Fundamentos Redes IP

Juan Ramón Palomino

Fundamentos de Redes IP

Contenido

 1. Introducción. Conceptos generales
 2. Modelo OSI
 3. Nivel Físico
 4. Nivel de Enlace
 5. Niveles Superiores: Red y Transporte (TCP/IP)
 6. Equipos de Interconexión de redes.
 7. Otros dispositivos
 8. Procesos asociados a Redes IP

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1. Introducción

1. Introducción

 Redes locales: sistemas más abiertos y adaptadas a las necesidades de
múltiples tipos de negocio:
 Redes Corporativas: redes de oficina con complejidad muy variable en
cuanto a nodos y aplicaciones.
 Redes industriales: más sencillas que las redes de oficina pero con
entorno más hostil.

 Red LAN: conjunto de nodos interconectados entre sí para compartir
recursos (servicios) a lo largo de una zona geográfica limitada a unos cientos
de metros. Tecnologías LAN (corporativas).
 Red WAN: permite multiplicar el alcance de la LAN en varios órdenes de
magnitud. Tecnologías WAN (operador)
 Red IP: conjunto de redes LAN/WAN con protocolos de comunicación
TCP/IP (hoy en día casi todas)
 Sobre redes IP se implementan miles de servicios en todo el mundo.

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2. Modelo OSI

2. MODELO OSI

 Modelo definido por la ISO para la Interconexión de Sistemas Hetereogéneos
siguiendo un marco común de referencia.

 Conjunto vertical de niveles o capas, en los que en cada uno de ellos se
realizan funciones similares para comunicarse con los mismos niveles de otras
máquinas.

 Cada nivel presta un servicio al nivel superior.

La comprensión del modelo OSI es un punto
clave para entender el mundo de las redes, su
funcionamiento y su interconexión.

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2. Modelo OSI

2. MODELO OSI (2)

 Siguiendo el modelo OSI se pueden implementar protocolos y
dispositivos de red, así como interconectar los diferentes equipos que
componen una red.
 Permite descomponer la problemática de redes en parcelas más
simples y pequeñas de más fácil comprensión y manejo.
 A la hora de desarrollar protocolos, cada uno de ellos realiza funciones de la
capa o nivel correspondiente.
 El modelo OSI está formado por 7 niveles:
 Los niveles 1 a 4 se centran en el establecimiento de conexiones entre
dispositivos (dispositivos que podemos llamar de conectividad).
 Los niveles 5 a 7 se centran en cómo las aplicaciones se comunican entre
sí dentro de los dispositivos finales (PCs, máquinas Unix, etc).

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2. Modelo OSI

MODELO OSI: Mapa de referencia

Proceso de Aplicación Proceso de Aplicación
EMISOR RECEPTOR
DATOS

7. Aplicación CA DATOS 7. Aplicación

6. Presentación 6. Presentación
CP DATOS

5. Sesión CS DATOS 5. Sesión

4. Transporte CT DATOS 4. Transporte

3. Red CR DATOS 3. Red

2. Enlace F A C DATOS FCS F 2. Enlace

1. Físico BITS 1. Físico

MEDIO FÍSICO
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3. Nivel Físico

3. Nivel físico

 Nivel más bajo del modelo OSI.
 Da soporte a los niveles superiores.
 El nivel físico define los requisitos eléctricos, mecánicos, funcionales y de
procedimiento para establecer la unión física entre los dispositivos.
 Parámetros nivel físico: voltajes, distancias transmisión, tipo cableado,
conectores, etc.
 Los tipos de conectores están definidos por estándares EIA/TIA-232, 485,
V.35, V.24, ...

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3. Nivel Físico

Nivel físico LAN

 Con un hub: todas las estaciones pertenecen al mismo dominio de
colisión, y de broadcast, ya que todas comparten el mismo medio (y
por tanto el mismo ancho de banda).
 El mecanismo CSMA, gestiona el acceso de las estaciones al medio.
 Al aumentar el número de estaciones, aumenta el número de
colisiones.
 El mecanismo de detección de colisiones CD minimiza este problema.
 Para solucionar el problema de las colisiones, se segmenta la red.

