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1 internetworking

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1 internetworking

  1. 1. Internetworking CAPITULO 1
  2. 2. Internetworking BásicoUna red es un conjunto de dispositivosinterconectados con el fin de compartirrecursos.Las redes de comunicación son vitales para lasempresas debido a que sus procesos de negociodependen de la disponibilidad de la red paracompartir recursos como:Voz IP, Correo, Transferencia de Archivos,Sistema, Videoconferencia, etc.
  3. 3. Componentes de una redEn la actualidad las redes se basan en PCarquitectura cliente-servidor es decirdesde una estación de trabajo (PC) se Serveraccede a aplicaciones que residen enservidores y se comunican a través de Switchdispositivos de red como Routers y Routerswitches. La disponibilidad y el desempeño de la comunicación depende de la operación y el mantenimiento de los dispositivos de red.
  4. 4. Modelos de RedCuando las empresas empezaron a implementarcomunicación en los dispositivos lo hacían a sumanera por lo cual no se podía interconectar dosequipos de diferente fabricante.Debido a esto la Organización Internacional para la Estandarización(ISO) creó el modelo OSI ( Open System Interconnection) el cual sirvióde patrón para la interconectividad de equipos de diferente fabricante.En el se describe cómo la información viaja del origen al destino.
  5. 5. Enfoque de CapasLos procesos de comunicación en las redes son demasiadocomplejos para estudiarse como un solo tema.Por lo cual se realizó una división en grupos lógicos (capas) aesto se le llamó arquitectura de capas.La ventaja principal de esta arquitectura es que el análisis serealiza por bloques más pequeños.
  6. 6. Modelo OSIodelo Jerárquico de 7 capas 7 Aplicación 6 Presentacións 3 capas superiores definen cómo laslicaciones dentro de las PC se 5 Sesiónmunican. 4 Transporte s 4 capas inferiores definan cómo se 3 Redansmitirán los datos entre dispositivos 2 Enlace de datosnales (generalmente PC). 1 Física
  7. 7. Función de las Capas Provee de una interface de usuario.7 Aplicación Presenta los datos y maneja el procesos como encripcion.6 Presentación Mantiene aplicaciones diferentes separadas.5 Sesión Provee entrega confiable o no confiable, corrección de4 Transporte errores antes de retransmitir. Provee direccionamiento lógico (IP) con esto los routers3 Red determinan el mejor camino. Detección de errores, provee acceso al medio con el2 Enlace de datos direccionamiento MAC (Switches).1 Física Mueve bits entre dispositivos, voltajes, velocidades,cables.
  8. 8. Capa 7 AplicaciónLa capa de aplicación es la interfase entrela aplicación y la capa inferior(presentación).Para obtener datos provenientes de unservidor la Aplicación hace uso de la capade aplicación para hacer la petición.
  9. 9. Capa 6 PresentaciónPresenta los datos de la capa de aplicación, es responsable dela traducción de los datos y el formato del código.Asegura que los datos transferidos de la capa de aplicación deun sistema puedan ser interpretados por la capa de aplicacióndel otro sistema.Tareas como compresión, descompresión, encripción,desencripción están asociadas a esta capa.
  10. 10. Capa 5 SesiónEs la responsable de la creación, manejo y terminaciónde las sesiones entre las entidades de la capa depresentación.Provee el diálogo de control entre dispositivos.Coordina la comunicación ofreciendo 3 modos diferentes:simplex, half-duplex, full-duplex.
  11. 11. Capa 4 TransporteSegmenta y ensambla el flujo de datos.Provee servicio de transporte end to end y puedeestablecer una conexion lógica entre dos hosts.Mediante TCP se provee de una conexión confiablegracias a paquetes de confirmación de recibido, númerosde secuencia y control de flujo.
  12. 12. Capa 4 TransporteControl de FlujoEl control de flujo previene que un host envíedatos a otro que esta ocupado (saturado) yevita que se pierdan los paquetes (lainformación).Para lograr esto usa la comunicaciónorientada a conexión (TCP).
  13. 13. Capa 4 TransporteComunicación orientada a conexión (TCP).Para lograr una conexión confiable se establece una sesión en lacual los dos dispositivos se ponen de acuerdo mediante unmecanismo llamado three-way Handshake.Las características que lo hacen confiable es contar con ACK,three-way handshake, número de secuencia y control de flujo. SYN SYN/ACK ACK Connection Established
  14. 14. Capa 4 TransporteWindowing (TCP) Sender Reciver Windows size 3Es un mecanismo de control de flujo queestablece un número máximo permitido Send 1de segmentos transmitidos antes de Send 2recibir una confirmación de recibido Send 3(Ack) a ese número se le conoce como Ack 4Window. Send 4
  15. 15. Capa 4 TransporteAcknowlegments Sender Reciver Windows size 3Para asegurar la integridad de losdatos se previene envíar datos dobles y Send 1pérdida de datos usando los Ack. Send 2 Send 3Cuando se pierde un paquete el Reciver Ack2pide la retransmisión mediante un Ack. Send 2 Ack4
  16. 16. Capa 3 RedEn esta capa se maneja eldireccionamiento lógico de los Mexicodispositivos (dirección IP) y en base aesta información determina el mejorcamino para los datos.Ayuda al transporte de datos a Monterreydispositivos que no están conectadoslocalmente.
