CURSO BASICO DE REDES

Jason Reyes Barrera

MODELO OSI

OSI es el modelo de interconexión de sistemas abiertos “Open Systems Interconnection Reference Model” compuesto por siete niveles, en realidad no es una arquitectura particular (porque no especifica los detalles de los niveles), sino que los estándares de ISO existen para cada nivel.

Este modelo define el proceso de comunicaciones completamente, lo divide en funciones claramente demarcadas y las nombra.

“Cuando un fabricante de tecnología de comunicaciones quiere poner en claro brevemente qué hace ésta sin definir su propia terminología ni las operaciones particulares de la misma, sólo dice con qué capas del modelo de referencia OSI se corresponde y ya, quien conozca éste último comprenderá inmediatamente qué hace la tecnología que está aprendiendo”

MODELO OSI - CAPASOSI es el modelo de interconexión de sistemas abiertos “Open Systems Interconnection Reference Model” compuesto por siete niveles, en realidad no es una arquitectura particular (porque no especifica los detalles de los niveles), sino que los estándares de ISO existen para cada nivel.

Serv

icio

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aplic

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Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de datos

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de datos

Físico

Aplicación de red

TCP UDP

IP ICMP

ARP RARP

MODELO OSI - CAPAS

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Es la capa del modelo OSI más cercana al usuario; Define los protocolos usados por las aplicaciones individuales, como e-mail, telnet, etc, suministrando servicios de red a las aplicaciones del usuario. Difiere de las demás capas debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, ésta capa establece la disponibilidad de los potenciales socios de comunicación, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de errores y control de la integridad de los datos.

Provee funciones comunes a muchas aplicaciones tales como traducciones entre juegos de caracteres, códigos de números, etc., garantiza que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro, de ser necesario, la capa de presentación traduce entre varios formatos de datos utilizando un formato común.

Parecido al nivel de transporte, difiere en que provee servicios adicionales, por ejemplo, puede manejar tokens (objetos abstractos y únicos) para controlar las acciones de participantes o puede hacercheckpoints (puntos de recuerdo) en las transferencias de datos; ésta capa establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando y proporciona sus servicios a la capa de presentación, también sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de los dos hosts y administra su intercambio de datos; ofrece además disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesión, presentación y aplicación.Es el primer nivel que se comunica directamente con su par en el destino, provee varios tipos de servicio (por ejemplo, un canal punto-a-punto sin errores), podría abrir conexiones múltiples de red para proveer alta capacidad , segmenta los datos originados en el host emisor y los reensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor. El límite entre la capa de transporte y la capa de sesión puede imaginarse como el límite entre los protocolos de aplicación y los protocolos de flujo de datos. Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión están relacionadas con asuntos de aplicaciones, las cuatro capas inferiores se encargan del transporte de datos.

MODELO OSI - CAPAS

Red

Enlace de datos

Físico

Se encarga de la transmisión y recepción de una secuencia no estructurada de bits sin procesar a través de un medio físico. Describe las interfaces eléctrica/óptica, mecánica y funcional al medio físico, y lleva las señales hacia el resto de capas superiores. Las características tales como niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas, conectores físicos y otros atributos similares son definidos por las especificaciones de la capa física.

El propósito de este nivel es convertir el medio de transmisión crudo en uno que esté libre de errores de transmisión. Al hacerlo, esta capa se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico) , la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo, permitiendo a las capas por encima asumir virtualmente la transmisión sin errores a través del enlace.

Determina el ruteo de los paquetes desde sus fuentes a sus destinos, manejando la congestión a la vez, proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas, controla el funcionamiento de la subred, decidiendo qué ruta de acceso física deberían tomar los datos en función de las condiciones de la red, la prioridad de servicio y otros factores.

DIRECCIÓN IPUna Dirección Ip es una etiqueta numérica que identifica, de manera lógica y jerárquica, a una interfaz (elemento de comunicación/conexión) de un dispositivo (habitualmente una computadora) dentro de una red que utilice el protocolo IP (Internet Protocol), que corresponde al nivel de red del modelo OSI.

Para que en una red de dos computadoras puedan comunicarse entre sí, éstas deben estar identificadas con precisión para lo cual el 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 bits que normalmente se expresan de forma decimal, cuatro grupos de tres dígitos separados por puntos. La dirección IP identifica tanto a la red a la que pertenece una computadora como a ella misma dentro de dicha red.

