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La entrega del datagrama en IP no está garantizada porque ésta se puede retrasar, enrutar de manera incorrecta o mutilar al dividir y reensamblar los fragmentos del mensaje. Por otra parte, el IP no contiene suma de verificación para el contenido de datos del datagrama, solamente para la información del encabezado. En cuanto al ruteo (encaminamiento) este puede ser : Paso a paso a todos los nodos Mediante tablas de rutas estáticas o dinámicas
Figura 2. IP
TCP/IP VS MODELO OSI La familia de protocolos de Internet puede describirse por analogía con el modelo OSI (Open System Interconnection), que describe los niveles o capas de la pila de protocolos, aunque en la práctica no corresponde exactamente con el modelo en Internet. En una pila de protocolos, cada nivel soluciona una serie de problemas relacionados con la transmisión de datos, y proporciona un servicio bien definido a los niveles más altos. Los niveles superiores son los más cercanos al usuario y tratan con datos más abstractos, dejando a los niveles más bajos la labor de traducir los datos de forma que sean físicamente manipulables. El modelo de Internet fue diseñado como la solución a un problema práctico de ingeniería.
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El modelo OSI, en cambio, fue propuesto como una aproximación teórica y también como una primera fase en la evolución de las redes de ordenadores. Por lo tanto, el modelo OSI es más fácil de entender, pero el modelo TCP/IP es el que realmente se usa. Sirve de ayuda entender el modelo OSI antes de conocer TCP/IP, ya que se aplican los mismos principios, pero son más fáciles de entender en el modelo OSI. Los protocolos TCP/IP también también es un modelo dividido en capas, similar al modelo OSI. La diferencia fundamental es que mientras el modelo OSI posee siete capas, TCP/IP solo posee cuatro. Cada nivel en la arquitectura TCP/IP puede hacerse corresponder al modelo ISO-OSI mas genérico. Comparación de TCP/IP y el modelo OSI: La capa de host a red (host to network) corresponde a la capa física y a la capa de enlace de datos en el modelo OSI. La capa internet corresponde a la capa de red en el modelo OSI La capa de transporte corresponde a la capa de transporte en el modelo OSI La capa de aplicación corresponde a las capas de presentación, aplicación y sesión en el modelo OSI.
Figura 3. Correspondencia del modelo OSI con TCP/IP.
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Los protocolos TCP/I proveen dos servicios principales: Envió de paquetes no orientado a la conexión Transporte de flujo de datos en forma confiable. Los datos se dividen en pequeños bloques llamados paquetes antes de ser transmitidos a través de la red. El envio de paquetes no orientados a la conexión, asegura que cada paquete enviado a través de la red sea transmitido en forma separada, sea recibido por el receptor final, no necesariamente en la misma y reagrupados para formar el dato original. El transporte de flujo de datos en forma confiable garantiza el manejo de errores y procesos de recuperación en caso de un error. TCP/IP es un protocolo ampliamente utilizado por su c apacidad de: Conectar computadoras alrededor del mundo usando las direcciones IP(Internet Protocol) de las computadoras. Proveer un conjunto de protocolos estandarizados en el nivel de aplicación. Permitir la comunicación punto a punto (peer to peer), ya que facilita que ambos, el emisor y el receptor confirmen la recepción. Funcionar entre plataformas diferentes.
DIRECCIONAMIENTO TPC/IP Hasta el momento nos hemos referido con frecuencia a las direcciones IP, que son números de 32 bits que constituyen la dirección unívoca de todo dispositivo conectado a una red que funcione con el protocolo TCP/IP. Las direcciones IP se escriben mediante la denominada notación punto decimal, o de cuatro octetos. Con el fin de facilitar el manejo de las direcciones IP, los 32 bits se dividen en cuatro grupos de 8 bits cada uno, y cada uno de estos bytes se traduce a su equivalente en decimal. De cada conversión resulta un número comprendido entre 0 y 255. Estos cuatro números se escriben separados entre sí por un punto. Las direcciones IP proporcionan dos datos: el número de red y el número de host . Para que un sistema pueda transmitir datos debe determinar con claridad la dirección destino de red y host, además de poder informar al resto de sistemas de cuál es su propia dirección de red y host .