  17. 17. Capa 3 RedData packets:en ellos se lleva la informaciónque se desea transmitir.Route update packets: este tipo de paquetesse encarga de establecer y mantener losmecanismos para que lleguen a su destino losdata packets.Network addresses: identifica una porción dela red y se usa por los routers paradeterminar por dónde enviarán los paquetes.
  18. 18. Capa 2 Enlace de datosProvee la transmisión física de datos, maneja notificación deerrores, topología de la red, control de flujo.802.3 Media Access Control(MAC): Define cómo los paquetesse ponen en el medio, aquí se define el direccionamiento físico.802.2 Logical Link Control(LLC): Es responsable de identificarlos protocolos de la capa de red y después encapsularlos;también provee el control de flujo y número de secuencia decontrol de bits.
  19. 19. Capa 2 Enlace de datosSwitches y Bridges en capa 2Estos dispositivos leen cada frame en la capa 2 Switchponen la dirección fuente en una tabla paradeterminar hacia que puerto se dirigen los datos. BridgeLa principal diferencia entre Switch y Bridge es queel Switch funciona con ASIC’s (aplication specificintegrated circuit) que reduce los tiempos de latenciaa diferencia del bridge que lo hace por software loque lo hace más lento. ASIC
  20. 20. Capa 2 Enlace de datosConversión entre sistemas binario,decimal y hexadecimal Hexadecimal a Binario Decimal a BinarioDecimal Binario Hexadecimal 016 00002 0 116 00012 0 128 64 32 16 8 4 2 1 1 0 1 216 00102 10 1 2 2 316 00112 0 0 0 0 1 0 1 0 3 100 3 416 01002 4 4 150 0 1 1 0 0 1 0 0 5 5 516 01012 6 6 616 01102 200 1 0 0 1 0 1 1 0 7 716 01112 7 255 8 8 9 816 10002 9 A 916 10012 B A16 10102 C D B16 10112 E C16 11002 F D16 11012 E16 11102 F16 11112
  21. 21. Conversión entre sistemas binario,decimal y hexadecimal1- convertir a binario 172 .17 .28 .220.2- convertir a binario 10. 11 .12 .993- convertir a decimal 01011100.11010111.11000000.00101111.4- convertir a decimal 11001110.10110110.00000111.00110110.5- convertir a hexadecimal 11001100.10010111.11000000.10101111.6- convertir a hexadecimal 11010100.11001110.01000011.00100011.
  22. 22. Capa 1 FísicaSe encarga de enviar y recibir bits (1 o 0).Especifica los aspectos eléctrico, mecánico,procedimiento y requerimientos para activarmantener y desactivar una conexión físicaentre dispositivos.En esta capa también entre el terminal dataequipment (DTE) y el data communicationequipment (DCE).
  23. 23. Capa 1 FísicaFuncionamiento de un Hub HubDispositivo que trabaja en capa 1.Recibe la señal eléctrica la regenera y la reenvía atodos los puertos.Si dos dispositivos transmiten al mismo tiempo seproduce una colisión (un dominio de colisión).
  24. 24. Ethernet NetworkingEthernet es un método de medio de acceso que permiteque los host en una red compartan el mismo banwidthde la conexión.Es muy escalable y fácil de implementar.Ethernet usa las especificaciones de la capa física y lacapa de enlace de datos.
  25. 25. CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access Colision Detection.Es un protocolo que ayuda a los dispositivos a compartir elmedio evitando que dos de ellos transmitan al mismotiempo.Cuando existe una colisión se envía una señal a todos losdispositivos para informar de la colisión, cada dispositivotoma un tiempo de espera diferente y aleatorio antes Colisióncomenzar a transmitir.Los efectos de CSMA/CD en un ambiente de muchascolisiones: delay, low throughput y congestion. Colisión Colisión Colisión
  26. 26. HubDominio de ColisiónSegmento físico de una red de computadorasdonde es posible que los paquetes puedancolisionar con otros.Dominio de Broadcast SwitchArea lógica en una red de computadoras en lacual se puede comunicar entre ellos sin el uso deun Router.
