FIM ARQUITECTURA DE REDES DE PROTOCOLO IP...

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ARQUITECTURA DE REDES DE

COMUNICACIONES

ARQUITECTURA TCP/IP1

PROTOCOLO IPENCAMINAMIENTO SIN FIABILIDAD

ProtocolosROUTERS

AVANZADOS(OSPF) IP

ICMP

Interfaz de Red

HardwareAC

CE

SO

A R

ED

INT

ER

NE

T

2

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PROTOCOLO IPv4: ENCAMINAMIENTO SIN FIABILIDAD

INTERFAZ DERED

APLICACIÓN

IP

TCP

INTERFAZ DERED

APLICACIÓN

IP

TCP

INTERFAZ DE RED

IP

INTERFAZ DE RED

INTERFAZ DE RED

IP

INTERFAZ DE RED

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PROTOCOLOS DE ENCAMINAMIENTO TCP/IP

• Protocolo IPv4: RFC 791– Protocolo actual de encaminamiento TCP/IP mediante un servicio

no orientado a conexión

• Protocolo IPv6: RFCs 1883, 1809, 1884-1887– Protocolo futuro de encaminamiento TCP/IP mediante un servicio

no orientado a conexión– Adaptación del Protocolo IP v4 para:

• Incrementar el espacio de direcciones IP: 16 octetos • Agilizar el encaminamiento• La transmisión de audio y vídeo en tiempo real• Transmisiones seguras

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ARQUITECTURA TCP/IPProtocolo IPv4

• Protocolo clave de la arquitectura TCP/IP– Encaminamiento y fragmentación

• Ofrece un servicio no orientado a conexión– No hay control de errores ni flujo

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PROTOCOLO IPv4Formato del Datagrama IP

CABECERA DATOS

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DATAGRAMA IPv4

VERSIÓN

RELLENO

0

(TTL)

000 R C F 00

4 4 8 16

CABECERA

TIPO DE SERVICIO

LONGITUD TOTAL

IDENTIFICADORDF

MF DESPLAZAMIENTO

TEMPO DE VIDAPROTOCOLO

DIRECCIÓN ORIGEN

DIRECCIÓN DESTINO

OPCIONES

DATOS

LongitudCabecera

SUMA DE COMPROBACIÓN(CABECERA)

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ARQUITECTURA TCP/IPProtocolo IPv4: Opciones

COPIA CLASE NÚMERO OPCIÓN

8 8

1 2 5

...TIPO LONGITUD DATOS OPCIÓN

8

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ARQUITECTURA TCP/IPProtocolo IPv4. Fragmentación

1500 bytes 1020 bytes 500 bytes

ID = 12345MF=0DESPLA=0LT=1500



LD=1480

Longitud del campo Datos deldatagrama IP

LD=1000

LD=480



LD=480

LD=480ID = 12345MF=1DESPLA=120LT=60


LD=40

LD=480

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Redes de Datos de Banda Ancha

• REDES MULTISERVICIO– Nuevo protocolo de interconexión de redes y

encaminamiento para aplicaciones multimedia en Internet: IPv6

• Características básicas• Diferencias con respecto al IPv4

– Direccionamiento– Calidad de servicio

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Escenario del Protocolo IPv6

• Transmisiones de audio y vídeo en tiempo real: Garantías mínimas de ancho de banda y retardo (asignación de recursos en red)

• Mecanismos y servicios de seguridad: Autenticación, confidencialidad, integridad y no repudio

• Incremento de la carga de tráfico en Internet: Nuevas aplicaciones que requieren un encaminamiento por el tipo de información transmitida

• Uso creciente de TCP/IP en nuevas áreas: Demanda de direcciones únicas IP– Incremento del espacio de direcciones IP– Modificación del formato de direcciones (IPv4: estructura en dos

niveles poco económica)

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Solicitud de Propuestas del IETF para un IPng: julio, 1992

• TCP sobre CLNS de ISO• Un nuevo IP muy sofisticado• Conservar IPv4 y adaptarlo (1993): Propuesta

extendida que incluyó la combinación de ideas de otras propuestas– Protocolo Simple de Internet Mejorado (SIPP: Simple

Internet Protocol Plus) = IPv6

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Documentación del Protocolo IPv6

• RFC 1883: Especificación general– IPv4: RFC-791

• RFC 1809: Etiquetas de flujo en la cabecera• RFCs 1884, 1886 y 1887: Direccionamiento• RFC 1885: ICMPv6

– Mismo formato de cabecera (8 octetos: tipo(1), código(1), suma de comprobación(2) y parámetros (4))

– Tamaño máximo de los mensajes incluyendo cabeceras de 576 octetos (generalmente 36 octetos en IPv4)

– Mensajes de error: Destino inalcanzable, Paquete demasiado grande, Tiempo excedido, Problemas de parámetros

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Características del Protocolo IPv6

• Protocolo responsable del encaminamiento por Internet o por una red privada TCP/IP

• Ofrece un servicio no orientado a conexión– No hay control de errores ni de flujo

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Cambios en el Protocolo IPv6

• Alineación en múltiplos de 8 octetos (en IPv4 eran 4 octetos)• Longitud Cabecera (IPv4) se ha eliminado (en IPv6 cabecera fija

de 40 octetos)• Longitud Total (IPv4: 65.535 octetos) por Longitud de Carga Útil

(IPv6: 65.535 octetos incluyendo cabeceras opcionales y excluyendo cabecera fija)

• Dirección Origen y Destino de 16 octetos• Información de Fragmentación se ha movido de campos fijos

(IPv4) a una Cabecera de Extensión Opcional• Suma de Comprobación (IPv4) eliminada• TTL (IPv4) por Límite de Saltos (IPv6)• TOS (IPv4) por Etiqueta de Flujo (IPv6)• Protocolo (IPv4) por Cabecera Siguiente (IPv6)

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• Espacio de direcciones ampliado: 16 octetos (128 bits) • Nuevo mecanismo de opciones: Formato flexible de cabeceras

de extensión opcionales– Fragmentación y reensamblado en los sistemas finales

• Formato flexible de direccionamiento:– Unicast o punto a punto– Anycast o monodifusión– Multicast o multidifusión (broadcast o difusión es un caso

particular)

