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Conjunto de protocolos TCP/IP y direccionamiento
IP Semestre 1 Capítulo 9
Jorge Vásquez frederichen_at_yahoo.com
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Contenidos

• Introducción a TCP/IP.
• Dirección de Internet.
• Obtener una dirección IP.

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Preguntas.
Cuáles son las cuatro capas del modelo TCP/IP?
Conoce las funciones de cada capa del modelo
TCP/IP?
Cuál es la función y la estructura de las
direcciones IP?
Por qué es necesaria la división en subredes?
Conoce los problemas relacionados con el
direccionamiento entre redes?
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Historia y futuro de TCP/IP

El Departamento de Defensa de EE.UU. (DoD) creó
el modelo de referencia TCP/IP porque necesitaba
una red que pudiera sobrevivir ante cualquier
circunstancia. En un mundo, cruzado por
numerosos tendidos de cables, alambres,
microondas, fibras ópticas y enlaces
satelitales.
El DoD requería una transmisión de datos
confiable hacia cualquier destino de la red, en
cualquier circunstancia. La creación del modelo
TCP/IP ayudó a solucionar este difícil problema
de diseño. Desde entonces, TCP/IP se ha
convertido en el estándar en el que se basa la
Internet.
El modelo TCP/IP tiene cuatro capas la capa de
aplicación, la capa de transporte, la capa de
Internet y la capa de acceso de red. Es
importante observar que algunas de las capas del
modelo TCP/IP poseen el mismo nombre que las
capas del modelo OSI.
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La capa de aplicación
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Protocolo trivial de transferencia de archivos
(TFTP) es un servicio no orientado a conexión
que utiliza el Protocolo de datagrama de usuario
(UDP). Los Routers utilizan el TFTP para
transferir los archivos de configuración e
imágenes IOS de Cisco y para transferir archivos
entre los sistemas que admiten TFTP. Es útil en
algunas LAN porque opera más rápidamente que FTP
en un entorno estable.


Emulación de terminal (Telnet) Telnet tiene la
capacidad de acceder de forma remota a otro
computador. Permite que el usuario se conecte a
un host de Internet y ejecute comandos. El
cliente de Telnet recibe el nombre de host local.
El servidor de Telnet recibe el nombre de host
remoto.
La capa de aplicación del modelo TCP/IP maneja
protocolos de alto nivel, aspectos de
representación, codificación y control de
diálogo.
El modelo TCP/IP combina todos los aspectos
relacionados con las aplicaciones en una sola
capa y asegura que estos datos estén
correctamente empaquetados antes de que pasen a
la capa siguiente. A continuación se presentan
ejemplos de Protocolos de la capa de aplicación.
Protocolo simple de administración de red (SNMP)
es un protocolo que provee una manera de
monitorear y controlar los dispositivos de red y
de administrar las configuraciones, la
recolección de estadísticas, el desempeño y la
seguridad.
Sistema de archivos de red (NFS) es un conjunto
de protocolos para un sistema de archivos
distribuido, desarrollado por Sun Microsystems
que permite acceso a los archivos de un
dispositivo de almacenamiento remoto, por
ejemplo, un disco rígido a través de una red.
Protocolo de transferencia de archivos (FTP) es
un servicio confiable orientado a conexión que
utiliza TCP para transferir archivos entre
sistemas que admiten la transferencia FTP.
Permite las transferencias bidireccionales de
archivos binarios y archivos ASCII.
Sistema de denominación de dominio (DNS) es un
sistema que se utiliza en Internet para
convertir los nombres de los dominios y de sus
nodos de red publicados abiertamente en
direcciones IP.
Protocolo simple de transferencia de correo
(SMTP) administra la transmisión de correo
electrónico a través de las redes informáticas.
No admite la transmisión de datos que no sea en
forma de texto simple.
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La capa de transporte
ANIMACION 2


La capa de transporte proporciona servicios de
transporte desde el host origen hacia el host
destino. Esta capa forma una conexión lógica
entre los puntos finales de la red, el host
transmisor y el host receptor.
Los protocolos de transporte segmentan y
reensamblan los datos mandados por las capas
superiores en el mismo flujo de datos, o
conexión lógica entre los extremos.
Los servicios de transporte incluyen los
siguientes protocolos TCP y UDP Segmentación de
los datos de capa superior Envío de los
segmentos desde un dispositivo en un extremo a
otro dispositivo en otro extremo. TCP solamente
Establecimiento de operaciones de punta a punta.
Control de flujo proporcionado por ventanas
deslizantes. Confiabilidad proporcionada por los
números de secuencia y los acuses de recibo
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La capa de Internet
ANIMACION 3
ANIMACION 4

• El Protocolo de resolución de direcciones (ARP)
  determina la dirección de
  la capa de enlace de datos, la dirección MAC,
  para las direcciones IP conocidas.

