Dispositius de xarxa i arquitecte TCP/IP

Dispositius de xarxa

• Hub: Treballa a nivell físic, repetint tot el tràfic entrant a tots els ports.
• Switch: Treballa a nivell d'enllaç, aprenent les MAC dels dispositius connectats i dirigint el tràfic només al port corresponent a la MAC de destí.
• Router: Treballa a nivell de xarxa, dirigint el tràfic basant-se en adreces IP i la seva taula de rutes, permetent que els paquets arribin a la xarxa de destí.

Capes de l'arquitectura TCP/IP

• Aplicació: Conté protocols com HTTP, DNS, POP, SMTP, FTP, TELNET, SSH i IRC, que s'encarreguen de la interacció entre els usuaris i les aplicacions.
• Transport: Inclou protocols com UDP i TCP, que gestionen la transferència de dades entre aplicacions.
• Xarxa: Conté protocols com IP, ARP i ICMP, que gestionen l'adreçament i el moviment de dades entre dispositius a la xarxa.
• Enllaç: Conté protocols com Ethernet, Token Ring i WIFI, que s'encarreguen de la comunicació física entre dispositius.
• Física: Defineix els mètodes físics de transmissió de senyals per cable, radiofreqüències o aire.

Rang d'adreces IP

• Una adreça IP versió 4 està formada per 4 bytes (4 números entre 0 i 255), proporcionant 2^32 possibles adreces IP.
• Classe A: Rang d'adreces de xarxa de 0.0.0.0 a 127.0.0.0, amb màscara de subxarxa 255.0.0.0.
• Classe B: Rang d'adreces de xarxa de 128.0.0.0 a 191.255.0.0, amb màscara de subxarxa 255.255.0.0.
• Classe C: Rang d'adreces de xarxa de 192.0.0.0 a 223.255.255.0, amb màscara de subxarxa 255.255.255.0.
• Classe D: Utilitzada per a multicast, amb rang d'adreces de 224.0.0.0 a 239.255.255.255.
• Classe E: No vàlides a Internet, reservades per a investigació, amb rang d'adreces de 240.0.0.0 a 255.255.255.255.

Difusió i multidifusió

• Difusió (Broadcast): Transmissió a tots els dispositius d'una xarxa.
• Multidifusió (Multicast): Transmissió a un grup específic de dispositius.
• Unidifusió (Unicast): Transmissió a un dispositiu individual.

Xarxes privades, públiques i interconnectades

• Intranet: Xarxa privada que utilitza protocols TCP/IP.
• Extranet: Connexió entre dues o més intranets, possible a través de línies dedicades o Internet.
• Internet: La major xarxa pública de xarxes TCP/IP.

Taula de rutes

• Per determinar si una IP pertany a la xarxa local o remota:
  • IP local AND màscara = A
  • IP destí AND màscara = B
  • A XOR B: 0 = IP destí xarxa local; Diferent de 0 = IP destí xarxa remota.
• Per trobar la MAC associada a una IP local, s'envia una sol·licitud ARP a broadcast.
• Per connectar amb una IP destí, l'equip compara la IP destí amb els valors de "Destino de red" a la taula de rutes, i envia els paquets a la "puerta de acceso" corresponent.
• Les entrades de la taula de rutes es creen automàticament en configurar l'IP, màscara i porta d'enllaç d'un equip.

Format de capçalera del protocol IP

• Versió (4 bits): Indica la versió del protocol IP utilitzada (v4 o v6).
• Identificació (16 bits): Número únic que identifica un paquet a la xarxa.
• Banderes (3 bits): Inclouen el bit "MF" (More Fragments) per indicar si és l'últim fragment d'un paquet i el bit "NF" (Don't Fragment) per prohibir la fragmentació.
• Desplaçament de fragmentació (13 bits): Indica la posició del fragment actual dins del paquet complet.
• Temps de vida o TTL (8 bits): Indica el nombre màxim de saltos a través de routers que pot fer un paquet abans d'expirir.
• Protocol (8 bits): Indica el protocol utilitzat al camp de dades (1 per a ICMP, 2 per a IGMP, 6 per a TCP, 17 per a UDP, etc.).
• CRC capçalera (16 bits): Suma de comprobació de errors per a la capçalera del paquet.
• Adreça origen (32 bits): Conté l'adreça IP de l'origen.
• Adreça destí (32 bits): Conté l'adreça IP del destí.

Protocol ICMP

• Internet Control Message Protocol: Envia missatges de control i error per a la gestió de la xarxa.
• Tipus de missatge: Echo Reply, Destination Unreachable, Source Quench, Redirect, Time Exceeded, Parameter Problem, Timestamp Request/Reply, Addressmask Request/Reply, etc.
• Funció: Notoma decisions, sinó que informa d'incidències a la xarxa, deixant les decisions a les capes superiors.

Tracert/Traceroute

• Utilitza missatges ICMP de tipus 11 per a rastrejar la ruta que segueixen els datagramas fins a arribar al seu destí, enviant datagramas amb TTL incrementat (TTL=1, TTL=2, TTL=3, etc.).
• Cada router que descarta un datagram per TTL expirat envia un missatge ICMP de tipus 11 a l'origen.
• La traça es construeix a partir dels missatges ICMP rebuts.

Comunicació fiable TCP

• TCP és un protocol orientat a connexió, estableix una connexió prèvia entre emisor i receptor.
• TCP és fiable, garantint la correcta recepció dels segments.

Camp de dades TCP (Els més importants són):

• Port origen (16 bits): Port de la màquina origen.
• Port destí (16 bits): Port de la màquina destí.
• Número de seqüència (32 bits): Indica el número de seqüència del primer byte que transporta el segment.
• Número d'acuse de recepció (32 bits): Indica el número de seqüència del següent byte que s'espera rebre.
• ACK (Acknowledge): Indica que el camp Número d'acuse de recepció conté informació vàlida.
• SYN (Synchronous): Sincronització dels números de seqüència, utilitzat per a la creació d'una connexió.
• FIN (Finish): Indica que l'aplicació ja no té més dades per a enviar, sol·licitant el tancament de la connexió.
• Ventana (16 bits): Número de bytes que l'emisor del segment està disposat a acceptar del destí.
• Dades: Informació que envia l'aplicació.

Aquesta prova explora els dispositius de xarxa com hub, switch i router, i les capes de l'arquitectura TCP/IP. Comprova els teus coneixements sobre com aquests elements treballen conjuntament per gestionar la comunicació en xarxa. Ideal per a estudiants d'informàtica o sistemes de xarxa.