• Soporte para la asignación de recursos en red• Capacidades de seguridad

Mejoras del Protocolo IPv6

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Formato de un Datagrama IPv6

Cabecera FijaCabecera de extensión 1 PDU del Protocolo Superior... Cabecera de

extensión n

opcional

40 octetos 0 o más

•Las cabeceras de extensión IPv6 son similares a las opciones IPv4–Nuevas opciones que incluyen servicios adicionales–Evitan que los datagramas compartan campos que no utilizan–Routers hacen caso omiso de opciones no dirigidas a ellos

•La cabecera fija y las de extensión opcionales incluyen el campocabecera siguiente que identifica el tipo de cabecera de extensión que viene a continuación o el identificador del protocolo de nivel superior

•6 tipos de cabeceras de extensión: •formato fijo •variable : Tipo, longitud y valor (datos de la opción)

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Cabeceras de Extensión

• Cabecera de opciones salto a salto: Información especial para los routers en cada salto

• Cabecera de encaminamiento: Ruta a seguir total o parcial

• Cabecera de fragmentación: Información de fragmentación y reensamblaje

• Cabecera de autenticación: Verificación de la autenticidad del emisor (RFC-1827 y RFC-1825)

• Cabecera de encapsulado de la carga de seguridad: Información sobre los tipos de mecanismos de seguridad utilizados para garantizar los servicios de confidencialidad e integridad del contenido cifrado en el campo datos del datagrama (RFC-1827 y RFC-1825)

• Cabecera de opciones para el destino: Información opcional que debe ser procesada por el destino final del datagrama

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Cabecera Fija IPv6

Versión Prioridad Etiqueta de flujo

Longitud de la carga útil Cabecerasiguiente

Límite de saltos

0 4 8 16 24 31

Dirección de origen (16 octetos)

Dirección de destino (16 octetos)

40octetos

Aunque cabecera IPv6 (40 octetos) > cabecera IPv4 (20 octetos)contiene la mitad de campos (8 en IPv6 frente a 16 en IPv4) = Se procesa con más rapidez y se agiliza el encaminamiento

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Campo de Prioridad

0 Tráfico no caracterizado1 Tráfico de “relleno” (p.e., news)2 Transferencia de datos que no son

esperados (p.e., correo)3 (Reservado)4 Transferencia de gran cantidad de

información esperada (p.e., FTP, HTTP)5 (Reservado)6 Tráfico interactivo (p.e., Telnet)7 Tráfico de control de Internet

(p.e., protocolos de encaminamiento, SNMP)

8 Más dispuesto a ser descartado(p.e., video de alta calidad)

15 Menos disposición a ser descartados(p.e., audio de baja calidad)

Tráfico con control de congestión Tráfico sin control de congestión

.

.

.

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Tipos de Direcciones Genéricas

• Unicast o punto a punto: A un único receptor

• Anycast o monodifusión: A un miembro (p.e., el más cercano) de un grupo

• Multicast o multidifusión: A todos los miembros de un grupo

• Broadcast o difusión: A todas las máquinas de una red

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Tipos de Direcciones IPv6

• Unicast o punto a punto • Anycast o monodifusión• Multicast o multidifusión

– IPv6 trata la difusión o broadcast (no se emplea el término en IPv6) como una forma especial de multidifusión o multicast: “Todas las máquinas son un grupo de multicast”

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Direcciones Unicast

• IPv6 divide las direcciones en TIPOS de forma análoga a como el IPv4 las divide en CLASES– Compatibles IPv4– Globales basadas en el proveedor– Globales basadas en la geografía– De enlace local– De zona local

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Asignación de Direcciones

Tipo de direcciones PrefijoCompatible IPv4No asignadoOSI/NSAPIPX (Novell Netware)No asignado..................................Basadas en el proveedorNo asignadoBasadas en la geografíaNo asignado..................................De enlace localDe zona localMulticast

0000 00000000 00010000 0010000 0100000 011..................................010011100101..................................1111 1110 101111 1110 111111 1111

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Algunos Formatos de Dirección IPv6

010 ID de registro ID de proveedor ID de subscriptor ID de subred ID de interfaz3 n m o p 125-n-m-o-p

Figura 1.- Dirección basada en el proveedor

Bits

1111111010 ID de interfaz10 n 118-n

0

Figura 2.- Dirección de enlace local

Bits

1111111011 ID de interfaz10 n 118-n-m

0

Figura 3.- Dirección de zona local

ID de subredBits

00000......................................................................... Dirección IPv480 16 32

0000

Figura 4.- Dirección compatible IPv4

XXXXBits

m

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Notación Hexadecimal con Dos Puntos del IPv6

104.230.140.100.255.255.255.255.100.17.100.128.150.10.255.255

68E6:8C64:FFFF:FFFF:64:11:64:80:96A:FFFF

0000:0000:0000:0001 = 0:0:0:0:0:0:0:1= ::1

Los ceros a la izquierda de un grupo pueden omitirse y 1 ó más grupos de 16 ceros pueden reemplazarse por una pareja de dos puntos “::”

Las direcciones de 16 octetos se escriben como 8 gupos de 4 dígitos(2 octetos = 1 gpo. de 4 dígitos) hexadecimales separados por “:”

grupo

Dirección IPv4 = ::138.100.8.16

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Cabeceras de Extensión IPv6: Opciones Salto a Salto

y Opciones para el Destino

Cabecera siguiente Longitud cabecera

8Bits 16

TIPO LONGITUD VALOR8 8 n

XXxxxxxx

00: Ignorar esta opción y continuar procesando la cabecera

01: Eliminar datagrama y no enviar un mensaje ICMP

10: Eliminar datagrama y enviar un mensaje ICMP de problema de parámetro

11: Eliminar datagrama y no enviar un mensaje ICMP de problema de parámetro a una dirección multicast

Datagramas > 65535 octetosde carga útil

n (Valor) = 32 bits (datagramas de hasta 4000 millones de octetos)

Una o más opciones

0 31

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Cabeceras de Extensión IPv6: Cabecera de Encaminamiento

Cabecera siguiente Tipo de encamina.