El propósito de la capa de Internet es
seleccionar la mejor ruta para enviar paquetes
por la red. El protocolo principal que funciona
en esta capa es el Protocolo de Internet (IP). La
determinación de la mejor ruta y la conmutación
de los paquetes ocurre en esta capa.

• El Protocolo de resolución inversa de direcciones
  (RARP)
• determina las direcciones IP cuando se conoce la
  dirección
• MAC.

Los siguientes protocolos operan en la capa de
Internet TCP/IP

• El IP ejecuta las siguientes operaciones
• Define un paquete y un esquema de
  direccionamiento.
• Transfiere los datos entre la capa Internet y las
  capas de
• acceso de red.
• Enruta los paquetes hacia los hosts remotos

• IP proporciona un enrutamiento de paquetes no
  orientado a
• conexión de máximo esfuerzo. El IP no se ve
  afectado por el
• contenido de los paquetes, sino que busca una
  ruta de hacia
• el destino.

A veces, se considera a IP como protocolo poco
confiable esto simplemente significa que IP no
realiza la verificación y la corrección de los
errores. Ya que es tarea de las capas superiores.

• El Protocolo de mensajes de control en Internet
  (ICMP)
• suministra capacidades de control y envío de
  mensajes.

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La capa de acceso de red

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La capa de acceso de red también se denomina capa
de host a red. La capa de acceso de red es la
capa que maneja todos los aspectos que un paquete
IP requiere para efectuar un enlace físico real
con los medios de la red. Esta capa incluye los
detalles de la tecnología LAN y WAN y los
detalles de las capas física y de enlace de datos
del modelo OSI.
Los estándares del protocolo de los módem tales
como el Protocolo Internet de enlace serial
(SLIP) y el Protocolo de punta a punta (PPP)
brindan acceso a la red a través de una conexión
por módem.
Las funciones de la capa de acceso de red
incluyen la asignación de direcciones IP a las
direcciones físicas y el encapsulamiento de los
paquetes IP en tramas. Basándose en el tipo de
hardware y la interfaz de la red, la capa de
acceso de red definirá la conexión con los medios
físicos de la misma.
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Modelos OSI y el TCP/IP
ANIMACION 6

• Diferencias entre los modelos OSI y TCP/IP
• TCP/IP combina las capas de presentación y de
  sesión en
• una capa de aplicación.
• TCP/IP combina la capas de enlace de datos y la
  capa física
• del modelo OSI en una sola capa.
• TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos
  capas.
• La capa de transporte TCP/IP que utiliza UDP no
  siempre
• garantiza la entrega confiable de los paquetes
  mientras que
• la capa de transporte del modelo OSI sí.

Comparación de las similitudes y diferencias de
los modelos OSI y TCP/IP

• Similitudes entre los modelos OSI y TCP/IP
• Ambos se dividen en capas.
• Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen
  servicios muy distintos.
• Ambos tienen capas de transporte y de red
  similares.
• La tecnología es de conmutación por paquetes y no
  de conmutación por circuito.

La Internet se desarrolla de acuerdo con los
estándares de los protocolos TCP/IP. El modelo
TCP/IP gana credibilidad gracias a sus
protocolos. El modelo OSI se utiliza como guía
para comprender el proceso de comunicación.
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Arquitectura de Internet




Una red de redes recibe el nombre de internet,
que se escribe con "i" minúscula. Cuando se hace
referencia a las redes desarrolladas por el DoD
en las que corre la World Wide Web (www) (Red
mundial), se utiliza la letra "I" mayúscula y
recibe el nombre de Internet. Internetworking
debe ser escalable respecto del número de redes
y computadores conectados.