  27. 27. Ejemplos
  28. 28. Half DuplexEsta definido en el estándar 802.3 usa CSMA/CD para prevenir colisiones ypermitir la retransmisión de paquetes en caso de colisión; usa un solo par decables con la señal digital en ambos sentidos (Tx y Rx).Full DuplexUsa dos pares de cables para la comunicación transmisión con recepción de cadauno lo cual elimina las colisiones Half Duplex Full Duplex Rx Tx Rx o Tx Tx Rx
  29. 29. Ethernet en la Capa de enlace de datos (2)Es el responsable del direccionamiento Ethernet también llamadodireccionamiento físico o direccionamiento MAC.Ethernet también es responsable de recibir los paquetes de la capa 3convertirlos en frames y prepararlos para la transmisión en la red localcon el método de acceso al medio.
  30. 30. Direccionamiento EthernetCada NIC (Network interface card) tiene una dirección MAC única queconsta de 48 bits organizados en 6 bytes escritos en un formatohexadecimal (ejemplo 10:9A:DD:6D:C6:13).Los primeros 24 bits o 3 bytes son asignados por la IEEE e identifican alfabricante y los restantes 24 bits son asignados por el vendorarbitrariamente. OUI (lo asigna la IEEE) Asignado por el Fabricante 24 bits 24 bits
  31. 31. Ethernet FramesLa capa de enlace de datos es la encargada del cambio de bits dentro debytes y bytes dentro de los frames, los Frames son usados para encapsularlos datos provenientes de la capa 3 o de red.Ethernet envía los data frames en base a la dirección MAC, ademásprovee de detección de errores por medio de CRC (cyclic redundancy check). Preamble DA SA Type FCS Data 8 bytes 6 bytes 6 bytes 2 bytes 4 bytes Ethernet II Preamble DA SA Length FCS Data 8 bytes 6 bytes 6 bytes 2 bytes 802.3 Ethernet
  32. 32. Preamble: es un patrón de 7 octetos de unos y ceros a una frecuencia de 5MHzque indica el inicio de cada frame.Start Frame Delimiter (SFD): es un octeto “10101011” que simboliza que lo queviene después ya son los datos.Destination Address: es la dirección mac de 48 bits expresados en hexadecimal ala cual se enviarán los datos, existe una dirección especial llamada de brodcastque es todos los bits en un (FF:FF:FF:FF:FF:FF).Source Address: es la dirección mac de 48 bits expresados en hexadecimal de lacual se enviarán los datos.Length or Type:identifica en Network Layer protocol en caso de que tenga lacapacidad de hacerlo.Data: estos son la información que se envía que puede ir desde 64 a 1500 bytes.FCS: es el campo donde se guarda el CRC.
  33. 33. Ethernet en la capa físicaLa primera implementación de ethernet fue realizada por un grupo llamado DIX(Digital-Intel-Xerox) el estándar IEEE802.3 utilizando un cable coaxial a unavelocidad de 10Mbps después apareció el UTP y el Fast ethernet 100Mbps y lafibra óptica teniendo velocidades de 1 y 10Gbps. Data Link Ethernet 802.3 100BaseTX 100BaseT4 100BaseFX 10Base2 10Base5 10BaseT 10BaseF Physical
  34. 34. 10Base2: 10Mbps, 185 Mts, tecnología banda base soporta hasta 30 estacionesde trabajo en el mismo segmento, la tarjeta de red usaba conectores BNCtambién conocido como Thinnet.10Base5: 10Mbps, 500 Mts, tecnología banda base soporta hasta 2500mts conrepetidores y hasta 1024 estaciones de trabajo, también conocido como Ticknet.10BaseT: 10Mbps, cableado UTP cat 3 se debe conectar cada estación de trabajoa un hub o switch usa conector Rj45.100BaseTX: 100Mbps, cableado UTP cat 5, 6 o 7 alcanza una longitud de hasta100mts con un conector RJ45.
  35. 35. 100BaseFX: 100Mbps usa fibra óptica multimodo para enlaces punto a punto yalcanza distancias de hasta 412 usa conectores SC y ST.1000BaseCX: 1000Mbps en cableado de cobre llamado twinax con un alcance dehasta 25 metros .1000BaseT: 1000Mbps en cableado UTP con un alcance de hasta 1000mts.1000BaseSX: 1000Mbps se usa fibra óptica y un láser de 850nmts el alcancedepende del core de la fibra 62.5micrones dan un alcance de 220mts y un corede 50 micrones una distancia de 550mts .1000BaseLX: 1000Mbps fibra óptica monomodo con un core de 9 micronesusando un láser de 1800nmts y las distancias pueden ir de los 3 Km a los 10Km.
  36. 36. Cableado EthernetExisten 3 tipos de configuración de cableado ethernet dependiendo del tipo deconexión que se desea realizar.- Cable directo.- Cable cruzado.- Cable totalmente cruzado.