8Bits 16

Datos específicos del tipo (direcciones)

Nº de direcciones

24

Dirección siguiente

31

Reservado

•Tipo de encaminamiento: Actualmente a cero•Nº de direcciones en la cabecera de encaminamiento: 23 (1-24)•Dirección siguiente: Siguiente dirección que se ha de visitar•Reservado: Uso futuro• Máscara de bit estricto:

•Numerados de izquierda a derecha (bit 0 al bit 23) •Cada bit es un salto (1 = estricto

o router siguiente vecino del precedente; 0 = no estricto)

Máscara de bit estricto

0

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Cabeceras de Extensión IPv6: Cabecera de Encaminamiento

•Reservado: Uso futuro•Desplazamiento del fragmento: Nº de bloques de 8 octetos contenidos

en el campo de datos de fragmentos anteriores •Reservado: Uso futuro•Indicador M: Identifica a todos los fragmentos pertenecientes al

mismo datagrama

Cabecera siguiente

8Bits 16

Desplazamiento

28

Res. M

31

Reservado

Identificador

0 29

29

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Transición del IPv4 al IPv6

• Periodo de transición en el que IPv6 e IPv4 deberán coexistir– Túneles entre computadoras IPv6/IPv4– Túneles entre routers IPv6/IPv4 (computadoras IPv6)– Túneles entre router IPv6/IPv4 y computadora IPv6/v4

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AYUDA AL ENCAMINAMIENTO IPDispositivos de Encaminamiento Avanzados

ProtocolosROUTERS

AVANZADOS(OSPF)

IP

ICMP

ARP RARPInterfaz de

Red

HardwareAC

CE

SO

A R

ED

INT

ER

NE

T

31

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ARQUITECTURA TCP/IP

• ESTRATEGIAS ESTÁTICAS (No adaptativas)

• ESTRATEGIAS DINÁMICAS (Adaptativas)

Encaminamiento

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ARQUITECTURA TCP/IP

• Gateways (Routers) básicos: Encaminamiento

Estático

• Gateways (Routers) avanzados: Encaminamiento

Dinámico

Encaminamiento

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ARQUITECTURA TCP/IP

• GATEWAYS (Routers) AVANZADOS

Protocolos:

– Vector Distancia (Bellman-Ford)

– Estado del Enlace (Dijkstra)

Encaminamiento

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INTERNETEncaminamiento: VECTOR DISTANCIA

A

D C

B

d2 c2

b1a2

c1

b2a1

d1

DESTINO DISTANCIA RUTA

b1 1 B

b2 1 B

a1 2 A

a2 2 A

c1 2 C

c2 2 C

d1 3 C

d2 3 C

B

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INTERNETEncaminamiento: ESTADO DEL ENLACE

A

C D

B

b1

a1

DESTINO COSTE RUTA

o1 4 C

o2 5 B

a1 1 A

b1 2 B

B 1 B

C 3 C

D 4 B

E 3 B

A

E

1

1

2

4

1 3

1 1

31

o1 o2

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COMUNICACIONES


MODELO DE ENCAMINAMIENTO EN INTERNET

• Un SA es un conjunto de routers controlados por una única autoridad administrativa y que utilizan un mismo protocolo interno (IGP: Interior Gateway Protocol) de distribución y actualización de la información de encaminamiento

• Los SAs se conectan entre sí mediante routers externos que utilizan un mismo protocolo externo (EGP: Exterior Gateway Protocol)

Sistemas Autónomos

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RIP (Routing Information Control) = Vector Distancia

OSPF (Open Shortest Path First Protocol) = Estado del EnlaceIGP (Interior Gateway Protocol)

(Exterior Gateway Protocol) BGP (Border Gateway Protocol) (Vector Distancia)

IGP (RIP)

SISTEMA AUTÓNOMO

IGP (OSPF)

SISTEMA AUTÓNOMO

EGP

Gateways/Routers Exteriores

PROTOCOLOS DE DISTRIBUCIÓN Y ACTUALIZACIÓN DE INFORMACIÓN DE ENCAMINAMIENTO

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• Adaptación, por la Universidad de Berkeley para el UnixBSD, del XNS RIP de Xerox (después se convirtió en el RFC 1058)

• Vector Distancia– Métrica: Número de saltos (mínimo 1, máximo 15)– Nº de saltos = 1 en conexiones directas– 16 saltos (red inalcanzable)

• UDP y puerto 520• Routers activos y pasivos• Difusión (Broadcast) de tablas cada 30 segundos• Rutas borradas si en 180 segundos no hay noticias• Problemas: Convergencia lenta/Cuenta al infinito

Protocolo RIP (Routing Information Control)


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PROTOCOLO RIPResolución de bucles: Selección de un infinito pequeño (16)

R1 R2 R3

R3R2R1

Red 1

Red 1

Bucle al fallar la conexión de R1 con Red 1

Máximo:15 saltos

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Protocolo RIP. Ejemplo (I)

R1

Red1 Red2

R2 R3

R4

Red3

Red4

Red3 Dir 1

Red4 Dir 1

Red2 Dir 1

Red3 Dir 1

Red1 R1 2

Red1 Dir 1

Red2 Dir 1

Red1 Dir 1

Red3 Dir 1

Red2 R1 2

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COMUNICACIONES


Protocolo RIP. Ejemplo (II)

R1

Red1 Red2

R2 R3

R4

Red3

Red4

Red3 Dir 1

Red4 Dir 1

Red1 R2 2

Red2 R2 3

Red2 Dir 1

Red3 Dir 1

Red1 R1 2

Red1 Dir 1

Red2 Dir 1

Red3 R2 2

Red1 Dir 1

Red3 Dir 1

Red2 R1 2

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COMUNICACIONES


Protocolo RIP. Ejemplo (III)

R1

Red1 Red2

R2 R3

R4

Red3

Red4

Red3 Dir 1

Red4 Dir 1

Red1 R2 2

Red2 R3 2

Red2 Dir 1

Red3 Dir 1

Red1 R1 2

Red1 Dir 1

Red2 Dir 1

Red3 R2 2

Red1 Dir 1

Red3 Dir 1

Red2 R1 2

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COMUNICACIONES


Protocolo RIP. Ejemplo (IV)