Cada numero de la dirección IP estará comprendido entre cero (0) a (255), aunque esta forma es para hacerlo comprensible para nosotros, ya que a nivel de maquina la IP se compone de ocho dígitos binarios (00000000 a 1111111111),

Características

Tienen un direccionamiento jerárquicoRepresentan una conexión del dispositivo a la red y no el dispositivo mismoExisten dos tipos de direcciones especiales:

Dirección de red: permite el enrutamiento entre router, posee 0 binarios en todos los bits de la parte del host, ejemplo 172.28.0.0Dirección de broadcast: permite enviar datos a todos los dispositivos de una red, posee 1 binarios en todos los bits de la parte del host, ejemplo 172.28.255.255

DIRECCIÓN IP - CLASESSe pueden clasificar dependiendo de varios criterios: Accesibilidad, Perdurabilidad y la clase.

Accesibilidad: Direcciones IP Públicas, aquellas que son visibles por todos los host conectados a internet, no pueden haber dos host con la misma dirección pública.

Dirección IP privada: aquellas que son visibles únicamente por los host de su misma red o de otra red privada interconectada por medio de routers, no son visibles desde internet, son utilizadas para interconectar los dispositivos o puestos de trabajo.

Perdurabilidad: IP estática: Aquellas asignadas de forma fija o permanente a un host determinado, normalmente son usados por servidores web, routers o maquinas que deban estar conectadas a la red de forma permanente, y en el caso de direcciones IP públicas estáticas se deben contratar generalmente a un proveedor de servicios de internet.IP dinámicas: Aquellas que son asignadas de forma dinámica a los host que desean conectarse a internet y no tienen una IP fija, así pues cada vez que se conecte a lo hará con una dirección IP distinta.

Clase: Existen 5 tipos de clases de IP más algunas direcciones especiales:

Red por defecto (default) - La dirección IP de 0.0.0.0 se utiliza para la red por defecto.

Clase A - Esta clase es para las redes muy grandes, tales como las de una gran compañía internacional. Del IP con un primer octeto a partir de 1 al 126 son parte de esta clase, los otros tres octetos son usados para identificar cada anfitrión. Las redes de la clase A totalizan la mitad de las direcciones disponibles totales del IP. En redes de la clase A, el valor del bit “*” (el primer número binario) en el primer octeto es siempre 0. ejemplo: 1.0.0.0 a 127.255.255.255

DIRECCIÓN IP - CLASESLoopback - La dirección IP 127.0.0.1 se utiliza como la dirección del loopback, esto significa que es utilizada por el ordenador huésped para enviar un mensaje de nuevo a sí mismo, se utiliza comúnmente para localizar averías y pruebas de la red.

Clase B - Se utiliza para las redes de tamaño mediano, un buen ejemplo es un campus grande de la universidad, las direcciones del IP con un primer octeto a partir del 128 a1 191 son parte de esta clase, las direcciones de la clase B también incluyen el segundo octeto como parte del identificador neto, utilizan a los otros dos octetos para identificar cada anfitrión (host). Las redes de la clase B totalizan un cuarto de las direcciones disponibles totales del IP y tienen un primer bit con valor de 1 y un segundo bit con valor de 0 en el primer octeto. Ejemplo: 128.0.0.0 a 191.255.255.255

Clase C - Se utilizan comúnmente para los negocios pequeños o medianos de tamaño, las direcciones del IP con un primer octeto a partir del 192 al 223 son parte de esta clase, las direcciones de la clase C también incluyen a segundos y terceros octetos como parte del identificador neto, utilizan al último octeto para identificar cada anfitrión. Las redes de la clase C tienen un primer bit con valor de 1, segundo bit con valor de 1 y de un tercer bit con valor de 0 en el primer octeto. Ejemplo: 192.0.0.0 a 223.255.255.255

DIRECCIÓN IP - CLASESClase D - Utilizado para los multicast, es levemente diferente de las primeras tres clases. Tiene un primer bit con valor de 1, segundo bit con valor de 1, tercer bit con valor de 1 y cuarto bit con valor de 0. Los otros 28 bits se utilizan para identificar el grupo de computadoras al que el mensaje del multicast esta dirigido. Ejemplo: 224.0.0.0 a 239.255.255.255

Clase E - Se utiliza para propósitos experimentales solamente, como es diferente de las primeras tres clases tiene un primer bit con valor de 1, segundo bit con valor de 1, tercer bit con valor de 1 y cuarto bit con valor de 1. Los otros 28 bits se utilizan para identificar el grupo de computadoras que el mensaje del multicast esta dirigido. Ejemplo: 240.0.0.0 a 247.255.255.255