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3. Nivel Físico

Capa Física

 Es la única capa “tangible” que el usuario es capaz de acceder y manipular
físicamente.
 Medio físico y tecnología de transmisión, influyen directamente sobre las
prestaciones y coste de la red.
 Medios de transmisión: Par trenzado, coaxial, Fibra Optica.
 Relevante para entender el papel de los diferentes medios de transmisión
en una planta o instalación y cual es su idoneidad para cada entorno y
aplicación:
 Distancia a cubrir.

 Velocidad de transmisión.

 Capacidad de datos a transmitir.

 Requerimientos del entorno.

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3.3 Nivel Físico: Medios de Transmisión

3.3 Medios de transmisión (5)

 Comparativa de medios:

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3.4 Nivel Físico: Medios de Conexión

3.4 Medios de conexión

 Para cada medio de transmisión existen uno o
varios conectores:
 Cable Coaxial:
 Conectores BNC Macho y Hembra.
 Fácil instalación. Económicos.
 Par trenzado:
 Conectores RJ45 (4 pares).
 Muy fácil instalación con máquina crimpadora.
 Fibra óptica:
 Cada fibra un conector.
 Diferentes tipos: ST, SC, PC
 Alta calidad: tolerancia mecánica baja.
 Precio elevado en comparación con anteriores.

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4. Nivel de Enlace

4. Nivel de enlace

 Define cómo se realiza el transporte de los datos sobre un medio físico, la
topología de la red, la secuencia de tramas y el control de flujo.
 Indica a qué protocolo de nivel superior está asociada la información de la
trama (por el SAP: Service Access Point)
 Puede ser orientado a conexión o no orientado a conexión, en función del
grado de fiabilidad que requieran los niveles superiores y de la agresividad del
medio/entorno (que limita su fiabilidad).
 Si el entorno es ruidoso será necesario que el nivel de enlace de mayor
fiabilidad

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4. Nivel de Enlace

4. Nivel de Enlace: Subnivel MAC

 Para el correcto intercambio de tramas entre dispositivos es necesario
proporcionar un mecanismo de direccionamiento, que hace uso de direcciones
MAC.

 El formato de trama es el siguiente:

8 6 6 2 variable 4

MAC MAC
PREAMBULO LONG DATOS FCS
DESTINO ORIGEN

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4. Nivel de Enlace

Nivel de enlace: Dirección física

 Los switches y bridges operan a nivel de enlace puesto que utilizan la
información de nivel de enlace para procesar las tramas.
 Aprendizaje de direcciones MAC en cada uno de sus puertos. Generación de
tablas de MAC y puertos.
 Realizan el forwarding de tramas basándose en la dirección MAC destino y sus
tablas.

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5. Niveles Superiores: Nivel de Red

5.1 Niveles Superiores: Nivel de Red

 Define cómo realizar la comunicación de datos entre estaciones que
pertenecen a redes locales diferentes.
 Para ello es necesario definir:
 Direcciones de red (lógicas) para las estaciones origen y destino.
 Caminos (rutas) a través de las redes para llegar a los nodos destino.
 Dos tipos fundamentales de paquetes:
 De datos de usuario: Transportan información de niveles superiores, así
como la información necesaria para el nivel de red.
 De información de routing. Transportan información necesaria para las
funciones de nivel de red y son intercambiados entre routers.
 Los routers determinan si una red existe y cómo alcanzarla a través del
intercambio de paquetes con información de rutas.

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5. Niveles Superiores: Nivel de Red

Nivel de Red: Routers

 Los routers operan a nivel de red, separando las redes en dominios únicos de
colisión y de broadcast
 Otras características de los routers:
 No propagan por defecto el broadcast ni el multicast de nivel 2.

 Realizan el procesado de paquetes basándose en información de nivel 3
contenida en la cabecera de los mismos.
 Pueden implementar mecanismos de seguridad basada en la información
de nivel 3 (filtros o listas de acceso).
 Proporcionan mecanismos de acceso remoto a redes.