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El protocolo TCP usa además números de puerto (números de 16 bits para un total de 6500) para identificar los servicios. Los números de puertos de 0 a 1023 están reservados
LA DIRECCIÓN IP: Son los códigos numéricos, únicos que identifican a los ordenadores que se conectan a la red internet que usa el protocolo IP. Este protocolo en su versión (v4) usa números binarios de 32 bits para asignar las direcciones de “fuente” y „destino‟ , representado con una secuencia de 4 números de 8 bits cada uno
de ellos separados por puntos, cada uno de los cuales varía entre o y 255. Con una nueva versión de protocolo la IP V6 el rango de direcciones se amplia, contando con 128 bits, en lugar de 32. La dirección IP identifica la localización de un sistema en la red. Equivale a una dirección de una calle y número de portal. Es decir, es única. No pueden existir en la misma ciudad dos calles con el mismo nombre y números de portal. Cada dirección IP tiene dos partes. Una de ellas, identifica a la RED y la otra identifica a la maquina dentro de esa red. Todas las maquinas que pertenecen a la misma red requieren el mismo número de RED el cual debe ser además único en Internet. El número de máquina, identifica a una workstation, servidor, router o cualquier otra máquina TCP/IP dentro de la red. El número de maquina (número de host) debe ser único para esa red. Cada host TCP/IP, por tanto, queda identificado por una dirección IP que debe ser única
CLASES DE DIRECCIONES IP Clase A: En esta clase se reserva el primer grupo a la identificación de la red, quedando los tres siguientes para identificar los diferentes host. Los rangos de esta clase están comprendidos entre 1.0.0.0 y 127.255.255.255. Actualmente la ICANN asigna redes de este grupo a gobiernos de todo el mundo, aunque hay algunas grandes empresas que tienen asignadas IP's de esta clase. Clase B: En esta clase se reservan los dos primeros grupos a la identificación de la red, quedando los dos siguientes para identificar los diferentes host. Los rangos de esta clase están comprendidos entre 128.0.0.0 y 191.255.255.255. Actualmente la ICANN asigna redes de este grupo a grandes y medianas empresas.
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Clase C: En esta clase se reservan los tres primeros grupos a la identificación de la red, quedando el último para identificar los diferentes hosts. Los rangos de esta clase están comprendidos entre 192.0.0.0 y 223.255.255.255. Actualmente la ICANN asigna redes de este grupo a aquellos que lo solicitan. CÓMO OBTENER UNA DIRECCIÓN IP E IDENTIFICACIÓN DE HOST Un host de red necesita obtener una dirección exclusiva a nivel global para poder funcionar en Internet. La dirección MAC o física que posee el host sólo tiene alcance local, para identificar el host dentro de la red del área local. Como es una dirección de Capa 2, el Router no la utiliza para realizar transmisiones fuera de la LAN. Las direcciones IP son las direcciones que más frecuentemente se utilizan en las comunicaciones en la Internet. Este protocolo es un esquema de direccionamiento jerárquico que permite que las direcciones individuales se asocien en forma conjunta y sean tratadas como grupos. Estos grupos de direcciones posibilitan una eficiente transferencia de datos a través de la Internet. Los administradores de redes utilizan dos métodos para asignar las direcciones IP. Estos métodos son el estático y el dinámico. Independientemente del esquema de direccionamiento elegido, no es posible tener dos interfaces con la misma dirección IP. Dos hosts con la misma dirección IP pueden generar conflictos que hacen que ambos no puedan operar correctamente.
Las direcciones se pueden clasificar en:
DIRECCIONES IP PÚBLICAS: Son visibles en todo Internet. Un ordenador con una IP pública es accesible (visible) desde cualquier otro ordenador conectado a Internet. Para conectarse a Internet es necesario tener una dirección IP pública. Estas direcciones son asignadas en Europa por RIPE que cede parte del direccionamiento disponible a ISPs y organizaciones. DIRECCIONES IP PRIVADAS (RESERVADAS): Son visibles únicamente por otros hosts de su propia red o de otras redes privadas interconectadas por routers. Se utilizan en las empresas para los puestos de trabajo. Los ordenadores con direcciones IP privadas pueden salir a Internet por medio de un router (o proxy) que tenga una IP pública. Sin embargo, desde Internet no se puede acceder a ordenadores con direcciones IP privadas.