MASCARA DE REDLa máscara de red es una combinación de bits que sirve para determinar el rango de la red, su función es indicar a los dispositivos qué parte de la dirección IP es el número de la red, incluyendo la subred, y qué parte es la correspondiente al host.En ese sentido, mediante unos “sencillos” cálculos, es posible averiguar el rango de la red, el primer octeto de la dirección IP corresponde a la dirección de red, y el último octeto de la dirección IP corresponde con la dirección de difusión o dirección broadcast y el número de IPs del rango. Ejemplo:

8bit x 4 octetos = 32 bit. (11111111.11111111.11111111.11111111 = 255.255.255.255)8bit x 3 octetos = 24 bit. (11111111.11111111.11111111.00000000 = 255.255.255.0)8bit x 2 octetos = 16 bit. (11111111.11111111.00000000.00000000 = 255.255.0.0)8bit x 1 octetos = 8 bit. (11111111.00000000.00000000.00000000 = 255.0.0.0)

En el ejemplo 10.0.0.0/8, según lo explicado anteriormente, indicaría que la máscara de red es 255.0.0.0Las máscaras de redes , se utilizan como validación de direcciones realizando una operación AND lógica entre la dirección IP y la máscara para validar al equipo, lo cual permite realizar una verificación de la dirección de la Red y con un OR y la máscara negada se obtiene la dirección del broadcasting.

BROADCASTSe trata de una dirección común que se usa para dirigir (difundir) un mensaje a todos los sistemas en una red, ésta se basa en la dirección de red y la máscara de subred, es decir, es una forma de transmisión de información donde un nodo emisor envía información a una multitud de nodos receptores de manera simultánea, sin necesidad de reproducir la misma transmisión nodo por nodo.

Esta transmisión o difusión se puede realizar en redes LAN para los siguientes protocolos

Difusión en redes IPv4La difusión en IPv4 no se realiza a todos los nodos de la red porque colapsarían las líneas de comunicaciones, debido a que no existe un medio de transmisión compartido; tan sólo es posible la difusión a subredes concretas dentro de la red, generalmente, aquellas bajo el control de un mismo enrutador. Para ello existen dos modalidades de difusión:

•Difusión limitada (limited broadcast): Consiste en enviar un paquete de datos IP con la dirección 255.255.255.255. Este paquete solamente alcanzará a los nodos que se encuentran dentro de la misma red física subyacente.

•Multidifusión (multicast): Utiliza un rango especial de direcciones denominado “rango de clase D”, estas direcciones no identifican nodos sino redes o subredes.Cuando se envía un paquete con una dirección de multidifusión, todos los enrutadores intermedios se limitan a re-enviar el paquete hasta el enrutador de dicha subred. Este último se encarga de hacerlo llegar a todos los nodos que se encuentran en la subred.

Difusión en redes IPv6La difusión en IPv6 ha demostrado tener bastante utilidad en la práctica, por eso, la nueva versión 6 del Internet Protocol ha optado por otro esquema para simular el broadcasting:

Multidifusión (multicast): La multidifusión es sensiblemente distinta en IPv6 respecto a IPv4. Un paquete de multidifusión no está dirigido necesariamente a una red o subred, concepto que no existe en IPv6, sino a un grupo de nodos predefinido compuesto por cualquier equipo en cualquier parte de la red.El nodo emisor emite su paquete a una dirección de multidifusión como si se tratase de cualquier otro paquete, éste es procesado por diversos enrutadores intermedios, que utilizan una tabla de correspondencia que asocia cada dirección de multidifusión con un conjunto de direcciones reales de nodos, generalmente el multicast se aplica a las videoconferencias y telefonía.

Difusión a una de varias (anycast)La difusión anycast es similar a la multidifusión, la diferencia radica en que no se requiere que el paquete llegue a todos los nodos del grupo, sino que se selecciona uno en concreto que recibirá la información.

Utilidades del broadcasting

Cuando el nodo emisor no conoce cual es el nodo destinatario, la aplicación más común es el descubrimiento automático de servicios en una red, de esta manera, el usuario no tiene por qué conocer de antemano la dirección del servidor que proporciona un determinado servicio.Cuando el nodo emisor necesita enviar la misma información a múltiples receptores como sucede para las videoconferencias y el streaming. Puede ser utilizado para generar un ataque de denegación de servicio (o ataque DoS), . El atacante envía falsos paquetes de peticiones ping con la IP fuente del computador de la víctima, el computador víctima es inundado por las respuestas de todos los computadores del dominio.

