Informática Básica - Grado en Ingeniería Informática - 2024v2 - PDF

Informática Básica Bloque 4: Redes de ordenadores Informática Básica Curso 2024/25 Profesores Ehsan Noshahri ○ [email protected] ○ Teoría + Laboratorio (Grupo de Inglés) Félix Montañés Pazos ○ [email protected] ○ Teoría Lara Pallas Qui...

Informática Básica Bloque 4: Redes de ordenadores Informática Básica Curso 2024/25 Profesores Ehsan Noshahri ○ [email protected] ○ Teoría + Laboratorio (Grupo de Inglés) Félix Montañés Pazos ○ [email protected] ○ Teoría Lara Pallas Quintela ○ [email protected] ○ Laboratorio Marco Antonio González Álvarez ○ [email protected] ○ Laboratorio Xabier Pérez Couto ○ [email protected]@udc.es ○ Laboratorio Alfonso Castro Martínez ○ [email protected] ○ Laboratorio Informática Básica Curso 2024/25 Bibliografía Referencias principales: ○ Ariganello Ernesto. (2014) Redes CISCO. Guía de estudio para la certificación CCNA Routing y Switching. RA-MA ○ Lammle Todd (2013) CCNA Routing and Switching Study Guide: Exams 100-101, 200-201, and 200-120. Sybex Material adicional: ○ Stallings, W. (2004) Comunicaciones y Redes de Computadores. Pearson – Prentice Hall. ○ Meyers, M. (2009). Redes. Administración y mantenimiento (M. J. Pinilla Machado, Trans.): Anaya. ○ Odom Wendell (2013) CCNET/CCNA ICND1 100-101 Official Cert Guide. Cisco Press. Multimedia ○ Vídeo sobre el funcionamiento de las redes: Warriors of the Net (English): http://youtu.be/2kezQTo57yM Informática Básica Curso 2024/25 Calentamiento... ¿Cuáles de los siguientes conceptos no están presentes en una casa? Informática Básica Curso 2024/25 Objetivos Principales A final de curso, cualquier alumno debería de ser capaz de... Entender qué es una red de computadores Ser capaz de clasificar una red por su extensión Identificar cuáles son y cómo funcionan los componentes más habituales de una red Ser capaz de definir y entender qué es un protocolo de red Comprender los protocolos de red más habituales Conocer el modelo OSI Informática Básica Curso 2024/25 Conceptos Básicos ¿Que es una red de computadores? Una red informática es un conjunto de dos o más computadores que están conectados por un medio físico a través de una tarjeta de red. Esa conexión puede ser mediante cable o inalámbrica. Su objetivo es compartir recursos e información Informática Básica Curso 2024/25 Esquema de comunicación Protocolos Informática Básica Curso 2024/25 Componentes de una red Las redes están compuestas por distintos dispositivos que colaboran entre ellos para compartir información entre el emisor y el receptor. Estos componentes se pueden clasificar en tres tipos: ○ Dispositivos finales (“hosts”) Workstations, servidores, portátiles, PCs de sobremesas, tablets, smartphones,… ○ Dispositivos de interconexión, intermedios o elementos activos – Facilitan el envío de información entre el origen y destino – Hubs, switches, routers, firewalls, puntos de acceso… ○ Elementos pasivos (Medios de transmisión) Cable coaxial, fibra óptica, cable de par trenzado … Informática Básica Curso 2024/25 Clasificación por extensión Redes de Área Local (Local Area Network, LAN) ○ Cubren área relativamente pequeñas como una clase, un edificio, un campus ○ Technologías: Ethernet, WiFi. Redes de Área Metropolitana (Metropolitan Area Network, MAN) ○ Están definidas sobre áreas similares a una metrópolis ○ Tecnologías: WiMax. Redes de Área Extensa (Wide Area Network, WAN) ○ Cubren areas muy amplias cómo pueden ser regiones, provincias, paises o incluso el mundo ○ Tecnologías: ○ ADSL, cable módem, GPRS, UMTS, … ( Sólo de Acceso) ○ SDH, DWDM, … (Entre proveedores) Informática Básica Curso 2024/25 Clasificación por extensión Redes de Área Personal (Personal Area Network, PAN): ○ Definidas sobre área muy pequeñas. El objetivo principal es para comunicar dispositivos que se encuentran muy próximos entre ellos cómo, por ejemplo, un smartphone, impresoras, sensores,, etc. ○ Technologies: Bluetooth, infrarrojos. Informática Básica Curso 2024/25 Clasificación según topología