Redes de DatosDatos- Interconexión de redes Especialización en Telecomunicaciones UPB Bucaramanga Interconexión de redes WAN2 LAN1 WAN LAN 2 WAN1 WAN3 LAN3 Conceptos básicos y Internetworking ◦ Modo de operación en que estaciones se conectan a un conjunto de redes interconectadas entre sí. sí y Internet ◦ C Conjunto j de d redes d de d diferentes dif tipos i (LAN, (LAN MAN, MAN WAN) interconectadas entre sí. y S b d Subred ◦ Cada una de las redes que componen una internet Conceptos básicos y IS: Intermediate System ◦ Dispositivo que interconecta dos subredes ◦ Otros nombres: IWU (Internetworking Unit) Unit), Router (enrutador), Gateway (Pasarela) y Convertidor de protocolos p ◦ Dispositivo que comunica dos redes con arquitecturas de protocolos diferentes y Datagrama ◦ Modo de funcionamiento ◦ Paquete Enrutador vs. Convertidor Aplicac. Present. sesion Transp. Red Enlace Fisica Red Enlace Fisica Red’ Enlace’ Fisica’ Red 1 Aplicac. Present. sesion Transp. Red Enlace Fisica Enrutador Red 2 Aplicac. Present. sesion Transp. Red Enlace Fisica Red 1 Aplicac. Present. sesion Transp. Red’ Enlace’ Enlace Fisica’ Aplicac . Aplicac’. Present’. Sesion’ Transp’. Red’ Red Enlace’ Fisica’ Aplicac’. Aplicac’ Present’. Sesion’ Transp’. Red’ Enlace’ Fisica’ Red 2 Convertidor De Protocolos El pprotocolo IP Interconexión de redes con IP y y y IP: Internet Protocol Proporciona un servicio sin conexión (modo d datagrama) ) entre sistemas i finales fi l Ventajas de esta característica: ◦ Es flexible: Gran variedad de redes. Usa poca información de las redes que atraviesa. ◦ Es robusto: Ante problemas en segmentos de ruta, los paquetes se encaminan por una ruta alterna. Protocolo IP: Formato de la trama Operación d IP de Características de la interconexión de redes con IP y Internet como una red de conmutación de paquetes: ◦ Nodos ◦ Enlaces y Enrutadores Subredes Características: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Encaminamiento p de vida de los datagramas g Tiempo Segmentación y re-ensamblado Control de errores Control de flujo Encaminamiento y y y y y Usa tablas de encaminamiento en los Routers y sistemas finales: siguiente router según el destino ((dirección IP destino)) del Datagrama. g Campo Cabecera IP: Dirección IP Destino Tipos: Estático, Dinámico Cuando un dispositivo de encaminamiento se desconecta, todos sus vecinos emiten un informe de estado. Esto permite que otros Routers y estaciones actualicen sus tablas de encaminamiento. Encaminamiento y y y Debe asegurar que los datos de cierto nivel de seguridad no se les permita pasar a través de redes no acreditadas para gestionarlos. gestionarlos Encaminamiento por la fuente: usado si se quiere i d dar seguridad. id d Registro de ruta: cada router anexa su dirección internet a una lista que lleva el datagrama (comprobación de rutas) Tiempo de vida de los datagramas y Existe E i lla posibilidad ibilid d d de que un d datagrama viaje i j indefinidamente a través del conjunto de redes: ◦ Consume recursos ◦ Podría funcionar mal el protocolo de la capa de transporte Una vez transcurrido el tiempo de vida, el datagrama se descarta y Implementación: p Contador de saltos ((se decrementa con cada router), también se podría trabajar con tiempo pero se requiere sincronización de la red. y Campo cabecera IP: TTL (Time To Live) y Segmentación y reensamblado y y y Las subredes podrían especificar tamaños máximos de paquetes diferentes. Podría requerirse que los routers segmenten los paquetes de entrada en unidades más ppequeñas q llamadas fragmentos g para p transmitirlos a la siguiente red. ¿¿Dónde reensamblarlos? ◦ Destino ◦ Routers intermedios Segmentación y reensamblado y Reensamblado en el Destino: ◦ Los paquetes pueden volverse demasiado pequeños, lo qque afecta la eficiencia de las redes. ◦ Simple y Re-ensamblado en Routers intermedios: ◦ Grandes memorias temporales para almacenar datagramas parciales ◦ Todos los segmentos de un datagrama deberían pasar por el mismo router de salida (no permite enrutamiento dinámico) Segmentación y reensamblado IP reensambla los fragmentos de un datagrama en el sistema final destino. y Campos de la cabecera IP: y ◦ ◦ ◦ ◦ ID: Identificador de la unidad de datos Longitud de datos D l Desplazamiento i t Indicador de más datos