BROADCAST

Se trata de una dirección IP reservada en el protocolo IPv4 (127.0.0.1), los hosts la utilizan para dirigir el tráfico hacia ellos mismos, como método de acceso directo para las aplicaciones y servicios TCP/IP que se ejecutan en el mismo dispositivo para comunicarse entre sí.Al utilizar la dirección de loopback en lugar de la dirección host IPv4 asignada, dos servicios en el mismo host pueden desviar las capas inferiores del stack de TCP/IP, también se utiliza para hacer ping a la dirección de loopback para probar la configuración de TCP/IP en el host local.A pesar de que sólo se usa la dirección única 127.0.0.1, se reservan las direcciones 127.0.0.0 a 127.255.255.255, cualquier dirección IP dentro de este bloque producirá un loopback al host local.

LOOPBACK

A nivel de dispositivos de comunicaciones, también se dan otros usos para las interfaces de loopback: nos servirá para el identificador del router, una interfaz de loopback se puede crear de la siguiente manera:

cisco# configure terminalcisco(config)# interface loopback<número de la interfaz>cisco(config-if)# ip address <dirección IP> <máscara>

Repetidor: Es un dispositivo analógico o digital que amplifica, conforma, retemporiza o lleva a cabo una combinación de cualquiera de estas funciones sobre una señal débil o de bajo nivel para su retransmisión a un a potencia mayor o nivel más alto, en el modelo OSI se ubica en el nivel físico.

Características.•Reciben el paquete, rectifican la señal (reconstruir los bits en tiempo y en amplitud) y lo pasan al otro segmento.•No chequean o interpretan la información.•Todos los segmentos interconectados por repetidores se comportan como un solo segmento lógico. •Permite extender la longitud de la red más allá de los 500m de un ramal ( 4 repetidores máximo entre dos nodos)•Aisla un ramal desfalleciente - Partitionning - (Cable abierto, por ejemplo) •Adapta dos medios Ethernet diferentes ( Fibra coaxial, Thick Ethernet a Thin Ethernet).

Actualmente, los repetidores ya no se utilizan más que para la conversión de los medios:Par trenzado a Thin Ethernet Par trenzado a Fibra óptica Par trenzado a AUI.

EQUIPOS DE NETWORKING

Concentrado o hub: Dispositivo que repite los paquetes de datos que recibe a todos los puertos, excepto en el que ha recibido el paquete, así todas los hosts escuchan los mismo y pueden definir que información les corresponde, también se encarga de enviar una señal de choque a todos los puertos si detecta una colisión. Los hubs son la base de la creación de redes tipo estrella.

Características•Permiten concentrar todas las estaciones de trabajo (equipos clientes)•Pueden gestionar los recursos compartidos hacia los equipos clientes.•Cuentan con varios puertos RJ45 integrados, desde 4, 8, 16 y hasta 32.•Son necesarios para crear las redes tipo estrella •Permiten la repetición de la señal y son compatibles con la mayoría de los sistemas operativos de red.•Tienen una función para interconectarse a otros Hub´s y permitir la salida de datos (conexión en cascada), por medio del último puerto RJ45. •En las velocidades de las redes LAN (10/100/1000) y el ancho de banda de los enlaces a Internet (1 Mbps hasta 200 Mbps), no se deben utilizar para repartir la señal en la red, ya que se puede dar el caso de afectar toda la red.

EQUIPOS DE NETWORKING

Puente o bridgeDispositivo de interconexión de redes de computadoras que opera en la capa 2 (nivel de enlace de datos) del modelo OSI y cumple con el estándar IEEE 802.1D.Interconecta segmentos de red formando una sola subred (o divide una red en segmentos), haciendo la transferencia de datos de una red hacia otra con base en la dirección física de destino de cada paquete (tabla de direcciones MAC detectadas).

Cuando detecta que un nodo de uno de los segmentos está intentando transmitir datos a un nodo del otro, el bridge copia la trama para la otra subred, teniendo la capacidad de desechar la trama (filtrado) en caso de no tener dicha subred como destino. Para conocer por dónde enviar cada trama que le llega (encaminamiento) incluye un mecanismo de aprendizaje automático (auto aprendizaje) por lo que no necesitan configuración manual.

Clasificación

Según su interfaz: Puentes homogéneos, Interconecta una LAN con el mismo protocolo MAC, es decir, no hay conversión de protocolos a nivel 2, simplemente almacenamiento y reenvío de tramas. Ejemplo: Switch de Ethernet.Puentes heterogéneos, El puente dispone de una entidad superior encargada de la transformación de cabeceras entre distintos tipos de interfaces. Recibe tramas por una interfaz (por ejemplo: Wifi) para enviarlas por otra de otro tipo (por ejemplo:Ethernet).