  37. 37. Cableado DirectoEl cable directo se utiliza en el siguientetipo de conexiones:- Host a switch o hub- Router a switch o hub 1 1 2 2y su configuración es de uno a uno. 3 3 6 6 Cable Directo
  38. 38. Cableado CruzadoEl cable cruzado se utiliza en el siguientetipo de conexiones:- Switch a swich- Hub a hub- Host a Host- Router a Router 1 3- Router a Host 2 6 3 1 6 2y su configuración es la siguiente. Cable Cruzado
  39. 39. Cableado traspuesto o de consola Puerto Com Puerto ConsolaEl cable traspuesto se utiliza paraaccesar a los equipos mediante el puertode consola para administrarloslocalmente.se utiliza un software terminal para que 1 8la PC nos sirva de interfase mediante 2 7 3 6comunicación serial usando el protocolo 4 5RS232. 5 4 6 3 7 2y su configuración es la siguiente. 8 1 Cable Traspuesto
  40. 40. Estándar de cableado
  41. 41. Encapsulacion de datosCuando un host transmite datos a través de la red a otro dispositivo los datos pasanpor un proceso de encapsulación dependiendo la capa del modelo OSI casa capa deldispositivo local se comunica con su similar del dispositivo remoto.para realizar esta comunicación se utilizan los PDU’s (Protocol Data Unit) estomantiene el control de la información adjunta a los datos en cada capa. 7 Aplicación 6 Presentación 5 Sesión TCP header data 4 Transporte Segmentos IP header data 3 Red Paquetes LLC header data FCS 2 Enlace de datos Frames MAC header data FCS 0101011101110001010 1 Fisica Bits
  42. 42. Método de encapsulación1.- La información se convierte en datos para su transmisión.2.- Los datos se convierten en segmentos y se configura una conexión confiable entreel dispositivo que transmite y el que recibe.3.- Los segmentos se convierten en paquetes o datagramas y se añade eldireccionamiento lógico para que el paquete pueda ser ruteado hacia su destino.4.- Los paquetes se convierten en frames para la transmisión en la red local. Eldireccionamiento físico (MAC) identifica a un dispositivo en un segmento de red.5.- Los Frames se convierten en bits para su transmisión por el cable.
  43. 43. Segmento source port destination port .... dataPaquete source IP destination IP Protocol .... SegmentoFrame source MAC destination MAC eth field .... Paquete eth fieldBits 010010101000111110101101010101011011010
  44. 44. Modelo JerárquicoLas grandes redes pueden ser muy complejas, usar múltiples protocolos, configuracionesdetalladas y con uso de varias tecnologías diferentes.El modelo jerárquico ayuda a resumir todos los detalles en un modelo que lo hace másfácil de comprender y en el cual cada capa tiene una responsabilidad especifica.Este modelo se compone de 3 capas: core, distribución y acceso Core Distribución Acceso
  45. 45. Capa de CoreEs literalmente el core de la red, es responsable de transportar grandes cantidades detráfico de manera confiable y rápida.El único propósito de la capa de core es envíar el trafico tan rápido como sea posible . Eltráfico que se transporta a través del core es común para la mayoría de los usuarios.No debemos hacer nada que retarde el tráfico como usar access list, ruteo entre VLANs eimplementar filtrado de paquetes. Evitar expandir el core cuando la red crezca.Se debe diseñar el core para alta confiabilidad considerando tecnologías que facilitenrapidez y redundancia como FDDI, Fastethernet o ATM.Otro enfoque de diseño es la velocidad, el core debe tener una latencia muy baja, elegirprotocolos de ruteo con los más bajos tiempos de convergencia y usar enlaces redundantes Core
  46. 46. Capa de DistribuciónLa capa de distribución es el punto de comunicación entre la capa de acceso y elcore. La función primordial es proveer de routing, filtering, acceso a la WAN ydeterminar que paquetes pueden accesar al Core.Esta capa debe determinar el mejor camino para los servicios de red que seansolicitados por los host.Aquí es donde se implementan políticas para la red, las siguientes son algunasacciones que deberían usarse en la capa de distribución.Ruteo, access-list, filtrado de paquetes, Implementar seguridad, firewalls,Redistribución entre protocolos, ruteo entre VLANs, definir dominios de Broadcast yMulticast. Distribución
  47. 47. Capa de AccesoLa capa de acceso controla el acceso de los usuarios a los recursos de red. Muchos de losrecursos de red que los usuarios necesitan se encuentran disponibles localmente.La capa de distribución maneja cualquier trafico para servicios remotos, las siguientes sonalgunas de las funciones de la capa de acceso.- Uso de control de acceso y políticas de la capa de distribución.- Creación y separación de dominios de colisión.- Conectividad entre grupos de trabajo. Acceso

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