IP reference

Referencia Técnica de Redes, Protocolos, Modelo OSI, TCP/IP, y otras tecnologías.

Posts Tagged ‘redes’

Capa de enlace de datos (data link layer)

Posted by Luis R. en 2009/06/19

La capa de enlace de datos hace la transmisión física de los datos y maneja las notificaciones de error, topología de la red y control de flujo; así que se encarga de que el mensaje es entregado al dispositivo apropiado en la LAN usando direcciones de Hardware y traducirán los mensajes de la capa de red en bits para que la capa física los transmita.
La capa de enlace de datos (data link layer) usa unidades de datos llamadas frames; y se construyen con el encabezado que contiene las direcciones físicas o de hardware de destino y de origen. Esta información encapsula el mensaje original para que el viaje por la red local pueda ser exitoso.
La capa de enlace de datos se divide en dos partes:

  • La de Media Access Control (MAC), que es la que interactúa con la capa física, y que se define por los estándares 802.5 (token ring) y 802.3 (ethernet), y define como se situán los paquetes en el medio de transmisión, es decir, controla la entrada al medio. También define las direcciones físicas y la topología lógica. También se tienen la disciplina de línea, notificaciones de error (pero no corrección), entrega ordenada de frames, y control de flujo opcional.
  • Y la de Logical Link Control (LLC) definida por el estándar IEEE 802.2. Identifica los protocolos de la capa de red y los encapsula con la información de la capa de enlace de datos para construir el frame. También hace el control de flujo y la secuencia de los bits de control.

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Capa de red

Posted by Luis R. en 2009/06/19

Puntos importantes sobre los routers:

  • Por definición, no reenvían paquetes de broadcast o multicast.
  • Dividen los dominios de broadcast ya que cada interfase representa una red, y dividen los dominios de colisión, al igual que un switch.
  • Usan la dirección lógica en la capa de red para determinar el siguiente router al que debe enviar un paquete para que llegue a su destino.
  • Pueden usar listas de acceso (Access Control List), creadas por el administradores, para controlar la seguridad sobre que tipo de paquetes se permiten o se bloquean para entrar o salir de una interfase.
  • Los routers puede hacer funciones de puenteo (bridge) si es necesario y simultáneamente enrutar a través de la misma interfase.
  • Los dispositivos capa 3 (como los routers) proveen conexión entre las LAN virtuales (VLANs).
  • Los routers pueden dar calidad de servicio QoS para tipos específicos de tráfico.

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¿Qué es MPLS? parte 1

Posted by Luis R. en 2009/06/12

MultiProtocol Label Switching es una tecnología que usa etiquetas para hacer decisiones de reenvío de tráfico. Con la tecnología MPLS, el análisis capa 3 del encabezado de un paquete se hace sólo una vez, en el punto donde el paquete entra al dominio MPLS, y por medio de la inspección de las etiquetas se maneja el posterior direccionamiento dentro de la red de MPLS.

Así obtenemos una mayor velocidad al no tener que procesar el encabezado de IP en cada salto (o router) porque las decisiones de reenvío se toman comparando las etiquetas con el switch fabric (como en un switch) en lugar de con una base de información de ruteo. Reduce el overhead dentro de los routers de núcleo o de core (tamaño adicional en los paquetes de datos que se adiciona para su direccionamiento o encabezados), obtenemos también ingeniería de tráfico (TE), calidad de servicio (QoS), todo tipo de transporte sobre MPLS (Any Transport over MPLS o AToM) y redes privadas virtuales (VPN). Y podemos aplicarlo a cualquier protocolo de la capa de red.

Lee el resto del post en el nuevo blog:

http://ipref.blogspot.com/2009/06/que-es-mpls.html

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Ejemplo de Encapsulamiento (ilustración del datagrama)

Posted by Luis R. en 2009/04/20

Tomando el caso del ejemplo anterior, el datagrama será analizado en fragmentos de 8 bytes, indicando la longitud de cada campo; recordemos que es un paquete de ICMP encapsulado en IP.

Del byte 0 al 7:

y tenemos la siguiente información de sus campos:

IHL: Especifica la longitud del encabezado de IP en palabras de 32 bits (4 Bytes) y el valor mínimo es 5.

