Diseño de Redes de ComunicaciónIng. Rubén Navarro Arango

CAPA DE RED DEL CAPA DE RED DEL MODELO OSIMODELO OSI

CAPA DE REDCAPA DE RED

La capa de red, o Capa 3 de OSI, provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a través de la red entre dispositivos finales identificados. Para realizar este transporte de extremo a extremo la Capa 3 utiliza cuatro procesos básicos:

DireccionamientoEncapsulaciónEnrutamientoDesencapsulación

DIRECCIONAMIENTO: Primero la capa de red debe proveer un mecanismo para direccionar estos dispositivos finales.

ENCAPSULACIÓN: Cuando se crea un paquete, el encabezado debe contener entre otra información, la dirección del host destino, dirección origen.

ENRUTAMIENTO: Los dispositivos intermediarios que conectan las redes son routers. La función del router es seleccionar las rutas y dirigir paquetes hacia su destino.

DESENCAPSULAMIENTO: Los protocolos especifican la estructura y de acuerdo a ella, recuperan los datos específicos enviados de un host a otro.

CAPA DE REDCAPA DE RED

Los servicios de capa de red implementados por la suite de protocolos TCP/IP son el Protocolo de Internet (IP). La versión 4 de IP (IPv4) es la versión de IP más ampliamente utilizada.

4 procesos de capa 34 procesos de capa 3

ay dos tipos de servicio: Servicios NO orientados a la conexión: Cada paquete debe

llevar la dirección destino, y con cada uno, los nodos de la red deciden el camino que se debe seguir. Existen muchas técnicas para realizar esta decisión, como por ejemplo comparar el retardo que sufriría en ese momento el paquete que se pretende transmitir según el enlace que se escoja.

Servicios orientados a la conexión: Sólo el primer paquete de cada mensaje tiene que llevar la dirección destino. Con este paquete se establece la ruta que deberán seguir todos los paquetes pertenecientes a esta conexión. Cuando llega un paquete que no es el primero se identifica a que conexión pertenece y se envía por el enlace de salida adecuado, según la información que se generó con el primer paquete y que permanece almacenada en cada conmutador o nodo.

DATAGRAMA IPDATAGRAMA IP

CAPA DE REDCAPA DE RED

La versión 6 de IP (IPv6) está desarrollada y se implementa en algunas áreas. IPv6 operará junto con el IPv4 y puede reemplazarlo en el futuro.

Características básicas de IPv4:Características básicas de IPv4:Sin conexión: no establece conexión antes

de enviar los paquetes de datos.Máximo esfuerzo (no confiable): no se usan encabezados para garantizar la entrega de paquetes.Independiente de los medios: funciona sin importar los medios que transportan los datos.

Características básicas de IPv4:Características básicas de IPv4:

Características básicas de IPv4:Características básicas de IPv4:

Características básicas de IPv4:Características básicas de IPv4:

Características básicas de IPv4:Características básicas de IPv4:

Paquete IPv4Paquete IPv4

Encabezado de paquetes IPv4Encabezado de paquetes IPv4

Un protocolo IPv4 define muchos campos diferentes en el encabezado del paquete. Estos campos contienen valores binarios que los servicios IPv4 toman como referencia a medida que reenvían paquetes a través de la red.

Encabezado de paquetes IPv4Encabezado de paquetes IPv4

Este curso considerará estos 6 campos clave: Dirección IP de origen Dirección IP de destino Tiempo de vida (TTL) Tipo de servicio (ToS) Protocolo Desplazamiento de fragmentos

Dirección IP de destino

El campo Dirección IP de destino contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección host de capa de red de destino del paquete.

Dirección IP de origen

El campo Dirección IP de origen contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección host de capa de red de origen del paquete.

Tiempo de vida

El campo Tiempo de vida (TTL) es un valor binario de 8 bits que indica el resto de vida del paquete.

Protocolo

Este valor binario de 8 bits indica el tipo de contenido que el paquete traslada. El campo Protocolo permite a la capa de red pasar los datos al protocolo apropiado de la capa superior.

Los valores de ejemplo son:01 ICMP06 TCP17 UDP

Tipo de servicio

El campo Tipo de servicio contiene un valor binario de 8 bits que se usa para determinar la prioridad de cada paquete. Este valor permite aplicar un mecanismo de Calidad del Servicio (QoS) a paquetes de alta prioridad, como aquéllos que llevan datos de voz en telefonía.