Arquitectura de red se refiere a las tecnologías que soportan la infraestructura de red y a los servicios disponible y reglas, o protocolos, que posibilitan la transmisión de datos a través de la red. Se representa mediante diagramas de topología: ○ Topología física: muestra las conexiones físicas y cómo los dispositivos están interconectados. ○ Topología lógica: identifica las conexiones virtuales entre dispositivos mediante interfaces y direcciones IP. Existen cuatro características básicas que se deben abordar al decidir la arquitectura de una red: Tolerancia a fallos Escalabilidad Calidad de servicio (QoS) Seguridad Informática Básica Curso 2024/25 Clasificación según topología Informática Básica Curso 2024/25 Un primer vistazo al modelo OSI Un modelo es simplemente una simplificación de un objeto real El modelo OSI es una representación versión simplificada de las capas de red de comunicaciones Cada nivel en el modelo OSI tiene funciones bien definidas y los métodos para interactuar con los niveles superior e inferior. Informática Básica Curso 2024/25 Modelo OSI Informática Básica Curso 2024/25 Medios de transmisión Cable Coaxial - RG58 Cable de cobre STP y conector RJ45 Informática Básica Curso 2024/25 Medios de transmisión Fibra Óptica Informática Básica Curso 2024/25 Medios de transmisión Espectro radioeléctrico Infrarrojo Microondas Onda corta Onda media Onda Larga Estándares transmisión Inalámbricas: Wifi (IEEE802.11): tecnología de LAN inalábrica o WLAN. Frecuencias no-licenciadas: ▪ 2.4 GHz (UHF) - 802.11b/g/n/ax ▪ 5 GHz (SHF) – 802.11a/n/ac/ax Bluetooth (IEEE802.15): Tecnología PAN inalámbrica alcance máximo 10m. Frecuencia: 2.4 GHz. WiMAX (IEEE 802.16) : Worldwide Interoperability for Microware Access (WiMAX),utiliza una topología punto a multipunto para proporcionar acceso inalámbrico de banda ancha. Inicialmente 30 ó 40 Mbps , desde 2011 llega a 1Gbps. Opera en la banda 10-66 Ghz. Zigbee (IEEE 802.15.4): Comunicaciones de baja velocidad de datos y consumo de energía usada en IoT. Otras tecnologías inalámbricas son cellular (datos móviles) y satélite. Informática Básica Curso 2024/25 Tarjeta de red (Network Interface Card, NIC) Está directamente conectada al ordenador y proporciona un punto de conexión a la red Facilita la conexión física al medio de transmisión que puede ser cableado o inalámbrico Es el dispositivo responsable de crear y recibir la información en forma de señales adecuadas para llegar al siguiente dispositivo Informática Básica Curso 2024/25 Tarjeta de red (Network Interface Card, NIC) El Nivel Físico transporta bits a través de los medios de la red. Para ello acepta una trama completa de la capa de enlace de datos y la codifica (Encoding) como una serie de señales que se transmiten a los medios locales. La codificación convierte la secuencia de bits en un formato reconocible por el siguiente dispositivo en la ruta de red. La señalización es cómo se representan los valores de bits, «1» y «0» en el medio físico. Las NICs envían y reciben datos binarios mediante impulsos eléctricos, pulsos luminosos u ondas de radio. Informática Básica Curso 2024/25 Modelo OSI Informática Básica Curso 2024/25  Dirección MAC Cada NIC tiene un identificador único que se conoce cómo Dirección MAC Address (Media Access Control) usado como dirección de red dentro de un segmento de red en todas las tecnologías IEEE 802 (Ethernet, Wifi, Bluetooth). Las direcciones MAC son identificadores compuestos por 48 bits que se escriben en notación hexadecimal Por ejemplo: OUI Número de serie 00-03-FF-F9-0F-63 00000000 00000011 11111111 11111001 00001111 01100011 Hex 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F Bin 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 Informática Básica Curso 2024/25 ¿Cómo se transmiten los datos? Datagrama de nivel de enlace Encabezado Datos Cola CRC: Cyclic Redundancy Check Informática Básica Curso 2024/25 ¿Cómo se transmiten los datos? Datagrama de nivel de enlace Encabezado Datos Cola Flag MAC MAC Tipo / Flag Start