Fundamentos Redes IP

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Fundamentos Redes IP

  1. 1. Juan Ramón PalominoFundamentos de Redes IP
  2. 2. 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 2
  3. 3. 1. Introducción1. 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. 3
  4. 4. 2. Modelo OSI2. 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. 4
  5. 5. 2. Modelo OSI2. 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). 5
  6. 6. 2. Modelo OSIMODELO OSI: Mapa de referenciaProceso 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 6
  7. 7. 3. Nivel Físico3. 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, ... 7
  8. 8. 3. Nivel FísicoNivel 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. 8
  9. 9. 3. Nivel FísicoCapa 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. 9
  10. 10. 3.3 Nivel Físico: Medios de Transmisión3.3 Medios de transmisión (5) Comparativa de medios: 10
  11. 11. 3.4 Nivel Físico: Medios de Conexión3.4 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. 11
  12. 12. 4. Nivel de Enlace4. 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 12
  13. 13. 4. Nivel de Enlace4. 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 13
  14. 14. 4. Nivel de EnlaceNivel 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. 14
  15. 15. 5. Niveles Superiores: Nivel de Red5.1 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. 15
  16. 16. 5. Niveles Superiores: Nivel de RedNivel 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. 16
  17. 17. 5. Niveles Superiores: Nivel de Trasporte5.2 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. 17
  18. 18. 5. Niveles Superiores: TCP/IP5.3 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. 18
  19. 19. 5. Niveles Superiores: TCP/IPPILA DE PROTOCOLOS TCP/IPAplicación File Transfer Network Management Terminal EmulationPresentación RIP TFTP BOOTP SNMP TELNETSesionTransporte UDP TCPRed ARP IP ICMPEnlace de Datos 802.2 802.3 802.4 802.5Físico Par trenzado, coaxial, Fibra óptica 19
  20. 20. 5. Niveles Superiores: TCP/IP Direcciones IP 0 8 16 24 31 0 0 8 16 24 31 1 0 0 8 16 24 31Clase C 1 1 0 Direcciones de Host Direcciones de Red 20
  21. 21. 5. DISPOSITIVOS REDES6. 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 21
  22. 22. 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. 22
  23. 23. 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. 23
  24. 24. 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. 24

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