Segmentación y reensamblado reensamblado:: Campos Cabecera IP y y y y ID identifica de forma única un datagrama originado por un sistema final. ID= Dir ID Dir. IP Origen + Dir Dir. IP Destino + Protocolo (capa superior) + número de secuencia Total Length: (Longitud de datos) longitud de datos de usuario en octetos Fragment Offset: (Desplazamiento) Posición de un fragmento g de los datos de usuario en el campo de datos en el datagrama original (múltiplos de 64 bits). Ejemplo de Fragmentación Re--ensamblado Re y y y Los datos de fragmentos con el mismo ID se almacenan en una memoria temporal en la posición correcta de acuerdo al desplazamiento indicado. E t proceso se repite Este it hasta h t que ell campo de d datos está completo (inicia con un d l desplazamiento=0 i t 0 y ttermina i con un indicador i di d de más datos puesto a falso. Se requiere una buena cantidad de memoria Reensamblado y Qué pasa si se pierden segmentos? ◦ IP no garantiza la entrega ◦ Alternativas: Alt ti x Asignar un tiempo de vida al reensamblaje del primer segmento g que q llega: g Temporizador p que q al expirar p desecha todos los segmentos que intentaron reensamblarse. x Uso del campo de tiempo de vida de los datagramas IP. Al llegar al destino, destino se decrementa este campo periódicamente hasta llegar a cero (se descartan los fragmentos). Control de errores y y y Cuando un router descarta un datagrama, datagrama debe intentar devolver alguna información al origen ((si es pposible). ) El protocolo IP del origen avisa a las capas superiores. p Razones para descartar un datagrama: ◦ Expiración p tiempo p de vida ◦ Congestión p de la cabecera ◦ Error en la suma de comprobación Control de flujo y y y Permite a los routers o a las estaciones receptoras limitar la velocidad de entrega de paquetes del origen. origen En internet los mecanismos son limitados ya que ell servicio i i es sin i conexión. ió Se usa el mensaje SOURCE QUENCH del protocolo ICMP para avisarle al origen que disminuya la tasa de envío de paquetes. Protocolo ICMP y y y y ICMP: Internet Control Messages Protocol Proporciona información de realimentación sobre b problemas bl del d l entorno de d comunicación. i ió En general, un mensaje ICMP se envía en respuesta a un datagrama, ya sea por un router o por un sistema final destino. ICMP es un usuario de IP: Los mensajes ICMP se envían como datagramas (no es seguro que lleguen) Mensajes ICMP Mensaje Significado Destino inalcanzable Un router no sabe llegar al dest. dest Tiempo excedido Ha expirado t. Vida datagrama g Ralentización del origen Disminuir tasa envío datos Redirección Se indica una mejor ruta Eco Obliga al dest. A contestar Respuesta a Eco Resp. A solic. Eco Marca de tiempo Origen envía info. De tiempo Respuesta a marca de tiempo Destino envía info. De tiempo Petición de máscara de dirección Solicitud del origen al destino Respuesta a máscara á de d direcc. d Máscara á enviada d all origen Protocolo ICMP: Formato de los mensajes Servicios IP Son la interfaz con la capa superior (TCP) y Se expresan mediante primitivas (f i (funciones) ) y parámetros á t (datos (d t a pasar). ) y IP especifica dos primitivas: y ◦ Send (envío de una unidad de datos) g de unidad de datos)) ◦ Deliver ((entrega Servicios IP Send{ Dirección origen Dirección destino Protocolo Indicadores tipo servicio Id Identificador f d Indicador de no fragmentación Tiempo de vida Longitud de los datos D t de Datos d opción ió Datos } Deliver{ Dirección origen Dirección destino Protocolo Indicadores tipo servicio Longitud de los datos Datos de opción Datos } Parámetros de los servicios IP y Tipo de servicio: ◦ Usado para solicitar una calidad de servicio particular ◦ Parámetros: x x x x Precedencia (similar a prioridades, ri ridades 8 niveles) ni eles) Seguridad (alta, normal: intentar no perderlo) Retardo (normal, (normal bajo: minimizar retardo) Rendimiento (normal, alto: maximizar velocidad) Parámetros de los servicios IP y Opciones (Datos de opción): ◦ Se incluyen parámetros que normalmente no se invocan ◦ Opciones: x Seguridad (etiqueta adicional) x Encaminamiento por la fuente (lista de routers a seguir) x Registro de la ruta (lista de routers visitados por el datagrama) g ) x Identificación de secuencia: identifica recursos reservados para servicios con secuencia (ej. voz) x Marcas de tiempo (entidad IP origen o routers colocan una marca temporal (precisión mseg) a los datagramas) Direcciones IP y y y El origen y destino tienen una dirección de 32 bits Dirección = ID. ID Red + ID. ID Computador Clases de redes ◦ Clase A: 0 + Red(7bits) + Computador (24bits) ◦ Clase B: 10+Red (14bits) + Computador (16 bits) ◦ Clase C: 110+Red(21bits)+Computador(8bits) y Notación punto decimal: ◦ 11000000 11100100 000010001 00111001 ◦ 192 . 