Destino Origen Longitud Datos CRC End CRC: Cyclic Redundancy Check Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de Red: Ethernet ¿Cómo es posible que los dispositivos de una red se entiendan entre ellos? ○ Ethernet Standard (IEEE 802.3) ○ Garantiza la compatibilidad de los dispositivos en una red ○ Las tarjetas de red Ethernet utilizan un método de control de acceso al medio conocido cómo: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect) ○ Cada dispositivo en la red respecta estrictamente su turno para hablar, de tal manera que si un dispositivo quiere transmitir debe escuchar el medio hasta que ningún otro esté transmitiendo ○ Sin embargo … a veces ocurren colisiones aun siendo muy cuidadosos y es necesario el detectarlas Existen dos tipos: ○ Legacy Ethernet ○ Ethernet conmutado Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Legacy Ethernet La implementación más antigua de Ethernet centrada en resolver los problemas causados por el cable coaxial Una de las estaciones pone una trama en el cable y todas las demás reciben el mismo mensaje Cada estación se queda sólo con las tramas que la tienen a ella misma como destinataria ( Dominio de Colisión: Es el conjunto de dispositivos que comparten un medio físico para transmitir y, por tanto, compiten por él Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Legacy Ethernet Dispositivos intermedios ○ Repetidor de red Permite superar las restricciones físicas establecidas por la atenuación de la señal en el medio ○ Hub o repetidor multipuerto Repite y concentra las señales de tráfico de una red Recibe datos por un puerto y lo reenvía y regenera en el resto de puertos Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Legacy Ethernet Problemas sin resolver ○ Ni los repetidores ni los hubs procesan los datos. Sólo regeneran y sincronizan la señal ○ Ancho de banda compartido ○ Colisiones Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Legacy Ethernet Problemas sin resolver ○ Ni los repetidores ni los hubs procesan los datos. Sólo regeneran y sincronizan la señal ○ Ancho de banda compartido ○ Colisiones Solución: ○ Creación de múltiples dominios de colisión ○ Dispositivos de red más avanzados Bridges y Switches Tecnología Ethernet Conmutada Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Ethernet Conmutada Un puente o bridge es un dispositivo que interconecta redes y toma decisiones acerca del reenvío de las tramas. Para ello, utiliza las direcciones MAC como fuente de información Los Bridges mantienen una tabla de direcciones que asocia una MAC de destino con el puerto físico donde se encuentra (Content-Addressable Memory Table, CAM Table) Este proceso permite al bridge redirigir los datos sólo al puerto físico donde encontrará al destinatario (esta es la principal diferencia con el HUB) ○ Se crean por tanto múltiples dominios de colisión (1 por cada puerto) Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Ethernet Conmutada Tabla del Bridge Estación01 Puerto 1 Estación01 Estación03 Bridge Estación02 Puerto 1 Estación03 Puerto 1 Estación11 Puerto 2 Estación12 Puerto 2 Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Ethernet Conmutada Tabla del Bridge LAN A Estación01 Puerto 1 Estación01 Estación11 Bridge Estación02 Puerto 1 Estación03 Puerto 1 LAN A Estación11 Puerto 2 Estación12 Puerto 2 Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Ethernet Conmutada ¿Cómo funciona? 1. Actualizar la tabla de direcciones MAC Cuando se recibe una trama en un puerto físico del bridge, se crea una nueva entrada en la tabla. Esa nueva entrada asocia MAC del origen con el número de puerto por el que se recibió Así, el bridge sabrá el puerto en el que está ubicado si recibe una trama con destino ese dispositivo El bridge elimina de la tabla una MAC si no está activa durante un periodo limitado de tiempo (habitualmente en torno a 300 segundos) Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Ethernet Conmutada ¿Cómo funciona? 