Redes de Altas Prestaciones -...

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

Redes de Altas Prestaciones – Facena UNNE - Curso 2010

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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


� 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


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


� 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


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


� 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.


� 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


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


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


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)


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


� 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


Encabezamiento de IP


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Formato de direcciones IPv4


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


� Rango de 128.x.x.x a 191.x.x.x

� Máscara default en notación decimal : 255.255.0.0◦ Clase C


� 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


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)


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


Cabecera IPv6


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Cabecera de extensión IPv6


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