la dirección, la clase B con
los dos primeros y la C con los tres primeros octetos. Los octetos restantes
definen los nodos en la red específica.
Se ha mencionado que el enrutamiento sirve para
alcanzar redes distantes. También se señaló que las direcciones IP se agrupan
en clases. Ahora bien para cada clase se pueden contar con un número
determinados de subredes. Las subredes son redes físicas independientes que
comparten la misma dirección IP (es decir aquella que identifica a la red
principal). La pregunta entonces es ¿cómo se logra que equipos que comparten
el mismo identificador de red pero se sitúan en redes físicas diferentes
podrán comunicarse usando compuertas? La solución a este problema es
determinando una mascara de dirección.
Figura “Subred”: Números a ser usado en una actividad.
Recordemos que los protocolos TCP/IP están
enfocados a la transmisión de paquetes de información, buscando la
independencia de la arquitectura de la red. Arquitecturas como la Ethernet
logran la comunicación sólo mediante el conocimiento de la dirección física
de las computadoras. Así en cada computadora que opere con el protocolo IP
debe contar con algún procedimiento para la translación de la dirección IP a
la dirección física de la computadora con la que establezca comunicación.
Una conversión dinámica de direcciones Internet a
direcciones físicas es la más adecuada, debido a que se obtiene la dirección
física por respuesta directa del nodo que posee la dirección IP destino. Una
vez que la dirección física se obtiene ésta es guardada en una tabla temporal
para subsecuentes transmisiones, de no ser así podría haber una sobrecarga de
tráfico en la red debido a la conversión de direcciones por cada vez que se
transmitiera un paquete.
El funcionamiento de ARP no es tan simple como
parece. Supóngase que en una tabla de conversión exista un mapeo de una
máquina que ha fallado y se le ha reemplazado la interface de red; en este
caso los paquetes que se transmitan hacia ella se perderán pues ha cambiado
la dirección física, por tal motivo la tabla debe eliminar entradas
periódicamente.
El formato de mensaje de ARP no es fijo, lo que le
permite ser usado por otros protocolos de alto nivel. El ejemplo muestra el formato para un mensaje ARP
utilizando Ethernet, en donde la longitud de la dirección física es de 42
bits.
El Protocolo Internet proporciona un servicio de
distribución de paquetes de información orientado a no conexión de manera no
fiable. La orientación a no conexión significa que los paquetes de
información, que será emitido a la red, son tratados independientemente,
pudiendo viajar por diferentes trayectorias para llegar a su destino. El
término no fiable significa más que nada que no se garantiza la recepción del
paquete.
La unidad de información intercambiada por IP es
denominada datagrama. Tomando como analogía los marcos intercambiados por una
red física los datagramas contienen un encabezado y una área de datos. IP no
especifica el contenido del área de datos, ésta será utilizada
arbitrariamente por el protocolo de transporte.
La Unidad de Transferencia Máxima determina la
longitud máxima, en bytes, que podrá tener un datagrama para ser transmitida
por una red física. Obsérvese que este parámetro está determinado por la
arquitectura de la red: para una red Ethernet el valor de la MTU es de 1500
bytes. Dependiendo de la tecnología de la red los valores de la MTU pueden ir
desde 128 hasta unos cuantos miles de bytes.
La arquitectura de interconexión de redes propuesta
por TCP/IP indica que éstas deben ser conectadas mediante una compuerta. Sin
obligar a que la tecnología de las redes físicas que se conecten sea
homogénea. Por tal motivo si para interconectar dos redes se utilizan medios
con diferente MTU, los datagramas deberán ser fragmentados para que puedan
ser transmitidos. Una vez que los paquetes han alcanzado la red extrema los
datagramas deberán ser reensamblados.
Su función es la de notificar de eventos en los
que los paquetes enviados no alcanzaron su destino. Proporciona un medio de
transporte para que los equipos compuerta se envíen mensajes de control y
error. ICMP no está orientado a la corrección de errores, sólo a su
notificación.
El formato de ICMP cambia dependiendo de la
función que realice, exceptuando los campos de Tipo, Código y de Checksum. Un
1 en el campo de Protocolo del mensaje de IP indicará que se trata de un
datagrama ICMP. La función de un mensaje determinado ICMP estará definida por
el campo de Tipo; el campo de Código proporciona información adicional para
realizar la función; el campo de Checksum sirve para efectuar una
verificación por suma que sólo corresponde al mensaje ICMP.