2. Envío de tramas: Buscar la MAC destino en la tabla Está en la lista, entonces la trama se envía sólo por el puerto que tiene asociado No está en la lista (el dispositivo no envió nada de tráfico previamente o su entrada en la tabla ha caducado): la trama se reenvía por todos los puertos, excepto por el que se recibió (split horizon). ○ Todos los dispositivos reciben la trama pero sólo la que tenga la MAC de destino responderá. Entonces el bridge podrá registrar el dispositivo como una nueva entrada de la tabla CAM ○ Mientras que la entrada permanezca en la tabla, el bridge no volverá a inundar (flood) todos los puertos para reenviar tramas dirigidas a esa dirección MAC Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Ethernet Conmutada Problemas generados por el uso de bridges: ○ Incremento de la latencia. Los bridges son habitualmente dispositivos lentos que tienen un retardo en el procesado de las tramas ya que realizan el procesado mediante software: sistema operativo, acceso a memoria, etc. ○ No permiten concentrar grandes cantidades de dispositivos. Esto se debe a que el número de puertos de este tipo de dispositivos es muy limitado (2, 4, 8…) Solución: Switches o Conmutadores Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Ethernet Conmutada Un conmutador o switch es un dispositivo que interconecta redes de manera similar a como lo hace un bridge, pero es más rápido ○ Tabla CAM (Content-Addressable Memory) Principal diferencia: los switches realizan sus funciones mediante hardware mientras que los bridges las realizan mediante software. Esas funciones incluyen el aprendizaje de direcciones, la selección de puertos y la conmutación de tramas ○ Los switches son los dispositivos más habituales en la capa de acceso de las redes corporativas ○ Habitualmente, los switches tienen una densidad mayor de puertos que los bridges Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Ethernet Conmutada El escenario más habitual en una LAN actualmente : ○ Hosts conectados a un switch ○ Un único host por puerto Informática Básica Curso 2024/25 Tecnologías de red: Ethernet Conmutada Muchas de las tecnologías de acceso múltiple, como, por ejemplo, Ethernet, tienen algunos paquetes/tramas especiales denominados de difusión o broadcast ○ Uno de las características más importantes de estos paquetes es que tienen dirección de destino MAC FF-FF-FF-FF-FF-FF ○ Estos paquetes son recibidos y procesados por todos los dispositivos en una red ○ Este tráfico es necesario para administrar la red y su flujo, por lo tanto no puede ser eliminado. ○ La cantidad de tráfico broadcast en una red es proporcional al número de dispositivos conectados. Más dispositivos implican más tráfico de broadcast que afecta al rendimiento de la red en general y de los dispositivos en particular Conclusión: Es necesario mantener el tamaño de los dominios de broadcast tan pequeño como se pueda. Solución:Virtual LAN (VLAN). Informática Básica Curso 2024/25 Modelo OSI Informática Básica Curso 2024/25 Protocolo IP Las direcciones MAC tienen una estructura plana que no permite jerarquía. Este hecho tiene como problema que las direcciones MAC no son escalables Se necesita algo para unificar las tecnologías subyacentes (Ethernet, ADSL, PPP, …) ○ Se necesita definir un protocolo en la capa de red ○ IP: Internet Protocol (IPv4) Informática Básica Curso 2024/25 Direcciones IP Secuencias de 32 bits que identifican un dispositivo conectado a una red de forma no ambigua. Jerarquía en las direcciones: Formadas por dos partes ○ Un ID de la red lógica (Dominio de difusión) ○ Un ID del host dentro de la red lógica Habitualmente se escriben en formato decimal separado por punto Informática Básica Curso 2024/25 Funcionamiento IP ¿Cómo envía datos un dispositivo a otra red? 1. Necesita una manera en la que con la dirección IP identifique la LAN 2. Permitir la interconexión de LANs mediante el uso de routers y ofreciendo un sistema para usar las IPs para encaminar correctamente los paquetes 3. Dar a todos los hosts de una red un mecanismo para identificar si un paquete es para un