228 . 17 . 57 Direcciones IP máscara de subred Representación binaria Punto decimal Dirección ó IP 11000000.11100100.00010001.00111001 192.228.17.57 Máscara de subred 11111111.11111111.11111111.11100000 255.255.255.224 Resultado 11000000.11100100.00010001.00100000 And bit a bit 192.228.17.32 Número de subred 11000000.11100100.00010001.001 1 Número de computador 00000000.00000000.00000000.00011001 25 Enrutamiento usando subredes Protocolos de Enrutamiento Introducción y En topologías complejas se requiere cooperación dinámica entre los routers para: ◦ Evitar porciones de red con fallos ◦ Evitar porciones de red con congestión y Se requiere que los routers intercambien información sobre: ◦ Qué Q redes son accesibles? ◦ A través de qué Routers se puede acceder? ◦ Características de retardo de las rutas? y Solución: Protocolos de encaminamiento Protocolos de encaminamiento y Información necesaria ◦ Entre ES y IS: Destino en la misma red o en otra? ◦ Entre IS’s: Información global de la red y Sistema autónomo: ◦ Conjunto de redes interconectado por IS’s IS s pertenecientes a un mismo dominio administrativo Sistema Autónomo Un AS está contiene un grupo de encaminadores intercambiando información a través de un protocolo de encaminamiento común y Un AS es un conjunto de redes y p de encaminamiento dispositivos gestionados por una única organización y En todo momento (excepto cuando hay fallos), existe conexión entre los df diferentes nodos d y Tipos de Protocolos de Encaminamiento y Interiores a un Sistema Autónomo: ◦ IRP: Interior Router Protocol (También conocido como IGPInterior Gateway Protocol) ◦ Funciones de encaminamiento dentro del sistema Autónomo ◦ Pueden cambiar de un SA a otro ◦ Ejemplos de IRP: RIP (Routing Information Protocol), Algoritmo OSPF (Open Shortest Path First) y Exterior a un sistema Autónomo: ◦ ERP: Exterior Router Protocol (También conocido como EGPExterior Gateway Protocol) ◦ Intercambia información de encaminamiento con otros Sistemas Autónomos (A quiénes se puede alcanzar por un SA específico) ◦ Ejemplo: Ej l BGP (Border (B d Gateway G t Protocol) P t l) Aplicación de IRP y ERP Internet: BGP, Border Gateway Protocol (ERP) OSPF, Open Shortest Path First (IRP) OSPF y y y y y OSPF: Open Shortest Path First (RFC 2328) Cada Encaminador mantiene la información del estado de sus enlaces locales El Encaminador transmite la información de estado de los enlaces pperiódicamente a los Encaminadores qque conoce Cada Encaminador que recibe un paquete de actualización, debe enviar una confirmación al emisor. Cada Encaminador mantiene una base de datos que refleja la topología conocida del sistema Autónomo del que forma parte. BGP BGP: Border Gateway Protocol (RFC 1771) y Permite cooperación en el intercambio de información de encaminamiento entre Encaminadores (Gateways ó Pasarelas) de sistemas Autónomos diferentes. y Posee tres procedimientos: y ◦ Adquisición de vecinos ◦ Detección de vecinos alcanzables ◦ Detección D t ió de d redes d alcanzables l bl BGP: Adquisición de Vecinos y Router A Router B open keepalive y EEs un procedimiento di i t para que dos Encaminadores vecinos se pongan de acuerdo en que intercambiarán información de Encaminamiento. Alguno podría no querer hacerlo por tener demasiada congestión. BGP: Detección de vecino alcanzable y Router A keepalive keepalive keepalive Router B Cada C d Router R necesita estar seguro d que su par existe de i y está comprometido con la l relación l ió d de vecino T refresco BGP: Detección de Red Alcanzable y Router A Update Router B Router C Update y Cada C d Encaminador E i d mantiene una base de datos con las redes que puede alcanzar y la ruta preferida para alcanzar esa red. Cada vez que hay un cambio, este se informa a los demás vecinos (mensaje Update)