El enrutamiento se refiere al proceso de
determinar la trayectoria que un datagrama debe seguir para alcanzar su
destino. A los dispositivos que pueden elegir las trayectorias se les
denomina enrutadores. En el proceso de entutamiento intervienen tanto los
equipos como las compuertas que conectan redes (recordar que el término
compuerta es impuesto por la arquitectura TCP/IP de conexión de redes, sin
embargo una compuerta puede realizar diferentes funciones a diferentes
niveles, una de esas funciones puede ser la de enrutamiento y por tanto
recibir el nombre de enrutador).
Existen dos tipos de enrutamiento; el directo y el
indirecto. Debido a que en el enrutamiento directo los datagramas se
transmite de un equipo a otro, en la misma red física, el proceso es muy
eficiente. La vinculación entre la dirección física y la IP se realiza
mediante el ARP. En el indirecto la transmisión del datagrama se efectúa
mediante la intercesión de las compuertas. Aquí la compuerta que actúa como
enrutador debe de estar provista de mecanismos para conocer, y por tanto
decidir, la trayectoria de la red que se desea alcanzar.
En este direccionamiento un equipo debe enviar a
una compuerta el datagrama con destino a una red física distante. La
compuerta de la red física envía el datagrama a otras compuertas hasta
alcanzar a aquel que puede emitirlo en forma directa a la red destino. La
compuerta debe conocer las rutas hacia las diferentes redes externas, ellas
pueden utilizar a su vez un enrutamiento indirecto en el caso de no conocer
la ruta a una red específica. Las compuertas conocen las trayectorias a otra
red mediante Tablas de Enrutamiento.
Este es el algoritmo comúnmente utilizado para el
enrutamiento de IP. Las tablas de enrutamiento están presentes en todo equipo
que almacene información de cómo alcanzar posibles destinos. En las tablas no
se almacena la ruta específica a un equipo, sino aquella a la red donde se
encuentre. Cada puerto de comunicación de la compuerta debe poseer una
dirección IP.
Para que en los equipos no exista una tabla
excesivamente grande, que contenga todas las rutas a las redes que se
interconeta el equipo, es de gran utilidad definir una ruta por default. A
través de esta ruta se deberán alcanzar todas las redes destino. La ruta por default apunta a un dispositivo que
actua como compuerta de la red donde se encuentre ubicado el equipo que la
posee.
Como se vio en la arquitectura de interconexión de
redes de TCP/IP cada par de redes se conectan mediante compuertas. Para que
los paquetes alcancen sus redes destino las compuertas deben contar con
mecanismos mediante los cuales ntercambien la información de las redes que
conecta cada uno. En la Arquitectura de Enrutamiento por Compuerta
Núcleo existe una compuerta que centraliza las funciones de enrutamiento
entre redes, a esta compuerta se le denomina núcleo. Cada compuerta en las redes a conectar tiene como
compuerta por default a la compuerta núcleo. Varias compuertas núcleo pueden
conetarse para formar una gran red; entre las compuertas núcleo se
intercambiará información concerniente a las redes que cada una de ellas
alcanzan. La arquitectura centralizada de enrutamiento fue
la primera que existió. Sus principales problemas radican no tanto en la
arquitectura en sí, si no en la forma en que se propagaban las rutas entre
las compuertas núcleo.
Conforme las complejidades de las redes aumentaron
se debió buscar un mecanismo que propagáse la información de rutas entre las
compuertas. Este mecanismo debía ser automático, obligado por el cambio
dinámico de las redes. De no ser así las transiciones entre las compuertas
podían ser muy lentas y no reflejar el estado de la red en un momento dado.
Este concepto ayudó a definir qué tantas
compuertas debería viajar un paquete para alcanzar su red destino. Mediante
el vector una compuerta podía saber a que otra compuerta enviar el paquete de
información, sabiendo que ésta podría no ser la última compuerta por la que
el paquete tendría que viajar. Este esquema permite tener varios caminos a
una misma red, eligiendo el camino más corto, es decir aquella compuerta que
con menos saltos conduzca a la red destino.
Proporciona un mecanismo fiable para la
transferencia de flujos de información. Aunque está íntimamente relacionado
con IP, TCP es un protocolo independiente de propósito general. Al ser un
protocolo de alto nivel su función es que grandes volúmenes de información
lleguen a su destino correctamente, pudiendo recobrar la pérdida esporádica
de paquetes.