dispositivo en la LAN o debe ser encaminado hacia otra red Informática Básica Curso 2024/25 ID de Red en las direcciones IP Las direcciones IP están compuestas por dos partes: ID de red e ID de host. ○ Todos los dispositivos de una red tienen el mismo ID de red ○ Para diferenciar los hosts en una red lógica se utiliza el ID de host o dirección local ID de Red: 192.168.5.0 Informática Básica Curso 2024/25 Interconexión Las LANs se organizan en redes más grandes, donde los routers son necesarios para administrar la comunicación entre ellas Los routers usan las direcciones IP para decidir el destino de un paquete. Los routers necesitan tener una IP asignada en cada red a la que están directamente conectados Informática Básica Curso 2024/25 Router El dispositivo responsable de conectar dos o más redes Funciones Principales: ○ Escoger un ruta para los paquetes (enrutamiento) ○ Transmitir los paquetes por el interfaz adecuado (conmutación) Sobre las IPs, los routers escogen la interfaz de salida o la ruta para cada paquete en función de la IP de destino. ○ Para conseguir este objetivo, los routers mantienen una tabla de enrutamiento en memoria, esta tabla contiene la información de todas las redes conocidas por el router. Dicha tabla asocia ID de red con el interfaz donde se puede encontrar Informática Básica Curso 2024/25 Trabajando con IP ¿Cómo puede IP ayudarnos a identificar si un paquete es para un dispositivo de la red o de otra red? ○ ¿Están 10.10.101.5 y 10.10.102.30 en la misma red? ○ ¿Están 192.168.0.5 y 192.168.10.6 en la misma red? Informática Básica Curso 2024/25 Clases de direcciones IPv4 Clase Bits más Primer Bits de red Bits de Host Host en la red Significativos Octeto A 0 0-127 1+7 24 16 777 214 B 10 128-191 2+14 16 65 534 C 110 192-223 3+21 8 254 D 1110 224-239 Multicast - E 1111 240-255 Experimental - Informática Básica Curso 2024/25 Clases de direcciones IPv4 ¿Cuál es el identificador de red para las siguientes direcciones IP? 10.10.100.5 130.100.1.4 193.144.48.30 255.100.200.8 Informática Básica Curso 2024/25 Direcciones IPv4 Problemas: ○ Una organización que necesita 2.000 direcciones, tendría que adquirir una licencia B, con lo que se malgastarían 63.000 direcciones, o sería mejor que contratase 8 licencias C ○ Las direcciones IP se agotaron rápidamente Solución: ○ Se necesita modificar el direccionamiento IP (RFC 950, Internet Standard Subnetting Proc) ○ Enrutamiento de Interdominios sin Clases (CIDR, Classless InterDomain Routing) Informática Básica Curso 2024/25 Direccionamiento IPv4 Se introduce un tercer nivel en el espacio de direcciones IP. Los tres niveles de direccionamiento son: ○ Dirección de red: Es un campo de longitud fija que identifica a la propia red en Internet. La longitud de este campo depende de la clase de la dirección. ○ Dirección de subred: Es un campo de longitud variable que permite utilizar cualquier número de bits de la parte host para codificar la subred (restricciones) ○ Dirección local o de “host”: Identifica al dispositivo dentro de la subred local Red Local(host) Red Subred Local(host) Informática Básica Curso 2024/25 Máscara de red Para indicar cuántos bits forman el campo de subred y cuántos forman el campo de host fue necesario introducir un elemento adicional en el direccionamiento: máscara de red Una máscara de subred es una cadena de 32 bits. Una serie de “unos” seguida de una serie de “ceros”. Se representa en formato decimal punteado. Ejemplos: 255.255.255.0 255.255.255.128 255.0.0.0 Se usa para diferenciar la dirección de red de la dirección de host. Informática Básica Curso 2024/25 Classes of IPv4 Addresses Clase Bits más Primer Bits de red Bits de host Host en la Máscara de significativos Octeto red Red A 0 0-127 1+7 24 16 777 214 255.0.0.0 B 10 128-191 2+14 16 65 534 255.255.0.0 C 110 192-223 3+21 8 254 255.255.255.0 D 1110 224-239 Multicast - - E 1111 240-255 Experimental - - Informática Básica Curso 2024/25 Máscara de red Cuando se alinea una IP con su máscara de subred correspondiente en binario, la