TOS: Type of service, 8 bits, especifica los parámetros para el tipo de servicio solicitado. Los parámetros pueden ser utilizados por las redes para defini el manejo del datagrama durante el transporte. El bit M fue agregado en el RFC 1349.

Total Lenght: es la longitud total del datagrama, en este caso es  0x003C (60 bytes).

Identification: Usado para indentificar fragmentos de un datagrama deaquellos de otro. El módulo de protocolo que origina al datagrama fija el valor del campo de identificación  a un valor que debe ser único para el par de Fuente-Destino y protocolo por todo el tiempo que el datagrama estará activo en el sistema de red. El módulo de protocolo de origen de un datagrama completo pone los bits MF y el Fragment Offset a cero.

Fragment Offset, 13 bits: usado para dirigir el reensamblado de un datagrama fragmentado. En este caso es cero porque no hay más fragmentos.

Del byte 8 al 15:

TTL: Time to live, es un temporizador para llevar un control del tiempo de vida del datagrama. Cuando el TTL es decrementado a cero, el datagrama es desechado.

Protocol: este campo especifica el protocolo encapsulado, en este caso el valor es 1, lo que nos indica que se trata de un paquete de ICMP (ping). Consulta los valores en la tabla (click aquí).

Header Checksum: 16 bits de la suma de verificación del encabezado de IP y las opciones IP.

Source IP Address: Es la dirección IP del transmisor, en este caso 192.168.1.1 (0xC0.A8.01.01).

Del byte 16 al 27:

Destination IP Address: es la dirección IP del destino, en este caso 192.168.1.17 (0xC0.A8.01.11).

C, Class y Option: en este caso indican (tabla de valores):

  • 0x0: no copiar
  • 0x00: mensaje de control
  • 0x1000: solicitud de Echo (RFC 792, Summary of Message Types, 8  Echo).

Padding: es de longitud variable y sirve como relleno para asegurar que los datos comienzan tras de una frontera de 32 bits después de la dirección de destino.

Aquí es importante destacar que al tratarse de un mensaje de control (ICMP) se utilizan los bytes del 20 al 27 para información de control; y se usan de la siguiente manera (RFC792):

    20                  21                  22                  23
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |     Type      |     Code      |          Checksum             |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |           Identifier          |        Sequence Number        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |     Data ...

   +-+-+-+-+-

De aquí obtenemos que:

  • byte 20, es un paquete tipo 8 (echo request)
  • byte 21, siempre va a cero
  • byte 22 y 23, es el checksum de ICMP
  • bytes 24 y 25, si el byte 21=0 el identificador ayuda a hacer match entre las solicitudes y las respuestas de eco; puede ser 0 o puede usarse para identificar una sesión.
  • bytes 26 y 27 son para llevar la secuencia de las solicitudes de eco, y quien responde debe usar el mismo número; la secuencia debe incrementarse con cada nueva solicitud (en una instrucción típica de ping se envían 4 paquetes, y pueden enviarse cuantos se desee).

Bytes del 28 al 59 (32 bytes)

Son los datos de relleno que se colocaron dentro del mensaje de Echo, y se trata de una secuencia, del 0x61 al 0x77, y se vuelve a comenzar. Cuando se responde la solicitud de eco se debe incluir exactamente la misma información en el campo de datos.

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Ejemplo de Encapsulamiento

Posted by Luis R. en 2009/04/01

Para comenzar, la dirección de origen usada 192.168.1.1 se escribe así en hexadecimal: C0 A8 01 01

Cuando escribimos el comando:

C:\>ping 192.168.1.1

Este es el paquete de Ping (74 Bytes)como aparece en la red Ethernet, y cada par de números representa un byte (8 bits) de información dentro del frame o paquete:

000000: 00 A0 CC 63 08 1B 00 40 : 95 49 03 5F 08 00 45 00 …c…@.I._..E.
000010: 00 3C 82 47 00 00 20 01 : 94 C9 C0 A8 01 01 C0 A8 .<.G.. ...... .. 000020: 01 11 08 00 48 5C 01 00 : 04 00 61 62 63 64 65 66 .@..H\....abcdef 000030: 67 68 69 6A 6B 6C 6D 6E : 6F 70 71 72 73 74 75 76 ghijklmnopqrstuv 000040: 77 61 62 63 64 65 66 67 : 68 69 wabcdefghi...... [/sourcecode] donde tenemos que los primeros 14 bytes componen el encabezado Ethernet, y son:

