La Capa de Transporte
La divisin de los datos en partes pequeas y el envo de estas
partes desde el origen hacia el destino permiten que se puedan
entrelazar (multiplexar) distintas comunicaciones en la misma red.
La segmentacin de los datos, que cumple con los protocolos de la
capa de Transporte, proporciona los medios para enviar y recibir
datos cuando se ejecutan varias aplicaciones de manera concurrente
en una computadora. Sin segmentacin, slo una aplicacin, la stream
de vdeo por ejemplo, podra recibir datos. No se podran recibir
correos electrnicos, chats ni mensajes instantneos ni visualizar
pginas Web y ver un vdeo al mismo tiempo.En la capa de Transporte,
cada conjunto de secciones en particular que fluyen desde una
aplicacin de origen a una de destino se conoce como
conversacin.Para identificar todos los segmentos de datos, la capa
de Transporte agrega un encabezado a la seccin que contiene datos
binarios. Este encabezado contiene campos de bits. Son los valores
de estos campos los que permiten que los distintos protocolos de la
capa de Transporte lleven a cabo las diversas funciones.
Las funciones principales especificadas por todos los protocolos
de la capa de Transporte incluyen:Segmentacin y reensamblaje: La
mayora de las redes poseen una limitacin en cuanto a la cantidad de
datos que pueden incluirse en una nica PDU (Unidad de datos del
protocolo). La capa de Transporte divide los datos de aplicacin en
bloques de datos de un tamao adecuado. En el destino, la capa de
Transporte reensambla los datos antes de enviarlos a la aplicacin o
servicio de destino.Multiplexacin de conversaciones: Pueden existir
varias aplicaciones o servicios ejecutndose en cada host de la red.
A cada una de estas aplicaciones o servicios se les asigna una
direccin conocida como puerto para que la capa de Transporte pueda
determinar con qu aplicacin o servicio se identifican los
datos.Adems de utilizar la informacin contenida en los encabezados
para las funciones bsicas de segmentacin y reensamblaje de datos,
algunos protocolos de la capa de Transporte proveen: conversaciones
orientadas a la conexin, entrega confiable, reconstruccin ordenada
de datos, y control del flujo.
La Autoridad de nmeros asignados de Internet (IANA) asigna
nmeros de puerto. IANA es un organismo de estndares responsable de
la asignacin de varias normas de direccionamiento.Existen distintos
tipos de nmeros de puerto:Puertos bien conocidos (Nmeros del 0 al
1023): estos nmeros se reservan para servicios y aplicaciones. Por
lo general, se utilizan para aplicaciones como HTTP (servidor Web),
POP3/SMTP (servidor de e-mail) y Telnet. Al definir estos puertos
conocidos para las aplicaciones del servidor, las aplicaciones del
cliente pueden ser programadas para solicitar una conexin a un
puerto especfico y su servicio asociado.Puertos Registrados (Nmeros
1024 al 49151): estos nmeros de puertos estn asignados a procesos o
aplicaciones del usuario. Estos procesos son principalmente
aplicaciones individuales que el usuario elige instalar en lugar de
aplicaciones comunes que recibira un puerto bien conocido. Cuando
no se utilizan para un recurso del servidor, estos puertos tambin
pueden utilizarse si un usuario los selecciona de manera dinmica
como puerto de origen.
Puertos dinmicos o privados (Nmeros del 49152 al 65535): tambin
conocidos como puertos efmeros, suelen asignarse de manera dinmica
a aplicaciones de cliente cuando se inicia una conexin. No es muy
comn que un cliente se conecte a un servicio utilizando un puerto
dinmico o privado (aunque algunos programas que comparten archivos
punto a punto lo hacen).