parte de la dirección IP que coincide con la máscara de subred es el ID de red. La parte que coincide con los ceros es el ID del host Decimal Binario IP 193.17.17.205 11000001.00010001.00010001.11001101 Máscara 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000 ID de red 193.17.17.0 11000001.00010001.00010001.00000000 ID de Host x.x.x.205 11001101 Informática Básica Curso 2024/25 Máscara de red Cuando se alinea una IP con su máscara de subred correspondiente en binario, la parte de la dirección IP que coincide con la máscara de subred es el ID de red. La parte que coincide con los ceros es el ID del host Decimal Binario IP 193.17.17.205 11000001.00010001.00010001.11001101 Máscara 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000 ID de red 193.17.17.192 11000001.00010001.00010001.11000000 ID de host x.x.x.13 001101 Informática Básica Curso 2024/25 Máscara de red Otra representación para las máscaras de subred: Decimal Binario IP 192.168.5.23 11000000.10101000.00000101.00010111 Másc. 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000 192.168.5.23/24 Número de bits usados como máscara de red Informática Básica Curso 2024/25 ¿Cómo funciona IP con la máscara? Veremos dos ejemplos: Ejemplo 1: Comunicación entre dos equipos de la misma red. Ejemplo 2: Comunicación entre dos equipos en diferentes redes. Informática Básica Curso 2024/25 ¿Cómo funciona IP con la máscara? Ejemplo 1. A (192.168.5.23) quiere enviar un paquete a B (192.168.5.45) ○ ¿Están en la misma LAN? Decimal Binario IP A 192.168.5.23 11000000.10101000.00000101.00010111 Másc. 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000 IP B 192.168.5.45 11000000.10101000.00000101.00101100 SÍ: hay que averiguar la MAC de B (con ARP) y puede enviarse el paquete. Informática Básica Curso 2024/25 ¿Cómo funciona IP con la máscara? Ejemplo 2: A (192.168.5.23) quiere enviar un paquete a C (201.23.45.123) ○ ¿Están en la misma LAN? Decimal Binary IP A 192.168.5.23 11000000.10101000.00000101.00010111 Másc. 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000 IP C 201.23.45.123 10110110.11011101.00000011.00110111 NO: los dispositivos no están en la misma red. El paquete debe enviarse por la puerta de enlace predeterminada De la puerta de enlace se conoce la IP -> hay que obtener la MAC (con ARP) Informática Básica Curso 2024/25  58 ARP (Address Resolution Protocol) El protocolo de resolución de direcciones (ARP) es la forma en que las redes TCP/IP “averiguan” las direcciones MAC basándose en las direcciones IP de destino 192.168.0.7 192.168.0.10 00:00:1A:3E:1A:27 00:C0:81:00:FF:8C 1. ARP Request From 192.168.0.7 (00:00:1A:3E:1A:27) To 192.168.0.3 (FF:FF:FF:FF:FF:FF) 2. ARP Reply From 192.168.0.3 (00:E0:C9:23:11) To 192.168.0.7 (00:00:1A:3E:1A:27) Informática Básica Curso 2024/25 ¿Cómo realiza su función el protocolo ARP? 1. Asumiendo que el host que envía el mensaje (“A”) pertenece a la misma red IP del host destino del mensaje (“B”), “A” envía un broadcast Ethernet preguntando ¿Qué dirección MAC tiene el host con dirección IP_B? 2. Todos los dispositivos conectados a la LAN de “A” (incluyendo la interfaz del router “R” conectada a la red de “A”)) recibirán este broadcast. 3. “B” responderá (ARP reply) con su dirección MAC (MAC_B). “A” almacena IP_B / MAC_B en la cache ARP para facilitar las comunicaciones futuras. 4. Si “B” está en una red IP diferente, el broadcast Ethernet del punto 1 preguntará ¿Qué dirección MAC tiene el host con IP del default gateway? El router por defecto o “default gateway” responderá con su dirección MAC (MAC_R). “A” almacena IP_R / MAC_R en la cache ARP para facilitar las comunicaciones futuras. 