R1

Red1 Red2

R2 R3

R4

Red3

Red4

Red3 Dir 1

Red4 Dir 1

Red1 R2 2

Red2 R3 2

Red2 Dir 1

Red3 Dir 1

Red1 R1 2

Red4 R4 2

Red1 Dir 1

Red2 Dir 1

Red3 R2 2

Red1 Dir 1

Red3 Dir 1

Red2 R1 2

Red4 R4 2

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COMUNICACIONES


Protocolo RIP. Ejemplo (V)

R1

Red1 Red2

R2 R3

R4

Red3

Red4

Red3 Dir 1

Red4 Dir 1

Red1 R2 2

Red2 R3 2

Red2 Dir 1

Red3 Dir 1

Red1 R1 2

Red4 R4 2

Red1 Dir 1

Red2 Dir 1

Red3 R2 2

Red1 Dir 1

Red3 Dir 1

Red2 R1 2

Red4 R4 2

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COMUNICACIONES


Protocolo RIP. Ejemplo (VI)

R1

Red1 Red2

R2 R3

R4

Red3

Red4

Red3 Dir 1

Red4 Dir 1

Red1 R2 2

Red2 R3 2

Red2 Dir 1

Red3 Dir 1

Red1 R1 2

Red4 R4 2

Red1 Dir 1

Red2 Dir 1

Red3 R2 2

Red4 R2 3

Red1 Dir 1

Red3 Dir 1

Red2 R1 2

Red4 R4 2

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COMUNICACIONES


Protocolo RIP. Ejemplo (VII)

R1

Red1 Red2

R2 R3

R4

Red3

Red4

Red3 Dir 1

Red4 Dir 1

Red1 R2 2

Red2 R3 2

Red2 Dir 1

Red3 Dir 1

Red1 R1 2

Red4 R4 2

Red1 Dir 1

Red2 Dir 1

Red3 R2 2

Red4 R2 3

Red1 Dir 1

Red3 Dir 1

Red2 R1 2

Red4 R4 2

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COMUNICACIONES


Protocolo RIP. Ejemplo (VIII)

R1

Red1 Red2

R2 R3

R4

Red3

Red4

Red3 Dir 1

Red4 Dir 1

Red1 R2 2

Red2 R3 2

Red2 Dir 1

Red3 Dir 1

Red1 R1 2

Red4 R4 2

Red1 Dir 1

Red2 Dir 1

Red3 R2 2

Red4 R2 3

Red1 Dir 1

Red3 Dir 1

Red2 R1 2

Red4 R4 2

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PROTOCOLO RIPFormato de un Mensaje de la Versión 1

Comando Versión (1) CeroFamilia de Direcciones de la Red 1 = 2 Cero

CeroDirección IP de la Red 1

CeroDistancia a la Red 1 (Métrica)

Familia de Direcciones de la Red 2 = 2 Cero

CeroDirección IP de la Red 2

CeroDistancia a la Red 2 (Métrica)

...

0 8 16 31

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PROTOCOLO RIPFormato de un Mensaje de la Versión 2

Comando Versión (2) CeroFamilia de Direcciones de la Red 1 = 2 Etiqueta de Ruta

Máscara de SubredDirección IP de la Red 1

Siguiente SaltoDistancia a la Red 1 (Métrica)

Familia de Direcciones de la Red 2 = 2 Cero

Máscara de SubredDirección IP de la Red 2

Siguiente SaltoDistancia a la Red 2 (Métrica)

...

0 8 16 31

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PROTOCOLO RIPFormato de un Mensaje de la Versión 2 con Autenticación

Comando Versión (2) CeroFamilia de Direcciones = X´FFFF´ Tipo de Autenticación

Información de Autenticación

0 8 16 31

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• Desarrollado por el OSPF Working Group del IETF: RFC 2328• IGP estándar para sustituir al RIP• Estado del Enlace• Sin intervención de un protocolo de transporte (tipo de protocolo = 89)• Protocolo de encaminamiento para sistemas autónomos de todos los tamaños

– Acepta crecimientos en la red difundiendo rápidamente la información de encaminamiento– Baja sobrecarga mediante actualizaciones que informan de los cambios en lugar de todas las rutas

– Un SA divide sus redes y routers en subconjuntos denominados ÁREAS• Área: Una red autónoma o un conjunto autónomo de redes contiguas• Un SA que use OSPF está constituido por una o más áreas• La topología de un área está oculta para otras áreas• Cada router en un área dispone de su propia base de datos de encaminamiento

• Encaminamiento según el tipo de servicio (p.e. retardo bajo) del datagrama IP• Balance de carga• Seguridad: Todos los intercambios entre routers están autenticados

Protocolo OSPF (Open Shortest Path First)


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• Cada router dispone de un mapa topológico de la red entera

– Información de todos los routers y redes conectadas

– Se representa como un grafo dirigido en el cual los routers son los nodos y las redes son los arcos o enlaces entre nodos

– Cada enlace tiene dos costes de salida que pueden ser iguales o diferentes para cada lado del interfaz

• Los routers son vecinos si comparten una misma red

– Red punto a punto

– Red de difusión

– Red de no difusión



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R1

R3R2

R4Red 2

Red 4

Red 5Red 3

Red 1

R1

R2 R3

R4

Red 4

Red 2

Red 5 Red 3Red 1

Mapa topológico


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PROTOCOLO OSPF

• Área Troncal (backbone): Parte de un sistema autónomo que transmite mensajes OSPF entre áreas. Todo SA tiene un área troncal denominada área 0.

– A cada área se le asigna un número– El área troncal es contiguo al resto de las áreas

• Router Interno: Un encaminador que se conecta directamente a redes pertenecientes a un mismo área

• Router Frontera de Área: Un encaminador conectado a dos o más áreas: directamente al área 0 e indirectamente (a través del área 0) a otras áreas.

• Router Límite de SA: Un encaminador situado en la perifería de un área y que intercambia información de accesibilidad con routers de otros SAs

Área Troncal y Routers

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PROTOCOLO OSPFRed Troncal y Áreas

Área 0Red Troncal

Área 1 Área 2

? El área 0 o área troncal distribuye la información de encaminamiento entre áreas.