La Capa de RedLa Capa de red o Capa 3 de OSI provee servicios
para intercambiar secciones de datos individuales a travs de la red
entre dispositivos finales identificados. Para realizar este
transporte de extremo a extremo la Capa 3 utiliza cuatro procesos
bsicos: direccionamiento, encapsulamiento, enrutamiento , y
desencapsulamiento.Protocolos de capa de Red
Los protocolos implementados en la capa de Red que llevan datos
del usuario son: versin 4 del Protocolo de Internet (IPv4), versin
6 del Protocolo de Internet (IPv6), intetercambio Novell de
paquetes de internetwork (IPX), AppleTalk, y servicio de red sin
conexin (CLNS/DECNet).El Protocolo de Internet (IPv4 y IPv6) es el
protocolo de transporte de datos de la capa 3 ms ampliamente
utilizado y ser el tema de este curso. Los dems protocolos no sern
abordados en profundidad.El Protocolo de Internet fue diseado como
un protocolo con bajo costo. Provee slo las funciones necesarias
para enviar un paquete desde un origen a un destino a travs de un
sistema interconectado de redes. El protocolo no fue diseado para
rastrear ni administrar el flujo de paquetes. Estas funciones son
realizadas por otros protocolos en otras capas.
Caractersticas bsicas de IPv4: Sin conexin: No establece conexin
antes de enviar los paquetes de datos. Mximo esfuerzo (no
confiable): No se usan encabezados para garantizar la entrega de
paquetes. Medios independientes: Operan independientemente del
medio que lleva los datos.
No confiable significa simplemente que IP no tiene la capacidad
de administrar ni recuperar paquetes no entregados o corruptos.Como
los protocolos en otras capas pueden administrar la confiabilidad,
se le permite a IP funcionar con mucha eficiencia en la capa de
Red.
Direccionamiento IP
Configuracin Bsica de Router.Cuando se configura un router, se
realizan ciertas tareas bsicas, tales como: Denominar el router
Configurar contraseas Configurar interfaces Configurar un mensaje
Guardar los cambios realizados en un router Verificar la
configuracin bsica y las operaciones del routerLa primera peticin
de entrada aparece en el modo usuario. El modo usuario deja ver el
estado del router, pero no permite modificar su configuracin. Segn
su utilizacin en el modo usuario, no se debe confundir el trmino
"usuario" con los usuarios de la red. El modo usuario est destinado
a tcnicos, operadores e ingenieros de red que tienen la
responsabilidad de configurar los dispositivos de red.Router>El
comando enable se usa para ingresar al Modo EXEC privilegiado. Este
modo permite al usuario realizar cambios de configuracin en el
router. En este modo, la peticin de entrada del router cambiar de
">" a un "#".Router>enableRouter#Nombres de host y
contraseasLa figura muestra la sintaxis del comando de configuracin
bsica de router utilizada para configurar R1 en el siguiente
ejemplo. En primer lugar, entre al modo de configuracin
global.Router#config t
Configuracin de las interfaces del router
R1(config)#interface Serial0/0/0R1(config-if)#ip address
192.168.2.1 255.255.255.0Router(config-if)#description
Ciruit#VBN32696-123 (help
desk:1-800-555-1234)R1(config-if)#description Link to
R2Router(config-if)#no shutdown
Nota: cuando se realiza el cableado de un enlace serial punto a
punto en nuestro entorno de laboratorio, se coloca la marca DTE en
un extremo del cable y la marca DCE en el otro extremo. El router
que tiene el extremo DCE del cable conectado a su interfaz serial
necesitar la configuracin del comando adicional clock rate en esa
interfaz serial. R1(config-if)#clock rate 64000
Se deben repetir los comandos de configuracin de interfaz en
todas las otras interfaces que requieran configuracin. En el
ejemplo de topologa, se debe configurar la interfaz
FastEthernet.
R1(config)#interface FastEthernet0/0R1(config-if)#ip address
192.168.1.1 255.255.255.0R1(config-if)#description R1
LANR1(config-if)#no shutdown
Cada interfaz pertenece a una red diferenteEn este punto,
observe que cada interfaz debe pertenecer a una red diferente.
Aunque el IOS permite configurar una direccin IP desde la misma red
en dos interfaces diferentes, el router no activar la segunda
interfaz. R1(config)#interface FastEthernet0/1R1(config-if)#ip
address 192.168.1.2 255.255.255.0192.168.1.0 overlaps with
FastEthernet0/0Si el usuario intenta habilitar la interfaz con el
comando no shutdown, aparece un segundo mensaje de error.
RuteoUna ruta para paquetes para destinos remotos se agrega
usando la direccin de gateway por defecto como el siguiente salto.