Muchas LAN conectadas entre sí permiten que
funcione la Internet. Pero las LAN tienen sus
limitaciones de tamaño. Aunque se han producido
avances tecnológicos que mejoran la velocidad de
las comunicaciones, tales como la Ethernet de 10
Gigabits, de 1 Gigabit, la distancia sigue siendo
un problema.
Internetworking debe ser capaz de manejar el
transporte de datos a lo largo de grandes
distancias. Tiene que ser flexible para admitir
las constantes innovaciones tecnológicas. Además,
debe ser capaz de ajustarse a las condiciones
dinámicas de la red. Y, sobre todo, las
internetworks deben ser económicas.
Internet utiliza el principio de la interconexión
en la capa de red. Con el modelo OSI a modo de
ejemplo, el objetivo consiste en construir la
funcionalidad de la red en módulos
independientes. Esto permite que una variedad de
tecnologías LAN existan en las Capas 1 y 2 y una
variedad de aplicaciones funcionen en las Capas
5 6 y 7.
Las internetworks deben estar diseñadas para
permitir que en cualquier momento, en cualquier
lugar, cualquier persona reciba la comunicación
de datos.
El modelo OSI proporciona un mecanismo en el cual
se separan los detalles de las capas inferior y
superior.
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Direccionamiento IP



La combinación de letras (dirección de red) y el
número (dirección del host) crean una dirección
única para cada dispositivo conectado a la red.
Cada computador conectado a una red TCP/IP debe
recibir un identificador exclusivo o una
dirección IP. Esta dirección, que opera en la
Capa 3, permite que un computador localice otro
computador en la red.
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Conversión decimal y binaria

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Al convertir un número decimal a binario, se debe
determinar la mayor potencia de dos que pueda
caber en el número decimal. Si se ha diseñado
este proceso para trabajar con computadores, el
punto de inicio más lógico son los valores más
altos que puedan caber en uno o dos bytes.
El agrupamiento más común de bits es de ocho, que
componen un byte. Sin embargo, a veces el valor
más alto que un byte puede contener, no es lo
suficiente para los valores requeridos.
En lugar de tener dos números de ocho dígitos, se
crea un solo número de 16 bits. En lugar de
tener tres números de ocho dígitos, se crea un
número de 24 bits.
Ya que el trabajo con computadores, a menudo, se
encuentra referenciado por los bytes, resulta
más sencillo comenzar con los límites del byte y
comenzar a calcular desde allí.
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Direccionamiento IPv4
ANIMACION 8




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Direcciones IP Clase, A, B, C, D y E







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Direcciones IP reservadas
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Ciertas direcciones de host son reservadas y no
pueden asignarse a dispositivos de la red. Estas
direcciones de host reservadas incluyen
Dirección de red Utilizada para identificar la
red en sí.
Dirección de broadcast Utilizada para realizar
el broadcast de paquetes hacia todos los
dispositivos de una red.
La dirección IP que tiene ceros binarios en todas
las posiciones de bits de host queda reservada
para la dirección de red.
En una dirección de red Clase B, los primeros dos
octetos se designan como porción de red. Los
últimos dos octetos contienen ceros, dado que
esos 16 bits corresponden a los números de host
e identifican dispositivos conectados.
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Direcciones IP públicas y privadas


El Centro de información de la red Internet
(InterNIC) asignaba las direcciones públicas.
InterNIC ya no existe y la Agencia de asignación
de números de Internet (IANA) la ha sucedido.
IANA administra, cuidadosamente, la provisión
restante de las direcciones IP para garantizar
que no se genere una repetición de direcciones
utilizadas de forma pública.

Los Routers de Internet descartan inmediatamente
las direcciones privadas. Si se produce un
direccionamiento hacia una intranet que no es
pública, en un laboratorio de prueba o una red
doméstica, es posible utilizar las direcciones
privadas en lugar de direcciones exclusivas a
nivel global.
Todas las máquinas que se conectan a la Internet
acuerdan adaptarse al sistema. Hay que obtener
las direcciones IP públicas de un proveedor de
servicios de Internet (ISP) o un registro, a un
costo.
La conexión de una red que utiliza direcciones
privadas a la Internet requiere que las
direcciones privadas se conviertan a direcciones
públicas. Este proceso de conversión se conoce
como Traducción de direcciones de red (NAT). Un
Router es el dispositivo que realiza la NAT.
Con el crecimiento de Internet, las direcciones
IP públicas comenzaron a escasear. Para resolver
este problema se desarrollaron esquemas de
direccionamiento, tales como el enrutamiento
entre dominios sin clase (CIDR) y el IPv6.
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División en subredes