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MASCARA DE RED La máscara de red es una combinación de bits que sirve para delimitar el ámbito de una red de computadoras. Su función es indicar a los dispositivos qué parte de la dirección IP es el número de la red, incluyendo la subred, y qué parte es la correspondiente al host. La máscara de red es un número con el formato de una dirección IP que nos sirve para distinguir cuando una máquina determinada pertenece a una subred dada, con lo que podemos averiguar si dos máquinas están o no en la misma subred IP. En formato binario todas las máscaras de red tienen los "1" agrupados a la izquierda y los "0" a la derecha. Funcionamiento: Básicamente, mediante la máscara de red una computadora (principalmente la puerta de enlace, router...) podrá saber si debe enviar los datos dentro o fuera de las redes. Por ejemplo, si el router tiene la ip 192.168.1.1 y máscara de red 255.255.255.0, entiende que todo lo que se envía a una IP que empiece por 192.168.1 va para la red local y todo lo que va a otras ips, para fuera (internet, otra red local mayor...). Supongamos que tenemos un rango de direcciones IP desde 10.0.0.0 hasta 10.255.255.255. Si todas ellas formaran parte de la misma red, su máscara de red sería: 255.0.0.0. También se puede escribir como 10.0.0.0/8 Como la máscara consiste en una seguidilla de unos consecutivos, y luego ceros (si los hay), los números permitidos para representar la secuencia son los siguientes: 0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, y 255. La representación utilizada se define colocando en 1 todos los bits de red (máscara natural) y en el caso de subredes, se coloca en 1 los bits de red y los bits de host usados por las subredes. Así, en esta forma de representación (10.0.0.0/8) el 8 sería la cantidad de bits puestos a 1 que contiene la máscara en binario, comenzando desde la izquierda. Para el ejemplo dado (/8), sería 11111111.00000000.00000000.00000000 y en su representación en decimal sería 255.0.0.0. Una máscara de red representada en binario son 4 octetos de bits (11111111.11111111.11111111.11111111). Ejemplo 8bit x 4 octetos = 32 bit. (11111111.11111111.11111111.11111111 = 255.255.255.255) 8bit x 3 octetos = 24 bit. (11111111.11111111.11111111.00000000 = 255.255.255.0) 8bit x 2 octetos = 16 bit. (11111111.11111111.00000000.00000000 = 255.255.0.0) 8bit x 1 octetos = 8 bit. (11111111.00000000.00000000.00000000 = 255.0.0.0)
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En el ejemplo 10.0.0.0/8, según lo explicado anteriormente, indicaría que la máscara de red es 255.0.0.0 Las máscaras de redes, se utilizan como validación de direcciones realizando una operación AND lógica entre la dirección IP y la máscara para validar al equipo cosa que permite realizar una verificación de la dirección de la Red y con un OR y la máscara negada se obtiene la dirección del broadcasting.
CLASES DE REDES CLASE A B C
RANGO Nº DE REDES Nº DE HOST MASCARA DE RED 1.0.0.0 A 126 16.777.214 255.0.0.0 127.0.0.0 128.0.0.0 A 16.384 65.534 255.255.0.0 191.255.0.0 192.0.0.0 A 2.097.152 254 255.255.255.0 223.255.255.0 Tabla 1. Cuadro clases de RED según Rango
CARACTERÍSTICAS: En la red de clase A el primer octeto identifica a la red los tres octetos restantes, 24 bit se asignan l los distintos hosts. En la red clase B en este caso la red se identifica mediante los dos primeros octetos dejando los otros dos octetos 16 bit para asignar a los hosts. En la red de clase C son los tres primeros octetos los que identifican a la red, dejando un único octeto 8 bit para asignar a los hosts. En todos los tres casos A, B, C, la dirección IP que tiene su parte de hosts a unos sirve para comunicar con todos los hosts de la red en la que se ubica. Se denomina dirección de broadcast, así para las distintas clases la dirección de broadcast. A= 1.255.255.255 B= 1.1.255.255 C= 1.1.1.255
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LOS PUERTOS En el protocolo TCP/IP un puerto es la ubicación en un ordenador que permite la entrada y salida de información, por ejemplo: muchos programas que se utilizan en red por ejemplo los programas para servidor web utilizan un puerto determinado. Este puerto se determina con un número desde 0 hasta el 65535, por ejemplo los servidores web utilizan el puerto 80, el FTP el puerto 21, los servidores de correo el puerto 25, etc… TCP usa el concepto de número de puerto para identificar a las aplicaciones emisoras y receptoras. Cada lado de la conexión TCP tiene asociado un número de puerto (de 16 bits sin signo, con lo que existen 65536 puertos posibles) asignado por la aplicación emisora o receptora. Los puertos son clasificados en tres categorías: bien conocidos, registrados y dinámicos/privados. Los puertos bien conocidos son asignados por la Internet Assigned Numbers Authority (IANA), van del 0 al 1023 y son usados normalmente por el sistema o por procesos con privilegios. Las aplicaciones que usan este tipo de puertos son ejecutadas como servidores y se quedan a la escucha de conexiones. Algunos ejemplos son: FTP (21), SSH (22), Telnet (23), SMTP (25) y HTTP (80). Los puertos registrados son normalmente empleados por las aplicaciones de usuario de forma temporal cuando conectan con los servidores, pero también pueden representar servicios que hayan sido registrados por un tercero (rango de puertos registrados: 1024 al 49151). Los puertos dinámicos/privados también pueden ser usados por las aplicaciones de usuario, pero este caso es menos común. Los puertos dinámicos/privados no tienen significado fuera de la conexión TCP en la que fueron usados (rango de puertos dinámicos/privados: 49152 al 65535, recordemos que el rango total de 2 elevado a la potencia 16, cubre 65536 números, del 0 al 65535)
NIC: Network Interface Card o mejor conocida como tarjeta de red es el dispositivo que permite la comunicación entre dos o más computadoras, el adaptador de red (NIC) que más se utiliza es el Ethernet utilizado con una interfaz o conector RJ-45. Router: El router conocido también como enrutador o encaminador de paquetes es un dispositivo que permite enviar paquetes de datos de una red a otra cómo se muestra en la siguiente imagen (Según el modelo OSI): Switch: Un switch es un dispositivo que permite interconectar dos o más segmentos de red de manera similar a los puentes de red pasando los datos de acuerdo a la dirección MAC.