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PROTOCOLO OSPFRouters y Áreas en un Sistema Autónomo

Área 0(Red Troncal)

Área 1 Área 2

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R1Hacia otros

sistemas autónomos

(BGP)Router Frontera de Área

Router Interno

Router Límite de SARouter Frontera de Área: Es un routerconectado a dos o más áreas y que anuncia externamente al área 0 de todos los destinos internos en su propio área. Asimismo, informa de forma resumida a su área de todos los destinos externos procedentes de otras áreas.

El área troncal (área 0) permite el intercambio de información resumida entre dos routers frontera de área.

A través del área 0 cada router frontera escucha los resúmenes de áreas de todos los routers frontera para calcular el coste a todos los destinos exteriores a su área añadiendo el coste hasta el área troncal.

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PROTOCOLO OSPFRutas: Intraárea, Interárea e InterSA

BGP

BGP BGP

BGPInternet

SA1

SA3

SA2

SA4

Área 0

Área 0

Área 0

Área 0

Router Límitede Área

Router Interno

Router Fronterade Área

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PROTOCOLO OSPFUn Sistema Autónomo

Red 2 Red 4 Red 5

Red 1

O1 3

2

1

1

1 8 8 6 6 1 1 2

R1

R2

R3 R4 R6 R7

Red 3

2

2R5

SA

BGP

Área 1

Área 0

Área 2

• Cada enlace tiene dos costes de salida (iguales o diferentes), uno por cada lado del interfaz

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PROTOCOLO OSPFEl Grafo Dirigido con Arcos del SA

Red 2 Red 4 Red 5

Red 1

O1 3

2

1

11

8

8

6

6

1

1

2

R1

R2

R3 R4 R6 R7

Red 3

2

2

R5

SA

BGP

• Los arcos que van de las redes a los routers tienen siempre coste 0• No existen arcos de salida para destinos finales

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO OSPFÁrbol Podado desde R1 y su Base de Datos

Red 2 Red 4 Red 5

Red 1

O1 3

2

1

8 6 1 2

R1

R2

R3 R4 R6 R7

Red 3

2

R5

SA

BGP

Área 1

Área 0

Área 2

• R6 anuncia las actualizaciones de su BD a R4, el cual incorpora los nuevos datos a su propia BD, sumando el coste 6 a todos los destinos de Área 2 presentados porR6.

• A su vez, R4 hace lo propio con R3, el cual repite el proceso sumando el coste 8 a todos los destinos de Área 0 presentados por R4

• Finalmente, R3 pasa sus actualizacionesa R1, el cual incrementa el coste 1 a todos los destinos anunciados por R3

• A través del área 0 cada router frontera escuchalos resúmenes de áreas de todos los routersfrontera para calcular el coste a todos losdestinos exteriores a su área añadiendo el costehasta la red troncal

R1DESTINO COSTE RUTA

O1 3 R1Red1 3 R2Red2 1 R1

R2 1 R1R3 1 R1R4 9 R3

Red3 11 R3R5 11 R3

Red4 16 R3Red5 18 R3

R6 15 R3R7 16 R3

61

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO OSPFCabecera Fija de un Paquete

Versión Tipo Longitud del Mensaje

Dirección IP del Router origenIdentificador del Área

Suma de Verificación Tipo de Autenticación

AutenticaciónAutenticación

0 8 16 31

1 Hello

2 Descripción de la Base de Datos

3 Solicitud del Estado del Enlace

4 Actualización del Estado del Enlace

5 Acuse de Recibo del Estado del Enlace

Tipo Descripción

62

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO OSPFMensaje Hello

Máscara de Red

Tiempo de VidaRouter Designado

Router Designado de Backup

0 8 16 31

Cabecera de Tipo = 1

Intervalo Hello

24

Prioridad

Dirección IP de Vecino1

...Dirección IP de Vecinon

Dirección IP de Vecino2

•Toda red de difusión que tenga al menos 2 routers conectados (routers vecinos) dispone de un Router Designado encargado de distribuir la información de encaminamiento por la redimpidiendo la comunicación directa entre routers vecinos y reduciendo el pertinente tráfico.

• No todos los routers vecinos forman una relación de adyacencia, sólo un Router Designado y el correspondiente router vecino en una red de difusión disponen de esa relación para el intercambio de información de encaminamiento

63

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO OSPFMensaje de Descripción de la Base de Datos

(entre Routers Adyacentes)

A cero

Número de Secuencia del Mensaje de la BDTipo de Aviso del Estado del Enlace (LSA)Identificador de Aviso del Estado del Enlace

0 8 16 31


24

Router Anunciador del Aviso del Estado del Enlace

Número de Secuencia del Aviso del Estado del Enlace

SMI

29

Cheksum del Estado del Enlace Tiempo del Aviso del Estado del Enlace

Mensaje del Estado del Enlace (LSA)

Cabecera del Aviso del Estado

del Enlace

Repetidopor cada Aviso

del Estado del Enlace

Tipo de Aviso del Estado del Enlace SignificadoEnlaces de Router (Estados de los interfaces del router: tipo de red, TOS, coste, ...)Enlaces de Red (Routers conectados a la red) Resúmenes del Enlace (Rutas a los destinos de intraárea e interárea )Resumenes del Enlace (Rutas a Routers Límites de Áreas)Enlaces Externos a SAs (rutas a redes externas de otros SAs)

12345

64

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO OSPFSolicitud del Estado del Enlace

Tipo de Aviso del Estado del Enlace

Identificador de Aviso del Estado del EnlaceRouter Anunciador del Aviso del Estado del Enlace

0 8 16 31


24

• Un router envía este mensaje hacia un vecino para solicitar información actualizada sobre un conjunto específico de enlaces.

...

Se repite para cada aviso del

Estado del Enlace

65

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO OSPFActualización del Estado del Enlace

Número de Avisos del Estado del EnlaceAviso del Estado del Enlace1

Aviso del Estado del Enlace2

0 8 16 31


24

...Aviso del Estado del Enlacen


Número de Secuencia del Aviso del Estado del EnlaceChecksum del Estado del Enlace

Tiempo del Aviso del Estado del Enlace Tipo de Aviso del Estado del Enlace

Longitud

Cabecera del Aviso del Estado del

Enlace

• A la cabecera le sigue el resto del mensaje del estado del enlace

Mensaje del Estado del Enlace

66

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO OSPFAcuse de Recibo del Estado del Enlace

Cabecera del Aviso del Estado del Enlace...