Aunque usualmente no se hace, un host puede tener tambin rutas
agregadas manualmente a travs de configuraciones.Al igual que los
dispositivos finales, los routers tambin agregan rutas para las
redes conectadas a su tabla de enrutamiento. Cuando se configura
una interfaz de router con una direccin IP y una mscara de subred,
la interfaz se vuelve parte de esa red. La tabla de enrutamiento
ahora incluye esa red como red directamente conectada. Todas las
otras rutas, sin embargo, deben ser configuradas o adquiridas por
medio del protocolo de enrutamiento. Para reenviar un paquete, el
router debe saber dnde enviarlo. Esta informacin est disponible
como rutas en una tabla de enrutamiento.La tabla de enrutamiento
almacena la informacin sobre las redes conectadas y remotas. Las
redes conectadas est directamente adjuntas a una de las interfaces
del router. Estas interfaces son los gateways para los hosts en las
diferentes redes locales. Las redes remotas son redes que no estn
conectadas directamente al router. Las rutas a esas redes se pueden
configurar manualmente en el router por el administrador de red o
aprendidas automticamente utilizando protocolos de enrutamiento
dinmico.
Los routers en una tabla de enrutamiento tienen tres
caractersticas principales: red de destino, prximo salto, y
mtrica.El router combina la direccin de destino en el encabezado
del paquete con la red de destino de una ruta en la tabla de
enrutamiento y enva el paquete al router del prximo salto
especificado por esa ruta. Si hay dos o ms rutas posibles hacia el
mismo destino, se utiliza la mtrica para decidir qu ruta aparece en
la tabla de enrutamiento.Como se muestra en la figura, la tabla de
enrutamiento en un router Cisco puede ser analizada con el comando
show ip route.
Ruta defaultUn router puede ser configurado para que tenga una
ruta default. Una ruta default es una ruta que coincida con todas
las redes de destino. En redes IPv4 se usa la direccin 0.0.0.0 para
este propsito. La ruta default se usa para enviar paquetes para los
que no hay entrada en la tabla de enrutamiento para la red de
destino. Los paquetes con una direccin de red de destino que no
combinan con una ruta ms especfica en la tabla de enrutamiento son
enviados al router del prximo salto asociados con la ruta por
defecto.
El enrutamiento se hace paquete por paquete y salto por salto.
Cada paquete es tratado de manera independiente en cada router a lo
largo de la ruta. En cada salto, el router analiza la direccin IP
de destino para cada paquete y luego controla la tabla de
enrutamiento para reenviar informacin.El router har una de tres
cosas con el paquete: Envelo al router del prximo salto Envelo al
host de destino DescrteloRuteo EstticoLas rutas a redes remotas con
los siguientes saltos asociados se pueden configurar manualmente en
el router. Esto se conoce como enrutamiento esttico. Una ruta
default tambin puede ser configurada estticamente.Si el router est
conectado a otros routers, se requiere conocimiento de la
estructura de internetworking. Para asegurarse de que los paquetes
estn enrutados para utilizar los mejores posibles siguientes
saltos, cada red de destino necesita tener una ruta o una ruta
default configurada. Como los paquetes son reenviados en cada
salto, cada router debe estar configurado con rutas estticas hacia
los siguientes saltos que reflejan su ubicacin en la
internetwork.Adems, si la estructura de internetwork cambia o si se
dispone de nuevas redes, estos cambios tienen que actualizarse
manualmente en cada router. Si no se realiza la actualizacin
peridica, la informacin de enrutamiento puede ser incompleta e
inadecuada, causando demoras y posibles prdidas de paquetes.
Una ruta esttica incluye la direccin de red y la mscara de
subred de la red remota, junto con la direccin IP del router del
siguiente salto o la interfaz de salida. Las rutas estticas se
indican con el cdigo S en la tabla de enrutamiento, como se muestra
en la figura.Cundo usar rutas estticas
Las rutas estticas se deben usar en los siguientes casos:Una red
est compuesta por unos pocos routers solamente. En tal caso, el uso
de un protocolo de enrutamiento dinmico no representa ningn
beneficio sustancial. Por el contrario, el enrutamiento dinmico
agrega ms sobrecarga administrativa.Una red se conecta a Internet
solamente a travs de un nico ISP. No es necesario usar un protocolo
de enrutamiento dinmico a travs de este enlace porque el ISP
representa el nico punto de salida hacia Internet.Una red extensa
est configurada con una topologa hub-and-spoke. Una topologa
hub-and-spoke comprende una ubicacin central (el hub) y mltiples
ubicaciones de sucursales (spokes), donde cada spoke tiene
solamente una conexin al hub. El uso del enrutamiento dinmico sera
innecesario porque cada sucursal tiene un nico camino hacia un
destino determinado, a travs de la ubicacin central.