5. El host A enviará el paquete IP al default Gateway, quíén lo reenviará a la red apropiada para alcanzar su destino final “B”. Este reenvío puede involucrar múltiples routers hasta alcanzar la red local de “B”. Informática Básica Curso 2024/25 ARP (Address Resolution Protocol) Averiguar la MAC de un equipo implica realizar una consulta que llega a todos los equipos de la LAN ○ Consume tiempo ○ Genera tráfico Para evitar preguntar constantemente la MAC de un equipo, cada equipo guarda en memoria aquellas IP que va “resolviendo”. Es decir, cada vez que averigua la MAC de un equipo, almacena el par (IP, MAC), para evitar tener que preguntarla de nuevo Esta memoria se llama caché ARP. ○ Los SOs proporcionan comandos para consultarla (ver práctica) Informática Básica Curso 2024/25 Direcciones IP estáticas y dinámicas Estáticas ○ Implican configurar en cada dispositivo toda la información necesaria Dirección IP Máscara de red Dirección IP de la Puerta de enlace (Default Gateway) Dirección IP del servidor DNS ○ Los cambios en la red pueden ser fuente de numerosos problemas Dinámicas ○ Se asignan mediante un servidor DHCP (Protocolo de Configuración Dinámica de Host o Dynamic Host Configuration Protocol) ○ Cada uno de los clientes se configuran mediante el uso del protocolo DHCP. Informática Básica Curso 2024/25 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) ¿Cómo funciona? ○ Necesita un servidor de DHCP en la LAN ○ Cliente pregunta: ¿algún servidor DHCP por ahí? ○ El servidor DHCP devuelve: Una IP que esté libre (del rango configurado) Máscara de red Dirección IP de la Puerta de enlace Dirección IP del servidor DNS ○ El cliente acepta la configuración ○ El servidor envía el acuse de recibo (ACK) Informática Básica Curso 2024/25 Direcciones IP especiales Direcciones de enlace local: ○ Rango: 169.254.0.0/16 ○ Permiten la comunicación única y exclusivamente con otros dispositivos que están en el mismo dominio de broadcast. ○ Se usan cuando no se le ha asignado una IP a una interfaz ni manualmente, ni por medio de un servidor DHCP. Direcciones APIPA (Entornos Microsoft) Informática Básica Curso 2024/25 Direcciones IP especiales Interfaz de loopback o de bucle de retorno: ○ Interfaz de red virtual (no está conectada a ningún otro dispositivo). ○ Suele tener asignada un IP de la red 127.0.0.0/8., rango usado para designar al propio dispositivo ○ La IP más comúnmente asignada es 127.0.0.1, también conocida como dirección de localhost ○ Es posible hacer ping a la interfaz de loopback para probar la configuración de TCP/IP en el host local Informática Básica Curso 2024/25 Direcciones IP especiales Direcciones privadas: ○ Rango: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (1 red clase A). 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (16 redes clase B). 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (256 redes clase C). ○ Permiten ahorrar direcciones públicas. ○ Los routers no las encaminan a través de la red pública y, por tanto, no permiten conectividad a través de Internet. ○ Cualquiera puede usar direcciones IP privadas, pero no son útiles para sistemas que tengan que acceder a Internet, salvo que se use NAT (Network Address Translation) Informática Básica Curso 2024/25  NAT (Network Address Translation) Mecanismo que permite que múltiples dispositivos con IP privada puedan acceder a Internet usando un conjunto reducido de direcciones IP públicas. Necesario, debido al agotamiento de direcciones IPv4. Un router NAT cambia la dirección de origen privada (y, normalmente, el puerto) en cada paquete de salida. Estas traducciones se almacenan en una tabla, para saber a donde enviar los paquetes de respuesta. Informática Básica Curso 2024/25 IPv6 Soluciona los siguientes problemas de IPv4: ○ Jerarquía Geográfica ○ Prioridad en el tráfico ○ Escasez de direcciones ○ Cabecera de longitud variable de la cabecera Cambio de direcciones de 32 bits a 128 bits (RFC 3587) ○ 24ae:0000:f2f3:0000:0000:0678:b3aa:6177/64 ○ 24ae:0:f2f3:0:0:678:b3aa:6177/64 ○ 24ae:0:f2f3::678:b3aa:6177/64 Loopback ::1 Tipos de tráfico: unicast, multicast y anycast, NO broadcast Más de 640 sextilliones de direcciones Direcciones Locales FE80::/10 ○ Mapeo de IPv4 ::ffff:0:0/96 10.0.0.1 -> ::ffff:0:0:A00:1 Informática Básica Curso 2024/25 Modelo OSI Informática Básica Curso 2024/25 Protocolos de transporte Un equipo puede enviar datos a otro, pero… ¿Cómo sabe el equipo receptor qué paquete tiene que pasar a cada aplicación (navegador, messenger, outlook, eMule, etc.)