0 8 16 31


24


Número de Secuencia del Aviso del Estado del EnlaceChecksum del Estado del Enlace

Tiempo del Aviso del Estado del Enlace Tipo de Aviso del Estado del Enlace

Longitud

Cabecera del Aviso del Estado del

Enlace

• Cada aviso del estado del enlace se debe confirmar separadamente. Las confirmaciones múltiples se pueden agrupar en un mismo mensaje de acuse de recibo

Se repite para cada aviso del

Estado del Enlace

67

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COMUNICACIONES



IGP (RIP)

SISTEMA AUTÓNOMO 1

IGP (OSPF)

SISTEMA AUTÓNOMO 2

EGP

Gateways/Routers Exteriores

R1 R2

Protocolo BGP (Border Gateway Protocol)

(Exterior Gateway Protocol) BGP (Border Gateway Protocol) (Vector Distancia)

68

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO EGPBGP (Border Gateway Protocol)

• BGP-4: RFC 1771• Protocolo de distribución y actualización de información de

encaminamiento entre routers de SAs diferentes• Vector distancia

– No hay comunicación de distancias métricas

• TCP y puerto 179 • Revela la cadena completa de SAs que hay que atravesar para llegar a un

destino (información de accesibilidad)– Cada router no sólo guarda el siguiente salto a un destino sino la ruta

completa (registro de la trayectoria seguida) evitando que se formen bucles

• Autenticación• Ponderaciones de políticas de encaminamiento, que no forman parte del

protocolo, complementan su uso• RIPE Routing Registry: http://www.ripe.net/db

69

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO EGPPolíticas de Encaminamiento

• ¿Qué rutas se anuncian al exterior y a qué vecinos?• ¿Qué rutas se aceptan desde el exterior y desde qué

vecinos?• Criterios de preferencia en caso de caminos alternativos• Encaminamientos por omisión• Especifica qué tipo de SA se va a emplear:

– SA Extremo– SA Multiconectado– SA de Tránsito

• ...

70

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO BGPTipos de Sistemas Autónomos

• SA Extremo: Sólo tiene una conexión “interSA” con otro SA

• SA Multiconectado: Dispone de conexiones con más de un SA pero se niega a transportar tráfico de tránsito de terceros

• SA de Tránsito: Dispone de conexiones con más de un SA y transporta tráfico de tránsito local y de terceros, pudiendo imponer políticas de restricción

71

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO BGPIntercambio de Información de Encaminamiento

entre Routers BGP

...

SA1

SA2

SA3

Red 2

Red 3

Red 1

Red 4

Red 5

Red 8

Red 6

Red 7

R2

R1

R3

R4

R5

R6

R7

R8

BGP

BGP

RIP/OSPF

RIP/OSPF

...BGP

72

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO BGPIntercambio de Información de Encaminamiento

...

SA1

SA2

SA3

Red 2

Red 3

Red 1

Red 4

Red 5Red 8

Red 6

Red 7

R2R1

R3

R4 R5R6

R7

R8

BGP

BGP

RIP/OSPF

RIP/OSPF

RIP/OSPFBGP

MENSAJE DE ACTUALIZACIÓNde R1 a R4

Destinos = Red1 Red2 Red3 Red4

Camino_SA = SA1

Siguiente_Salto = R1

MENSAJE DE ACTUALIZACIÓNde R4 a R8

Camino_SA = SA2, SA1

Siguiente_Salto = R4

Destinos = Red1 Red2 Red3 Red4

73

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO BGPConjunto de Routers BGP

SA1

SA2

SA3

SA4

SA5

SA6

SA7

SA8

SA9

A

B C

D

GF

H I

E

SA10J

? Para la Ruta FGCD, F recibe de sus vecinos:? De B: BCD? De G: GCD? De H: HFGCD (ruta descartada al pasar a través de F)? De E: EFGCD (ruta descartada al pasar a través de F)

LA DECISIÓN CONSISTIRÁ EN PASAR POR B (FBCD)O G (FGCD) DEPENDIENDO DE LA POLÍTICA DE ENCAMINAMIENTO

BGP

BGP

BGP

BGP

BGP

74

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COMUNICACIONES


• FUNCIONES BÁSICAS:– Adquisición de Vecino : Un

Router Externo se pone en contacto con otro para intercambiar información de encaminamiento (mensaje de Abrir)

– Detección de Vecino Alcanzable : Verificación de que los routers externos y sus conexiones de red funcionan correctamente (mensaje de Continuar)

– Detección de Red Alcanzable: Registro de un destino final (mensaje de Actualizar)

• TIPOS DE MENSAJES:– Abrir (Open): Establecer una

relación segura (autenticada) de vecindad con otro router externo

– Actualizar (Update): Transmitir información de destinos finales (anunciar y/o eliminar) a través de una única ruta (lista de SAs)

– Continuar (Keepalive): Confirmar un mensaje de Abrir y confirmar periódicamente la relación de vecindad

– Notificación (Notification): Responder a un mensaje incorrecto o a una condición de error o excepción

PROTOCOLO BGPProcedimientos Funcionales y Mensajes Asociados

75

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COMUNICACIONES


PROTOCOLO BGPFormato de los Mensajes BGP

VERSIÓN

MI SISTEMA AUTÓNOMO

TIEMPO DE RELACIÓN

IDENTIFICADOR BGP

LONG. PARÁM. OPCIONALES

CABECERA FIJA DE 19 OCTETOS

MARCADOR

LONGITUDTIPO

16

21

1

2

2

4

1

PARÁMETROSOPCIONALES

LONGITUD DE RUTASRETIRADAS

RUTAS RETIRADAS

LONGITUD TOTAL DE LOSATRIBUTOS DEL CAMINO

ATRIBUTOS DE CAMINO

INFORMACIÓN DE ACCESIBILIDADDEL NIVEL DE RED

2

2

CÓDIGO DE ERRORCÓDIGO DE ERROR

SUBCÓDIGO DE ERROR

DATOS

1

1

MARCADOR

LONGITUDTIPO

16

2

1

Continuar (Keepalive)

Notificación (Notification)Actualizar (Update )Abrir (Open)

76

LSIISFIM


COMUNICACIONES


PROTOCOLO BGPFormato del Mensaje de Actualización (Update)