A cada paquete que es enviado se le asigna un
número de identificador, el equipo que lo recibe deberá enviar un
reconocimiento de dicho paquete, lo que indicará que fue recibido. Si después
de un tiempo dado el reconocimiento no ha sido recibido el paquete se volverá
a enviar. Obsérvese que puede darse el caso en que el reconocimiento sea el
que se pierda, en este caso se reenviará un paquete repetido.
Si el protocolo sólo contara con reconocimientos positivos
gran parte de la capacidad de la red estaría desperdiciada, pues no se
enviarían más paquetes hasta recibir el reconocimiento del último paquete
enviado. El concepto de ventana deslizante hace que exista una continua
transmisión de información, mejorando el desempeño de la red.
Este protocolo deja al programa de aplicación a ser explotado la resposabilidad de una transmisión fiable. Con él puede darse el caso de que los paquetes se pierdan o bien no sean reconstruidos en forma adecuada. Permite un intercambio de datagramas más directo entre aplicaciones y puede elegirse para aquellas que no demanden una gran cantidad de datagramas para operar optimamente. Evaluación La participación a través de búsquedas en Internet y la discusión de ideas, generación de preguntas inteligentes o aportes relativos al tema que cada uno de los participantes realice. |
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Continuemos migrando hacia nuestra “ISDN”.
Ahora tratemos de configurar la subred bajo el esquema TCP/IP. El ejemplo que
comenzamos a desarrollar la clase pasada lo modificamos (Figura 1),
pero quisieramos saber si es válida la cnfiguración numérica mostrada en la
iintroducción. Algunas cuestiones que
nos planteamos antes de optimizar esta red son: A.¿Y qué tipo de licencia
de direcciones IP trabajamos? B. Dar la dirección IP
(una posible solución) para la caja
con la rpegunta en la figura. En caso de no hacer falta, explicar. C. Detectar si es
encesario o no dividir en subredes los segmentos. Se tienen como 200 estaciones de trabajo en
todo el dominio. Una pregunta de interés
sería cómo saber qué dirección se otorga a un equipo que accesa la Internet
via telefónica, o cuando estáen una red LAN y le hace petición de los
parámetros de conexión a un servidor. ¿Ideas al respecto? Podemos discutir
via ERR020. Este ejercicio debe ser
comentado via cuenta de reenvío bajo el asunto: “ERR019” 2. Es conveniente colocar
el equipo que maneja los datos fuera o dentro de una red segura? Se desea que
este arreglo suministre información bajo demanda a los usuarios de Internet.
Propon un arreglo que creas que trabaje, tomando en cuenta: rapidez y calidad
de acceso, no congestión de las redes corporativas y seguridad.
Este ejercicio debe ser
comentado via cuenta de reenvío bajo el asunto: “ERR020” Asignaciones El desarrollo de esta sesión de clase no contempla asignaciones formales evaluables de 10%. Palabras clave en inglés para ser utilizadas en
búsquedas Topology, network adminisration, ethernet, cheapernet, network operating systems, local area networks, intranet, extranet, scalable networks, bandwidth channel capacity, transfer rate. |
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Bibliografía y referencias en Internet Estos enlaces fueron probados a principios de noviembre de 2000 y puede que algunos no estén activos. Si así es, trata de localizar otro que ocntenga información ismilar y compártelo con la cátedra via cuenta de reenvío de la cátedra. Importantes: Repositorio
de los archivos que contienen las definiciones de Internet. http://www.cis.ohio-state.edu/hypertext/information/rfc.html Tutorial
HTML de la Universidad de California en Berkeley. http://www.davesite.com/webstation/html/ Proyectos
de investigación en el Laboratorio de Multimedios de la U.S.B. http://www.mmlab.usb.ve/academic.html MEDIOS DE TRANSMISIÓN EN REDES DE COMPUTADORAS http://www.bolnet.bo/eldiario/Sucre60.html Tutriales de redes http://personal5.iddeo.es/afelix/enespanol/redes.htm Palabras
clave en inglés para ser utilizadas en búsquedas: Transmission Control
Protocol/Internet Protocol, Internet
tutorial, Internet, protocol suite, Internet services, Request for Comments,
Internet Services. |
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