Ejemplo completo
Ruteo DinmicoAunque es esencial que todos los routers en una
internetwork posean conocimiento actualizado, no siempre es
factible mantener la tabla de enrutamiento por configuracin esttica
manual. Por eso, se utilizan los protocolos de enrutamiento
dinmico. Los protocolos de enrutamiento son un conjunto de reglas
por las que los routers comparten dinmicamente su informacin de
enrutamiento. Como los routers advierten los cambios en las redes
para las que actan como gateway, o los cambios en enlaces entre
routers, esta informacin pasa a otros routers. Cuando un router
recibe informacin sobre rutas nuevas o modificadas, actualiza su
propia tabla de enrutamiento y, a su vez, pasa la informacin a
otros routers. De esta manera, todos los routers cuentan con tablas
de enrutamiento actualizadas dinmicamente y pueden aprender sobre
las rutas a redes remotas en las que se necesitan muchos saltos
para llegar. La figura muestra un ejemplo de rutas que comparten un
router.Entre los protocolos de enrutamiento comunes se incluyen:
protocolo de informacin de enrutamiento (RIP), protocolo de
enrutamiento de gateway interior mejorado (EIGRP), y Open Shortest
Path First (OSPF).
Aunque los protocolos de enrutamiento proveen routers con tablas
de enrutamiento actualizadas, existen costos. Primero, el
intercambio de la informacin de la ruta agrega una sobrecarga que
consume el ancho de banda de la red. Esta sobrecarga puede ser un
problema, particularmente para los enlaces del ancho de banda entre
routers. Segundo, la informacin de la ruta que recibe un router es
procesada extensamente por protocolos como EIGRP y OSPF para hacer
las entradas a las tablas de enrutamiento. Esto significa que los
routers que emplean estos protocolos deben tener suficiente
capacidad de procesamiento como para implementar los algoritmos del
protocolo para realizar el enrutamiento oportuno del paquete y
enviarlo.El enrutamiento esttico no produce sobrecarga de la red ni
ubica entradas dinmicamente en la tabla de enrutamiento; el router
no necesita ningn tipo de procesamiento. El costo para un
enrutamiento esttico es administrativo, la configuracin manual y el
mantenimiento de la tabla de enrutamiento aseguran un enrutamiento
eficiente y efectivo.En muchas internetworks, la combinacin de
rutas estticas, dinmicas y default se usa para proveer las rutas
necesarias.El propsito de un protocolo de enrutamiento incluye:
Descubrir redes remotas Mantener la informacin de enrutamiento
actualizada Escoger el mejor camino hacia las redes de destino
Poder encontrar un mejor camino nuevo si la ruta actual deja de
estar disponibleEn general, las operaciones de un protocolo de
enrutamiento dinmico pueden describirse de la siguiente manera: El
router enva y recibe mensajes de enrutamiento en sus interfaces. El
router comparte mensajes de enrutamiento e informacin de
enrutamiento con otros routers que estn usando el mismo protocolo
de enrutamiento. Los routers intercambian informacin de
enrutamiento para obtener informacin sobre redes remotas. Cuando un
router detecta un cambio de topologa, el protocolo de enrutamiento
puede anunciar este cambio a otros routers.