CABECERA FIJA DE 19 OCTETOS

MARCADOR

LONGITUDTIPO

16

21

LONGITUD DE RUTASRETIRADAS

RUTAS RETIRADAS

LONGITUD TOTAL DE LOSATRIBUTOS DEL CAMINO

ATRIBUTOS DE CAMINO

INFORMACIÓN DE ACCESIBILIDADDEL NIVEL DE RED

2

2Actualizar(Update )

NLRI (Network Layer Reachibility Information = Destination Networks

• Origen: Router Externo BGP que proporciona el mensaje de actualización (u otro)

• Camino_SA: Es una lista de saltos consecutivos que se corresponde con los SA que son atravesados para alcanzar los destinos indicados en el campo NLRI

• Siguiente_Salto: Dirección IP del siguiente Router Externo por el que se debe pasar para llegar a los destinos especificados en el campo NLRI

• ...

77

LSIISFIM


COMUNICACIONES


PROTOCOLO TCP: FIABILIDAD EXTREMO A EXTREMO

INTERFAZ DERED

APLICACIÓN

IP

TCP

INTERFAZ DERED

APLICACIÓN

IP

TCP

INTERFAZ DE RED

IP

INTERFAZ DE RED

INTERFAZ DE RED

IP

INTERFAZ DE RED

FIABILIDAD

78

LSIISFIM


COMUNICACIONES


PROTOCOLO TCP: RFC 793, 1122

ARQUITECTURA TCP/IP

TRANSFERENCIAS DEL TIPO BYTE-STREAM

CONEXIONES LÓGICAS

CONTROL DE ERRORES (FIABILIDAD)

CONTROL DE FLUJO

MULTIPLEXACIÓN

FULL DUPLEX

79

LSIISFIM


COMUNICACIONES


EL SEGMENTO TCP

CABECERA DATOS DE USUARIO

80

LSIISFIM


COMUNICACIONES


PUERTO ORIGEN PUERTO DESTINO

NÚMERO DE SECUENCIA

NÚMERO ACK

VENTANA

PUNTERO URGENTE

RELLENOOPCIONES

REDUNDANCIA

DATOS DE USUARIO (VARIABLE)

RESERVADODESP. URG ACKPSHRST SYN FIN

0 3115 16

EL SEGMENTO TCP

81

LSIISFIM


COMUNICACIONES


ESTABLECIMIENTO DE UNA CONEXIÓN

PROTOCOLO TCP

TCP "A" TCP "B"

SYN, SEC = N

SYN, SEC = M, ACK N+1

ACK M+1

.

.

.

82

LSIISFIM


COMUNICACIONES


TRANSFERENCIA DE DATOS: SIN ERRORESPROTOCOLO TCP

TCP "A" TCP "B"

ACK = 303

.

.

.

ACK = 603

ACK = 903

SEC = 3

SEC = 303

SEC = 603

(datos = 300 bytes)

(datos = 300 bytes)

(datos = 300 bytes)

.

.

.

83

LSIISFIM


COMUNICACIONES


TRANSFERENCIA DE DATOS: CON ERRORESPROTOCOLO TCP

TCP "A" TCP "B"

ACK= 303

.

.

.

SEC = 3(datos = 300 bytes)

.

.

.

SEC = 303(datos = 300 bytes)

SEC = 603(datos = 300 bytes )

SEC = 303(datos = 300 bytes )SEC = 603(datos = 300 bytes )

ACK= 303

ACK= 903

time-out

time-out

84

LSIISFIM


COMUNICACIONES


LIBERACIÓN DE UNA CONEXIÓN

PROTOCOLO TCP

TCP "A" TCP "B"

FIN

ACK

FIN

ACK

.

.

.

CONEXIÓN CERRADA...

85

LSIISFIM


COMUNICACIONES


PROTOCOLO UDP

ARQUITECTURA TCP/IP

SERVICIO NO ORIENTADO A CONEXIÓN

Sin control de erroresSin control de flujo

86

LSIISFIM


COMUNICACIONES


PROTOCOLO UDPARQUITECTURA TCP/IP

PUERTO ORIGEN PUERTO DESTINO

DATOS DE USUARIO

LONGITUD REDUNDANCIA

0 3115 16

87

LSIISFIM


COMUNICACIONES


TCP/IP: Programación en Sockets

Selección destinoConexión TCP

Connect

TCP UDP

EnvíoWrite

EnvíoSendto

Selección protocoloSocket

Selección puerto

Bind

LecturaRecvfrom

LecturaRead

CLIENTESelección protocolo

Socket

Selección puerto

Bind

TCP

Definición colaListen

Proceso peticiónAccept

LecturaRecvfrom

LecturaRead

UDP

SERVIDOR

EnvíoSend

EnvíoSendto

88

LSIISFIM


COMUNICACIONES


Llamada a Procedimientos Remotos(RPC o Remote Procedure Call)

Cliente( ){

...Función Remota( );Función Remota( );

...}

Servidor( ){ }Función Remota( );Función Remota( );{

...}

Solicitud (parámetros)

Respuesta (resultados)

RED

Objetivo: Aislar al programador de los detalles de interacción con la red (sockets)

89

LSIISFIM


COMUNICACIONES


Aplicación de Usuario

Sistemas RPC y el Modelo OSI

XDR

RPCRPC

TCP UDP

IP

Interfaz de Accesoy Hardware

RedRed

7. Aplicación

6. Presentación

5. Sesión

4. Transporte

3. Red

1 y2. Enlace/Físico

sockets

90

LSIISFIM


COMUNICACIONES


RPC: Procesamiento de una Llamada a un Procedimiento Remoto

Stubdel clienteCliente

Entidad de

transporte

Servidor

Entidadde

transporte

1

2

3

4

5

67

8

9

10

Stubdel servidor

RED

91

LSIISFIM


COMUNICACIONES


Fichero fuente IDL

Compilador IDL

CabeceraStub cliente Stub servidor

Fuente cliente Fuente servidor

Compilador Compilador

Objetos clientey stub

Objetos servidory stub

Montador Montador

Ejecutable cliente Ejecutable servidor

Runtime library(RTL)

Runtime library(RTL)

Programación en RPC

92

LSIISFIM


COMUNICACIONES


Sistema Local

Proceso Cliente

call A parms

Stub cliente

Sistema Local

Proceso Cliente

call A parms

Stub cliente

Proceso Servidor A

Procedimientode Servicio

Stub servidor

Sistema Remoto

Procedimientode Servicio

Sistema Remoto

PortmapperPortmapper

prog ver proc xid parm parm

xid parm parm

Stub servidor

RPC: Portmapper y Puertos Dinámicos

Proceso Servidor A

3

2

1

93

LSIISFIM


COMUNICACIONES


ARQUITECTURA TCP/IP

IP

HARDWARE

INTERFAZ DE REDARP RARP

Protocolos entre

Routers Avanzados (OSPF)

ICMP

Interfaz de usuario

Interfaz de usuario

Interfaz de usuario

Interfaz de usuario

(WWW)

TELNET FTP SMTP HTTP ....