ANIMACION 10


La división en subredes es otro método para
administrar las direcciones IP. Este método,
que consiste en dividir las clases de direcciones
de red completas en partes de menor tamaño y ha
evitado el agotamiento de las direcciones IP.
Para crear una dirección de subred, un
administrador de red pide prestados bits del
campo de host y los designa como campo de
subred. El número mínimo de bits que se puede
pedir es dos. Al crear una subred, donde se
solicita un sólo bit, el número de la red suele
ser red .0.
Dividir una red en subredes significa utilizar
una máscara de subred para dividir la red y
convertir una gran red en segmentos más pequeños,
más eficientes y administrables o subredes.
El número de broadcast entonces sería la red
.255. El número máximo de bits que se puede pedir
prestado puede ser cualquier número que deje por
lo menos 2 bits restantes para el número de host.
Las direcciones de subredes incluyen la porción
de red más el campo de subred y el campo de
host. El campo de subred y el campo de host se
crean a partir de la porción de host original de
la red entera. La capacidad para decidir cómo se
divide la porción de host original en los nuevos
campos de subred y de host ofrece flexibilidad
en el direccionamiento al administrador de red.
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IPv4 en comparación con IPv6

Hace más de veinte años, la Versión 4 del IP
(IPv4) ofrecía una estrategia de direccionamiento
que resultó escalable durante algún tiempo pero
la asignación de las direcciones fue poco
eficiente.

En 1992, la Fuerza de tareas de ingeniería de
Internet (IETF) identificó las dos siguientes
dificultades
Agotamiento de las restantes direcciones de red
IPv4 no asignadas. En ese entonces, el espacio
de Clase B estaba a punto de agotarse.
Las direcciones Clase A y B forman un 75 por
ciento del espacio de direccionamiento IPv4, sin
embargo, se pueden asignar menos de 17,000
organizaciones a un número de red Clase A o B.
Se produjo un gran y rápido aumento en el tamaño
de las tablas de enrutamiento de Internet a
medida que las redes Clase C se conectaban en
línea. La inundación resultante de nueva
información en la red amenazaba la capacidad de
los Routers de Internet para ejercer una
efectiva administración.
Las direcciones de red Clase C son más numerosas
que las direcciones Clase A y B, ellas
representan sólo el 12,5 por ciento de los cuatro
mil millones de direcciones IP posibles.
Se ha definido y desarrollado una versión más
extensible y escalable del IP, la Versión 6 del
IP (IPv6). IPv6 utiliza 128 bits en lugar de
los 32 bits que en la actualidad utiliza el IPv4.
IPv6 utiliza números hexadecimales para
representar los bits.
Lamentablemente, las direcciones Clase C están
limitadas a 254 hosts utilizables. Esto no
satisface las necesidades de organizaciones más
importantes que no pueden adquirir una dirección
Clase A o B.
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Cómo obtener una dirección IP


Un host de red necesita obtener una dirección
exclusiva a nivel global para poder funcionar en
Internet. La dirección MAC o física que posee el
host sólo tiene alcance local, para identificar
el host dentro de la red del área local. Como es
una dirección de Capa 2, el Router no la utiliza
para realizar transmisiones fuera de la LAN.
Las direcciones IP son las direcciones que más
frecuentemente se utilizan en las comunicaciones
en la Internet. Este protocolo es un esquema de
direccionamiento jerárquico que permite que las
direcciones individuales se asocien en forma
conjunta y sean tratadas como grupos.
Los administradores de redes utilizan dos métodos
para asignar las direcciones IP. Estos métodos
son el estático y el dinámico.
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Asignación estática de dirección IP
La asignación estática funciona mejor en las
redes pequeñas con poca frecuencia de cambios. De
forma manual, el administrador del sistema asigna
y rastrea las direcciones IP para cada
computador, impresora o servidor de una red
interna.
Los servidores deben recibir una dirección IP
estática de modo que las estaciones de trabajo y
otros dispositivos siempre sepan cómo acceder a
los servicios requeridos. Considere lo difícil
que sería realizar una llamada telefónica a un
lugar que cambiara de número todos los días.
Otros dispositivos que deben recibir direcciones
IP estáticas son las impresoras en red,
servidores de aplicaciones y Routers.
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Asignación de direcciones RARP IP
El Protocolo de resolución inversa de direcciones
(RARP) asocia las direcciones MAC conocidas a
direcciones IP. Esta asociación permite que los
dispositivos de red encapsulen los datos antes
de enviarlos a la red.
RARP permite que un dispositivo realice una
petición para conocer su dirección IP. Los
dispositivos que usan RARP requieren que haya un
servidor RARP en la red para responder a las
peticiones RARP.
Las peticiones RARP se envían en broadcast a la
LAN y el servidor RARP que por lo general es un
Router responde.
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Asignación de direcciones BOOTP IP