Desplazamiento de fragmentos

Como se mencionó antes, un router tiene que fragmentar un paquete cuando lo reenvía desde un medio a otro medio que tiene una MTU más pequeña. Cuando se produce una fragmentación, el paquete IPv4 utiliza el campo Desplazamiento de fragmento y el señalizador MF en el encabezado IP para reconstruir el paquete cuando llega al host destino. El campo desplazamiento del fragmento identifica el orden en el cual ubicar el fragmento del paquete en la reconstrucción.

Señalizador de Más fragmentos

El señalizador de Más fragmentos (MF) es un único bit en el campo Señalizador usado con el desplazamiento de fragmentos para la fragmentación y reconstrucción de paquetes.

Otros campos en el paquete Otros campos en el paquete IPv4IPv4

Versión: contiene el número de la versión IP (4).

Longitud del encabezado (IHL): especifica el tamaño del encabezado del paquete.

Longitud del paquete: este campo muestra en bytes el tamaño completo del paquete, incluidos el encabezado y los datos.

Identificación: este campo se utiliza principalmente para identificar únicamente los fragmentos de un paquete IP original.

Checksum del encabezado: el campo Checksum se utiliza para controlar errores del encabezado del paquete.

Opciones: existen medidas para campos adicionales en el encabezado IPv4 para proporcionar otros servicios pero éstos son rara vez utilizados.

Actividad 3 Explica la utilidad de los siguientes Actividad 3 Explica la utilidad de los siguientes campos de un encabezado de un paquete IP.campos de un encabezado de un paquete IP.

Dirección IP de origenDirección IP de destinoTiempo de vida (TTL)Tipo de servicio (ToS)ProtocoloDesplazamiento de fragmentosVersión:Longitud del encabezado (IHL):Longitud del paquete:Identificación:Checksum del encabezado:Opciones

IPv6 vs IPv4IPv6 vs IPv4

División de hosts en grupos

División de redesDivisión de redesEn lugar de tener todos los hosts conectados

en cualquier parte a una vasta red global, es más práctico y manejable agrupar los hosts en redes específicas.

División de redesDivisión de redeslas redes pueden agruparse según factores que incluyen:

Ubicación geográficaPropósitoPropiedad

Agrupación de hosts de manera Agrupación de hosts de manera geográficageográfica

Agrupación de hosts para Agrupación de hosts para propósitos específicospropósitos específicos

Agrupación de hosts para Agrupación de hosts para propiedadpropiedad

ESTRUCTURA DE UNA DIRECCION IPv4

ESTRUCTURA DE UNA DIRECCION ESTRUCTURA DE UNA DIRECCION IPv4IPv4Cada dispositivo de una red debe definirse en forma

exclusiva. En la capa de red, es necesario identificar los paquetes de la transmisión con las direcciones de origen y de destino de los dos sistemas finales. Con IPv4, esto significa que cada paquete posee una dirección de origen de 32 bits y una dirección de destino de 32 bits en el encabezado de Capa 3.

ESTRUCTURA DE UNA DIRECCION ESTRUCTURA DE UNA DIRECCION IPv4IPv4

Estas direcciones se usan en la red de datos como patrones binarios. Dentro de los dispositivos, se aplica la lógica digital para su interpretación. Para quienes formamos parte de la red humana, una serie de 32 bits es difícil de interpretar e incluso más difícil de recordar. Por lo tanto, representamos direcciones IPv4 utilizando el formato de decimal punteada.

Notación de posiciónNotación de posición

Notación de posición significa que un dígito representa diferentes valores según la posición que ocupa. Más específicamente, el valor que un dígito representa es el valor multiplicado por la potencia de la base o raíz representado por la posición que el dígito ocupa.

Conversión de binario a decimalConversión de binario a decimal

Actividad 4. Convierte el número Actividad 4. Convierte el número binario a un valor decimal.binario a un valor decimal.

Conversiones de decimal a binarioConversiones de decimal a binario

Para comenzar el proceso de conversión, empezaremos determinando si el número decimal es igual a o mayor que nuestro valor decimal más grande representado por el bit más significativo. En la posición más alta, se determina si el valor es igual o mayor que 128. Si el valor es menor que 128, se coloca un 0 en la posición de 128 bits y se mueve a la posición de 64 bits.

Si el valor en la posición de 128 bits es mayor o igual que 128, se coloca un 1 en la posición 128 y se resta 128 del número que se está convirtiendo. Luego se comparan los valores restantes de esta operación con el siguiente valor más pequeño, 64. Se continúa con este proceso para todas las posiciones de bits restantes.

Conversiones de decimal a binarioConversiones de decimal a binario

Actividad 5. Conversión de Actividad 5. Conversión de decimal a binariodecimal a binario