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5. Niveles Superiores: Nivel de Trasporte

5.2 Nivel de Transporte

 Proporciona los mecanismos adecuados para establecer sesiones
extremo a extremo entre estaciones finales.
 Implementa las siguientes funciones:
 identificadores para sesiones de niveles superiores (puertos).
 Transporte de datos fiable (TCP: Orientado a conexión): garantiza la
fiabilidad extremo a extremo mediante:
 Envío de paquetes de reconocimiento (ACK)
 Mecanismos de retransmisión.
 Ordenación y secuenciamiento de paquetes.
 Control de flujo y de congestión en caso necesario.
 Transporte de datos no fiable (UDP: No orientado a conexión):No
garantiza la fiabilidad extremo a extremo.
 La fiabilidad depende de los niveles superiores.
 Tiene su utilidad, puesto que es más “ligero” que TCP.

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5. Niveles Superiores: TCP/IP

5.3 TCP/IP. PROTOCOLOS DE INTERNET

 En la mitad de los años 70 la Defense Advanced Research Proyects
Agency (DARPA) promueve la creación de una red de conmutación de
paquetes para comunicar las instituciones de investigación de los
EEUU.
 Objetivo: comunicar equipos completamente heterogéneos (Unix, PCs,
Linux, etc)
 Entre DARPA y BBN (Universidades de Stanford, Bolt, Bereanek y
Newman ) crean una serie de protocolos de comunicación.
 Los más conocidos son:
 Internet Protocol (IP) .
 Transport Control Protocol (TCP).
 Estamos en la génesis de las redes IP y del orígen de internet.

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PILA DE PROTOCOLOS TCP/IP

Aplicación
File Transfer Network Management Terminal Emulation

Presentación
RIP TFTP BOOTP SNMP TELNET
Sesion

Transporte UDP TCP

Red ARP IP ICMP

Enlace de Datos 802.2 802.3 802.4 802.5

Físico Par trenzado, coaxial, Fibra óptica

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Direcciones IP

0 8 16 24 31
0

0 8 16 24 31
1 0

0 8 16 24 31
Clase C 1 1 0

Direcciones de Host
Direcciones de Red

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5. DISPOSITIVOS REDES

6. Dispositivos de Interconexión de redes

 Para formar una red es necesaria la interconexión de ordenadores
formado cierta topología física.
 También suele ser necesario conectar unas redes a otras existentes que
pueden ser iguales o no.
 Equipos empleados:
 Repetidores.

 Puentes/Bridges.

 Swithes

 Routers

 Gateways

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7. Otros dispositivos

 Servidor DHCP. Asignación dinámica de direcciones IP (puestos de
trabajo para usuarios).
 Servidor DNS. Correspondencia entre nombres y direcciones IP
(servidores que ofrecen servicios de red/intermedios)
 Servidor Radius/LDAP. Autenticación de usuarios para acceso a
servicios de forma centralizada.
 Gestores de ancho de banda/Aceleradores. Optimización del consumo
de ancho de banda WAN.
 Balanceadores. Gestión del establecimiento de sesiones sobre granjas
de servidores que ofrecen el mismo servicio.
 Firewalls. Seguridad de acceso a servicios o de interconexión de
nodos.

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7. Otros dispositivos

 Proxy.
 Genérico. Equipo que hace de “intermediario” en una
comunicación con un servicio con un objetivo determinado:
autorización, accounting…
 Acceso a internet.

 Gestor de contenidos. Equipo que establece políticas de filtrado de
contenidos en función de perfiles de usuario.

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8. Procesos

 Planificación. Operaciones relacionadas con la evolución de la red a medio y
largo plazo siguiendo planes comerciales, evolución de clientes, etc.
 Ingeniería. Operaciones encaminadas a satisfacer los requerimientos de la
planificación con la implementación de las tecnologías y los procesos
necesarios.
 Despliegue. Puesta en marcha de los proyectos de ingeniería.
 Operación y mantenimiento.Operaciones necesarias para mantener la
operatividad de la red que soporta todos los servicios.
 Monitorización. Fuente de información básica para los procesos de mantenimiento y
explotación
 Mantenimiento correctivo. Resolución de incidencias.
 Mantenimiento preventivo. Operaciones encaminadas a evitar la aparición de
incidencias.
 Provisión. RFCs.
 Explotación. Informes de uso, gestión de capacidad para mantenimiento preventivo
y gestión de capacidad.

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