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Estos se utilizan cuando se quiere conectar múltiples redes, transformándolas en una sola.
HUB: Un HUB es un dispositivo que permite centralizar el cableado de una red y así poder ampliarla, en otras palabras el HUB recibe una señal y este repite esa señal por todos sus puertos. El HUB también es conocido como concentrador. La diferencia entre HUB, ROUTER y SWITCH es que el router trabaja en la capa tres (OSI) es decir con IP, cada máquina necesita tener una IP asignada para poder acceder al router, el switch trabaja en la capa 2, incluye la dirección MAC y el hub es simplemente una extensión la funcionalidad de la red. Diversos programas TCP/IP pueden ejecutarse simultáneamente en Internet (por ejemplo, pueden abrirse diferentes navegadores de manera simultánea o navegar por páginas HTML mientras se descarga un archivo de un FTP). Cada uno de estos programas funciona con un protocolo. A veces el equipo debe poder distinguir las diferentes fuentes de datos. Por lo tanto, para facilitar este proceso, a cada una de estas aplicaciones puede serle asignada una dirección única en equipo, codificada en 16 bits: un puerto (por consiguiente, la combinación de dirección IP + puerto es una dirección única en el mundo denominada socket). De esta manera, la dirección IP sirve para identificar de manera única un equipo en la red mientras que el número de puerto especifica la aplicación a la que se dirigen los datos. Así, cuando el equipo recibe información que va dirigida a un puerto, los datos se envían a la aplicación relacionada. Si se trata de una solicitud enviada a la aplicación, la aplicación se denomina aplicación servidor. Si se trata de una respuesta, entonces hablamos de una aplicación cliente
NÚMEROS DE PUERTOS En las redes que utilizan los protocolos TCP/IP cuando un programa cliente necesita de un servicio particular de un servidor, además del tipo de servicio y localización del servidor, debe indicar el puerto por el que se establecerá la conexión. En este sentido, un puerto es un extremo de una conexión lógica .Los puertos se indican por números, y cuando los servicios se refieren a la Web, van incluidos en la sintaxis de la mayoría de las ULRs .Para que sea posible utilizar un servicio de un servidor es necesario que el puerto correspondiente del servidor sea el correcto y que esté habilitado. El sistema se
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comprende mejor considerando que cada paquete de una conexión TCP/IP tiene una cabecera con los siguientes datos: Dirección IP de origen (4 bytes) Puerto TCP o UDP de origen (2 bytes) Dirección IP de destino (4 bytes) Puerto TCP o UDP de destino (2 bytes) La asignación de puertos permite que una máquina pueda establecer simultáneamente diversas conexiones TCP/IP con máquinas distintas, ya que todos los paquetes que se reciben tienen la misma dirección IP, pero van dirigidos a puertos diferentes. También que una máquina pueda establecer simultáneamente diversas comunicaciones TCP/IP con otra utilizando puertos distintos para cada conexión. Como se ha indicado, los números de puerto se indican mediante una palabra de 2 bytes (16 bits), por lo que el rango de valores es de 2 16 (0 a 65535) y en principio una aplicación puede utilizar cualquier número dentro del rango. Sin embargo, con el fin de unificar criterios en cuanto a los puertos que utilizarían las aplicaciones de Internet, la IANA realizó una asignación de los números disponibles en tres categorías: Puertos bien conocidos ("Well known ports"), comprendidos entre 0 y 1023. Estos 1024 (210) puertos pueden ser representados con 10 bits y son reservados para servicios conocidos. Puertos registrados ("Registered ports"). 48127 puertos comprendidos entre 1024 y 49151.
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