? ○ La dirección IP identifica el host pero no la aplicación específica ○ Se necesita el número de puerto IP+Puerto = SOCKET IP Origen+Puerto Origen / IP Destino+Puerto Destino Port = PAR DE SOCKETS Un par de sockets se representa como: 193.147.50.21:15535 / 193.144.48.60:80 En Internet hay dos protocolos fundamentales en la capa de transporte: ○ TCP (Orientado a Conexión) ○ UDP (No Orientado a Conexión) Informática Básica Curso 2024/25 Puertos Un puerto es un valor que permite identificar de forma única a cada uno de los procesos que emplean un mismo protocolo de transporte. ○ Rango: 0 a 65.535 Las aplicaciones “servidor” suelen tener puertos “fijos”, conocidos como puertos “well-known”, con valor 0-1024. Ejemplo: ○ HTTP 80 ○ HTTPS 443 ○ FTP 21 ○ SSH 22 ○ SMTP 25 Las aplicaciones “cliente” se ejecutan en puertos conocidos como puertos “dinámicos” o “efímeros”, con valor 1025-65535. ○ Más info en: http://www.iana.org/assignments/port-numbers Informática Básica Curso 2024/25 Protocolos de capa de transporte. TCP TCP (Transmission Control Protocol o Protocolo de Control de Transmisión) es un protocolo en el cual: ○ Dos equipos que quieren comunicarse, primero se saludan, a continuación intercambian información y finalmente se despiden ○ El receptor confirma que ha recibido la información con un OK o bien solicita que se le envíe de nuevo Es algo parecido a una conversación telefónica Se dice que es "orientado a conexión" y "fiable" Ejemplos de aplicaciones que utilizan TCP: navegador, lector de correo… Informática Básica Curso 2024/25 Transport protocols: UDP UDP (User Datagram Protocol o Protocolo de Datagrama de Usuario) es un protocolo en el cual ○ Un equipo envía un mensaje a otro y no se queda esperando respuesta (simplemente confía en que lo reciba o sencillamente no le importa) Es algo parecido a enviar una postal Se dice que es "no orientado a conexión" y "no fiable" La base de QUIC futura base de la web en sustitución de TCP Quick UDP Internet Connections Ejemplos de aplicaciones que utilizan UDP: DNS, algunos juegos on-line, VoIP, cualquier aplicación sensible a la latencia … Informática Básica Curso 2024/25 Nombres de dominio y DNS Los humanos manejamos nombres de dominio (e.g. www.google.com) no direcciones IP Cada nombre de dominio está relacionado con una IP: www.google.es 72.14.235.104 www.facebook.com 66.220.153.19 zipi.udc.es 193.144.48.30 zape.udc.es 193.147.40.100 Existen máquinas denominadas Servidor de Nombres de Dominio o DNS (de sus siglas en inglés Domain Name Server), que se encargan de realizar esta traducción Informática Básica Curso 2024/25 Nombres de dominio y DNS Un DNS recibe preguntas del tipo "Quién es www.google.com?" y responde cosas como "72.14.235.104“ Cada organización suele disponer de sus propios DNS: ○ DNS UDC: zipi.udc.es También hay organizaciones que ofrecen DNS públicos: ○ Google (IPv4) : 8.8.8.8 8.8.4.4 ○ OpenDNS (IPv4) : 208.67.222.222 208.67.220.220 ○ Cloudflares 1.1.1.1 1.0.0.1 ○ Norton Informática Básica Curso 2024/25 Modelo OSI Num Capa Unidad de Descripción intercambio 7 Aplicación APDU Provee de servicios generales (navegador, Cliente de correo, eMule, etc.) 6 Presentación PPDU Formateo de datos cómo compresión, cifrado, etc. 5 Sesión SPDU Administración de la sesión 4 Transporte Segmento/Datagrama Habilita el transporte de datos entre procesos end to end 3 Red paquete Enruta las unidades de información entre redes interconnectadas 2 Enlace Frame o Trama Habilita la comunicación entre dispositivos que comparten el medio físico 1 Físico bit Transmite un bit a través de un medio físico Informática Básica Curso 2024/25 Transmisión Real vs Transmisión Teórica Informática Básica Curso 2024/25 Modelo TCP/IP vs. Modelo OSI Informática Básica Curso 2024/25 ¿Qué tipo de modelo se muestra? ¿Cuál es la función que realizan los elementos hardware? 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