Según localización geográficaPuentes locales, Sirven para enlazar directamente dos redes físicamente cercanas.Puentes remotos o de área extensa, Se conectan en parejas enlazando dos o más redes locales y formando una red de área extensa (WAN) a través de líneas telefónicas.

EQUIPOS DE NETWORKING

Conmutador o SwitchDispositivo digital lógico de interconexión de equipos que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más segmentos de red, de manera similar a los puentes de red, pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red y eliminando la conexión una vez finalizada ésta.

Funciona como un filtro en la red, mejorando el rendimiento y la seguridad de las conexiones al provocar una fusión de éstas en una sola, disminuyendo el trafico innecesario .

Para construir y mantener su trabajo eficiente, el switch realiza las siguientes tareas:Flooding (inundación), cuando no conoce la MAC destino la envía por los otros puertosLearning (aprendizaje) memoriza la dirección MAC origen y la agrega a la tablaForward (Avance) Sí conoce la MAC destino, la envía al puerto correspondienteFiltering (filtrado) Sí conoce la MAC destino y está en el mismo puerto, no la deja pasar, no deja que vaya hacía otros host.

Características •Posibilidad de apilar (stack)•Comunicación full duplex (switch a switch, y switch a servidor o host)•Posibilidad de establecer VLAN (grupo lógico que permite comunicarse entre ellos como sí estuviesen solos en la red)• Spanning tree (manejo de loop en una red, utilizados para proporcionar tolerancia a fallos, para solucionarlo se

desarrolla una estructura de árbol en la que uno de ellos trabaja como raíz - root-, a partir de este se determina el camino mas corto a cada switch, bloqueando los caminos redundantes.•Link Aggregation, o etherChannel, permite unir varias líneas físicas y representarla como una línea lógica,• Trunking, los puertos se configuran de diferentes modos según este vaya a pertenecer a una o varias VLAN (static-

acces o trunk).• Swiching , permite el envío directo de información entre los puertos de un switch, pueden ser packet (ethernet,

token ring) y cell, (ATM).

EQUIPOS DE NETWORKING

Enrutador o routerDispositivo que proporciona conectividad a nivel de red en el modelo OSI, su función principal consiste en enviar o encaminar paquetes de datos de una red a otra, es decir, interconectar subredes.

Los routers toman decisiones lógicas con respecto a la mejor ruta para el envío de datos a través de una red interconectada y luego dirigen los paquetes hacia el segmento y el puerto de salida adecuados. Los routers toman decisiones basándose en diversos parámetros.

EQUIPOS DE NETWORKING

Clases de enrutadores

• Enrutadores de software• Enrutadores fijos inferiores (conectar una LAN ethernet a WAN por acceso

telefónico)• Enrutadores flexibles inferiores (permiten varios tipos de conexiones WAN)• Enrutadores de gama media (usa dos enrutadores –principal y uno en espera-

ofrecen flexibilidad y crecimiento)• Enrutadores superiores (alto rendimiento, gran expansión, tolerancia a errores

elevada y gran disponibilidad, admiten un gran numero de protocolos WAN y LAN, al igual que conexiones como cobre o fibra óptica)• Enrutadores de ISP (Son elementos troncales de internet, ofrecen un

rendimiento extremadamente elevado, junto con una alta disponibilidad y resistencia, y pueden administrar cientos y miles de usuarios de internet y conectarse a la red troncal de internet a grandes velocidades)

REFERENCIAShttp://www.exa.unicen.edu.ar/catedras/comdat1/material/ElmodeloOSI.pdfhttps://support.microsoft.com/en-us/kb/103884/eshttp://es.wikipedia.org/wiki/Direcci%C3%B3n_IPhttp://neo.lcc.uma.es/evirtual/cdd/tutorial/red/ip.htmlhttp://es.slideshare.net/erickvazq/direccin-ip-19088210http://es.wikipedia.org/wiki/Broadcast_%28inform%C3%A1tica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Loopbackhttp://cisco.monagas.udo.edu.ve/curriculum/R_y_S_Mod-1/course/module8/8.1.4.3/8.1.4.3.htmlhttp://welinforcto.blogspot.com/2012/03/112-repetidor.htmlhttp://es.slideshare.net/geraldn26/repetidoreshttp://welinforcto.blogspot.com/2012/03/112-repetidor.htmlhttp://es.slideshare.net/danielcuellar007/enrutador-8260714?qid=64036490-f8e0-4550-97ce-78b468ec58dd&v=default&b=&from_search=2