TCP UDP

NFS...........RPC .... ....

DNS SNMP TFTP

94

LSIISFIM


COMUNICACIONES


Aplicaciones TCP/IPCorreo electrónico (SMTP: Simple Mail Transfer Protocol)

LAN INTERNET

Buzón

Envío de correo (SMTP)

Acceso al buzón

SMTP

TCP

IP

25

Agente de usuario

SMTP

LAN

Buzón


Acceso al buzón

SMTP

Agente de usuario

95

LSIISFIM


COMUNICACIONES


Aplicaciones TCP/IPArquitectura cliente/servidor POP3 (Post Office Version 3)

LAN INTERNET

Buzón


Agente de usuario

SMTP

LAN

Buzón


SMTP

Agente de usuario

TCP

ClientePOP3

IP

TCP

ServidorPOP3

110

IP

Acceso al buzón (vía POP3)

Acceso al buzón (recoger correo)

SMTP

TCP

IP

25

96

LSIISFIM


COMUNICACIONES


Aplicaciones TCP/IPArquitectura Cliente/servidor IMAP4 (Internet Message Access

Protocol Rev 4)

LAN INTERNET

Buzón


Agente de usuario

SMTP

LAN

Buzón


SMTP

Agente de usuario

TCP

ClienteIMAP4

IP

TCP

ServidorIMAP4

220

IP

Acceso al buzón (vía POP3/IMAP4 o Telnet)

Gestión del

buzón

97

LSIISFIM


COMUNICACIONES


CORREO ELECTRÓNICO TCP/IP

Mensaje MIME

Texto

Audio

Imagen

Vídeo

RFC-822

MIME RFC-1345Cuerpo

delmensaje

Cabeceradel

mensaje

98

LSIISFIM


COMUNICACIONES


TELNETProtocolo de Acceso Remoto

Telnet

TCP

IP

Telnet

TCP

IP

23

> telnet x.x.x.xlogin: uuuuuPassword:$

Internet

99

LSIISFIM


COMUNICACIONES


TELNETProtocolo NVT (Network Virtual Terminal)

Telnet

TCP

IP

23

Formato NVTTerminalReal

Servidor

TerminalVirtual

100

LSIISFIM


COMUNICACIONES


FTP (FILE TRANSFER PROTOCOL)

Protocolo de Transferencia de Ficheros

TCP

IP

TCP

IP

Módulode

transferenciade datos

Módulode

control

Módulode

transferenciade datos

Módulode

control

Internet

Cliente ftp Servidor ftp

2021

Controlde la

conexión

Conexiónde datos

101

LSIISFIM


COMUNICACIONES


FTPEjemplos de Comandos de Control

Cliente ftp Servidor ftp

Internet

> ftp x.x.x.xlogin: uuuuuPassword:ftp> put fichero200 PORT commandsuccessful150 Opening BINARYmode data connectionfor fichero...ftp>quit

> ftp x.x.x.xlogin: uuuuuPassword:ftp> get fichero200 PORT commandsuccessful150 Opening BINARYmode data connectionfor fichero...ftp>quit

102

LSIISFIM


COMUNICACIONES


TFTP (TRIVIAL FILE TRANSFER PROTOCOL)

Protocolo Simple de Transferencia de Ficheros

Internet

tftp

UDP

IP

tftp

UDP

IP

69Cliente

tftp

Servidortftp

512 octetos de datos

103

LSIISFIM


COMUNICACIONES


NFS (Network File System)Compartición de Ficheros en Red

Cliente (disco local)

HGI

A BC

Servidor (disco local)

A BC

Aplicación

Virtual File System

S.O.local

Cliente NFS

IP

TCP o UDP

NFSRPC/XDR

Virtual File System

S.O.local

Servidor NFS

IP

TCP o UDP

NFS

RPC/XDR

104

LSIISFIM


COMUNICACIONES


DNS (DOMAIN NAME SYSTEM)Resolución de Direcciones Simbólicas en Numéricas

DNS

UDPIP

53DNS

UDPIP

ClienteDNS

Servidor de

Nombres(DNS)

Servidor de

Nombres(DNS)

>telnet etsit.upm.esTrying 138.100.17.10

etsit.upm.es etsit.upm.esSOLICITUD

138.100.17.10 RESPUESTA 138.100.17.10 RESPUESTA

SOLICITUD

105

LSIISFIM


COMUNICACIONES


WORLD WIDE WEB (WWW)Servicio Distribuido de Presentación de Información

Web

TCPIP

Internet

Web

TCPIP

80ClienteWeb

ServidorWeb

HTTP (HyperText Transfer Protocol)HTML (HyperText Markup Language)

Hiperenlaces

106

LSIISFIM


COMUNICACIONES


SNMP (Simple Network Management Protocol)

Gestión de Red TCP/IP

Aplicaciónde Gestión

Gestor SNMP

Solicitudes Respuesta Suceso

UDP161 162

IP

Sistema SNMP gestor

Aplicaciónde Gestión

Agente SNMP

Solicitudes

Respuesta

Suceso

UDP161

IP

Sistema SNMP gestionado

MIB

Management Information

Base

CLIENTE (Gestor SNMP) SERVIDOR (Agente SNMP)

Manipulación de objetos SNMP

Mensajes SNMP

FIM ARQUITECTURA DE REDES DE PROTOCOLO IP...

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