Un dispositivo utiliza el BOOTP para obtener una
dirección IP cuando se inicializa. El BOOTP
utiliza UDP para transportar los mensajes. El
mensaje UDP se encapsula en un paquete IP.
El protocolo bootstrap (BOOTP) opera en un
entorno cliente servidor y sólo requiere el
intercambio de un solo paquete para obtener la
información IP.
A diferencia del RARP, los paquetes de BOOTP
pueden incluir la dirección IP, así como la
dirección de un Router, la dirección de un
servidor y la información específica del
fabricante.
Un computador utiliza el BOOTP para enviar un
paquete IP de broadcast a la dirección IP destino
de todos unos, o sea, 255.255.255.255 en
anotación decimal punteada. El servidor del
BOOTP recibe el broadcast y responde en forma de
broadcast.
Un problema del BOOTP es que no se diseñó para
proporcionar la asignación dinámica de las
direcciones. Con el BOOTP, un administrador de
redes crea un archivo de configuración que
especifica los parámetros de cada dispositivo. El
administrador debe agregar hosts y mantener la
base de datos del BOOTP.
El cliente recibe una trama y verifica la
dirección MAC. Si el cliente encuentra su propia
dirección MAC en el campo de dirección destino y
un broadcast en el campo IP destino, toma la
dirección IP y la guarda junto con la otra
información proporcionada por el mensaje BOOTP de
respuesta.
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Administración de direcciones DHCP IP
El Protocolo de configuración dinámica del host
(DHCP) es el sucesor del BOOTP. A diferencia de
BOOTP, el DHCP permite que el host obtenga la
dirección IP de forma dinámica sin que el
administrador de red tenga que configurar un
perfil individual para cada dispositivo.
Lo único que se requiere para utilizar el DHCP es
un rango definido de direcciones IP en un
servidor DHCP. A medida que los hosts entran en
línea, se comunican con el servidor DHCP y
solicitan una dirección. El servidor DHCP elige
una dirección y se la arrienda a dicho host.
La principal ventaja que el DHCP tiene sobre el
BOOTP es que permite que los usuarios sean
móviles. Esta movilidad permite que los usuarios
cambien libremente las conexiones de red de un
lugar a otro. Ya no es necesario mantener un
perfil fijo de cada dispositivo conectado a la
red.
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Problemas en la resolución de direcciones
Uno de los principales problemas del networking
es cómo comunicarse con los otros dispositivos
de la red. En la comunicación TCP/IP, el
datagrama de una red de área local debe contener
tanto una dirección MAC destino como una
dirección IP destino.
Estas direcciones deben ser correctas y concordar
con las direcciones IP y MAC destino del
dispositivo host. Si no concuerdan, el host
destino descartará el datagrama.
Tanto las direcciones IP como las MAC son
necesarias para el dispositivo de enrutamiento
intermedio y el host destino. TCP/IP tiene una
variante en ARP llamada ARP proxy que
proporciona la dirección MAC de un dispositivo
intermedio para realizar la transmisión a otro
segmento de red fuera de la LAN.
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Protocolo de resolución de direcciones

En la red TCP/IP, el paquete de datos debe
contener tanto la dirección MAC destino como la
dirección IP destino. Si el paquete pierde
alguna de las dos, los datos no pasarán de la
Capa 3 a las capas superiores.
Una vez que los dispositivos determinan las
direcciones IP de los dispositivos destino,
pueden agregar las direcciones MAC de destino a
los paquetes de datos.
Las tablas ARP se guardan en la memoria RAM,
donde la información en caché se guarda
automáticamente en cada uno de los dispositivos.
Cuando un dispositivo desea enviar datos a través
de la red, utiliza la información que proporciona
la tabla ARP.
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Cuestionario final.
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Cuáles son los protocolos que operan en la capa
de transporte del modelo TCP/IP?
Mencione las operaciones que ejecuta IP.
Mencione los servicios que provee TCP.
Cuál es la capa del modelo TCP/IP, que se conoce
como host a red?
Qué organización desarrolló el modelo de
referencia TCP/IP?
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(No Transcript)