  • 00 A0 CC 63 08 1B la dirección MAC de destino
  • 00 40 95 49 03 5F la dirección MAC de origen
  • 08 00 el campo Tipo de Ethernet (0x0800 IP Datagram)

sigue el datagrama de IP (60 Bytes), que ya sin el encapsulado de Ethernet nos queda así:

000000: 45 00 00 3C 82 47 00 00 : 20 01 94 C9 C0 A8 01 01 E..<.G.. ...... 000010: C0 A8 01 11 08 00 48 5C : 01 00 04 00 61 62 63 64 ...@..H\....abcd 000020: 65 66 67 68 69 6A 6B 6C : 6D 6E 6F 70 71 72 73 74 efghijklmnopqrst 000030: 75 76 77 61 62 63 64 65 : 66 67 68 69 uvwabcdefghi...... [/sourcecode] y comienza con un valor 0x4500, el 4 indica que es un paquete de IPv4 y el 5 que el encabezado de IP tiene una longitud de 5 palabras de 32 bits; es decir, 160 bits o 20 bytes.

tenemos una dirección de origen 192.168.1.1 (C0 A8 01 01)
y una dirección de destino 192.168.1.17 (C0 A8 01 11)

y nos quedan 40 bytes de datos IP, que en este caso son de una solicitud de eco (ICMP Echo Request), incluyendo 32 bytes de datos (longitud por default para un paquete de ping).

Este post es un complemento al anterior:

https://ipref.wordpress.com/2008/06/03/encapsulamiento/

y posteriormente pondré una descripción detallada de cada uno de los números presentes en el frame de ejemplo.

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Data Link Layer, el hardware.

Posted by Luis R. en 2008/09/21

En la capa de enlace de datos operan los switches y los bridges, y son hardware de aplicación específica ya que usan procesadores y circuitos que son diseñados únicamente para esta tarea. (application-specific integrated cirtuit), y es lo que permite que los switches alcancen velocidades de proceso de Gigabits con latencias muy bajas.

Menciono brevemente los dispositivos en una entrada previa:

https://ipref.wordpress.com/2008/06/05/dispositivos-de-red-capa-de-enlace-de-datos/

El proceso es el siguiente:

El switch recibe un frame y lee su encabezado, determina su origen y lo pone en su tabla para recordar de que puerto provino; entonces, busca el destino en esa misma tabla y envía el frame hacia el puerto asociado a esa dirección MAC; en caso de desconocer el destino, el frame es enviado a todos los puertos excepto al de origen, y cuando reciba un nuevo frame con esa dirección MAC de origen, sabrá de que puerto proviene, y la agregará a su tabla, por lo que conocerá donde está ubicado ese host. Así van formando su tabla de MAC addresses que ayuda a disminuir el tráfico en la red y a formar un mapa de la misma. Todos los dispositivos que reciben este mensaje están en un dominio de Broadcast, y si tenemos muchos mensajes de broadcast, afectarán el desempeño de la red.

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La Capa de Enlace de Datos

Posted by Luis R. en 2008/09/21

La capa de enlace de datos (data link layer) provee la transmisión física de los datos y se encarga de detectar errores, de la topología de la red y del control de flujo; es decir, se encarga de que los mensajes lleguen a sus destinatarios usando la dirección física (MAC address) y traduce los mensajes de la capa de red en bits que la capa física transmitirá.

Los mensajes son divididos en fragmentos que se llaman marco de datos (data frames) y yo me referiré a ellos por su nombre en inglés, ya que considero que parte de entender una materia es conocer su lenguaje técnico. Cada frame, al igual que las unidades de datos de capas superiores (PDU o packet data unit) contienen un encabezado, al que se le agrega la información del destino y el origen (en direcciones MAC, no IP), pero en este caso, tenemos un elemento de empaquetamiento al final, que sirve para detectar errores y es el Cyclic Redundancy Check (CRC revisión de redundancia cíclica) y que es un número que se calcula a través del valor de los bits contenidos dentro del mensaje; en caso de que al recibir el frame y recalcular el CRC, éste no coincida con el enviado, se notificará para que sea transmitido nuevamente.

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La capa de Red (network layer)

Posted by Luis R. en 2008/09/16

La Capa de Red maneja el direccionamiento, da seguimiento de la ubicación de los dispositivos en la red y determina la mejor manera de mover datos; es decir, la capa de red maneja la comunicación entre dispositivos que no están conectados directamente. Los routers trabajan en la capa de red específicamente.

network layer

network layer

Interfase o interfaz (interface), es la puerta de salida de un paquete hacia una red específica.

Métrica (metric), es la distancia a una red remota y diferentes protocolos de ruteo usan diferentes métodos para calcular esta distancia; algunos cuentan los saltos, otros usan una mezcla del acho de banda, la latencia o hasta un reloj. Un salto es un router que un paquete cruza para llegar a su destino.

Dirección de Red (network address); direcciones de red específicas por protocolo. Un router debe mantener direcciones de red para protocolos individuales debido a que cada protocolo de ruteo da seguimiento a la red con un esquema de direcionamiento distinto (IP, IPv6 e IPX por ejemplo).

Los paquetes de datos (data packets) transportan datos de los usuarios a través de toda la red y se hace mediante protocolos de soporte, llamados protocolos ruteables (routed protocols); por ejemplo, IPX, IP e IPv6.

Los paquetes de actualización de rutas (route update packets) se usan para que entre routers vecinos se notifiquen entre si las redes que tienen directamente conectadas o que conocen a través de algún destino y sirven para que los routers construyan y mantengan las tablas de ruteo. Los protocolos que usan la actualización de rutas se llaman protocolos de ruteo (routing protocols) y entre los más comunes tenemos a RIP, RIPv2, EIGRP y OSPF. Lee el resto de esta entrada »

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La Pila de Protocolos de TCP/IP

Posted by Luis R. en 2008/06/03

Junto al modelo OSI universalmente reconocido, está el estándar abierto de internet, que es la pila de protocolos de TCP/IP.

Este modelo tiene 4 capas, y algunos autores consideran que la capa inferior debería ser dividida en dos, y sus niveles son:

Capa de Aplicación: maneja los protocolos de alto nivel, incluyendo los asuntos de representación, codificación y control de diálogo. Esta capa maneja todo lo relacionado con aplicaciones y que se empaquen los datos adecuadamente para la siguiente capa.

Capa de Transporte: Esta capa maneja la calidad de servicio, confiabilidad, control de flujo y corrección de errores. Uno de sus protocolos es el Transmission Control Protocol (TCP), que provee de comunicaciones de red confiables, orientadas a la conexión, a diferencia de UDP, no orientado a conexión.

Capa de Internet: el propósito de la capa de internet es enviar los paquetes de la fuente de cualquier red en el intenetwork y hacer que lleguen a su destino, sin importar la ruta que tomen para llegar ahí.

Capa de Acceso a la Red: el nombre de la capa engloba muchas cosas y es un poco confuso. También se llama host-to-host network layer. Incluye los protocolos LAN y WAN, y los detalles en las capas física y de enlace de datos del modelo OSI.

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Encapsulamiento

Posted by Luis R. en 2008/06/03

Todas las comunicaciones de una red se originan en una fuente y son enviadas a un destino, aquí se explica cómo es el proceso de transmitir la información de un sitio a otro.

Si una computadora A quiere enviar datos a una computadora B, los datos deben ser empacados primero por un proceso llamado encapsulamiento. Este proceso puede pensarse como poner una carta dentro de un sobre, y poner las direcciones correctas del destinatario y el remitente para que sea entregada apropiadamente por el sistema postal.

El encapsulamiento envuelve los datos con la información de protocolo necesaria antes de transitar por la red. Así, mientras la información se mueve hacia abajo por las capas del modelo OSI, cada capa añade un encabezado, y un trailer si es necesario, antes de pasarla a una capa inferior. Los encabezados y trailers contienen información de control para los dispositivos de red y receptores para asegurar la apropiada entrega de de los datos y que el receptor interprete correctamente lo que recibe.
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