Clasificacin de protocolos de enrutamiento dinmicoLos protocolos
de enrutamiento se pueden clasificar en diferentes grupos segn sus
caractersticas. Los protocolos de enrutamiento que se usan con ms
frecuencia son:RIP: un protocolo de enrutamiento interior vector
distancia IGRP: el enrutamiento interior vector distancia
desarrollado por Cisco (en desuso desde el IOS 12.2 y versiones
posteriores)OSPF: un protocolo de enrutamiento interior de
link-state IS-IS: un protocolo de enrutamiento interior de
link-stateEIGRP: el protocolo avanzado de enrutamiento interior
vector distancia desarrollado por CiscoBGP: un protocolo de
enrutamiento exterior vector ruta"Vector distancia" significa que
las rutas se publican como vectores de distancia y direccin. La
distancia se define en trminos de una mtrica como el conteo de
saltos y la direccin es simplemente el router del siguiente salto o
la interfaz de salida. Los protocolos vector distancia generalmente
usan el algoritmo Bellman-Ford para la determinacin del mejor
camino.Los protocolos vector distancia funcionan mejor en
situaciones donde: la red es simple y plana y no requiere de un
diseo jerrquico especial, los administradores no tienen suficientes
conocimientos como para configurar protocolos de link-state y
resolver problemas en ellos, se estn implementando tipos de redes
especficos, como las redes hub-and-spoke y los peores tiempos de
convergencia en una red no son motivo de preocupacin.A diferencia
de la operacin del protocolo de enrutamiento vector distancia, un
router configurado con un protocolo de enrutamiento de link-state
puede crear una "vista completa" o topologa de la red al reunir
informacin proveniente de todos los dems routers. El uso de un
protocolo de enrutamiento de link-state es como tener un mapa
completo de la topologa de la red. Los letreros a lo largo de la
ruta desde el origen al destino no son necesarios, porque todos los
routers de link-state usan un "mapa" idntico de la red. Un router
de link-state usa la informacin de link-state para crear un mapa de
la topologa y seleccionar el mejor camino hacia todas las redes de
destino en la topologa.Las mtricas utilizadas en los protocolos de
enrutamiento IP incluyen:Conteo de saltos: una mtrica simple que
cuenta la cantidad de routers que un paquete tiene que
atravesar.Ancho de banda: influye en la seleccin de rutas al
preferir la ruta con el ancho de banda ms alto.Carga: considera la
utilizacin de trfico de un enlace determinado.Retardo: considera el
tiempo que tarda un paquete en atravesar una ruta.Confiabilidad:
evala la probabilidad de una falla de enlace calculada a partir del
conteo de errores de la interfaz o las fallas de enlace
previas.Costo: un valor determinado ya sea por el Cisco IOS o por
el administrador de red para indicar la preferencia de una ruta. El
costo puede representar una mtrica, una combinacin de las mismas o
una poltica.Las mtricas de cada protocolo de enrutamiento son:RIP:
conteo de saltos; el mejor camino se elige teniendo en cuenta la
ruta con la menor cantidad de saltos.IGRP y EIGRP: ancho de banda,
retardo, confiabilidad y carga; el mejor camino se elige segn la
ruta con el valor de mtrica compuesto ms bajo calculado a partir de
estos mltiples parmetros. De manera predeterminada, slo se usan el
ancho de banda y el retardo. IS-IS y OSPF: costo; el mejor camino
se elige segn la ruta con el costo ms bajo. La implementacin de
OSPF de Cisco usa el ancho de banda.Sumarizacin y CIDR.La
sumarizacin de ruta, tambin conocida como agregacin de rutas, es el
proceso de publicar un conjunto de direcciones contiguas como una
nica direccin con una mscara de subred ms corta y menos especfica.
CIDR (Enrutamiento entre dominios sin clase) es una forma de
sumarizacin de ruta y es sinnimo del trmino creacin de superredes.
RIPv1 resume las subredes en una nica direccin con clase de red
principal cuando enva la actualizacin de RIPv1 de una interfaz que
pertenece a otra red principal. Por ejemplo, RIPv1 resumir las
subredes 10.0.0.0/24 (de 10.0.0.0/24 a 10.255.255.0/24) como
10.0.0.0/8. CIDR ignora la limitacin de los bordes con clase y
permite la sumarizacin con las mscaras que son menores que las de
la mscara con clase predeterminada. Este tipo de sumarizacin ayuda
a reducir la cantidad de entradas en las actualizaciones de
enrutamiento y disminuye la cantidad de entradas en las tablas de
enrutamiento locales. Reduce, adems, el uso del ancho de banda para
las actualizaciones de enrutamiento y acelera las bsquedas en las
tablas de enrutamiento.
RIP Versin 2 (RIPv2).RIPv2 se define en RFC 1723. Al igual que
la versin 1, RIPv2 se encapsula en un segmento UDP mediante el
puerto 520 y puede transportar hasta 25 rutas. Si bien RIPv2 tiene
el mismo formato de mensaje bsico que RIPv1, se agregan dos
extensiones importantes. La primera extensin en el formato de
mensaje de RIPv2 es el campo de la mscara de subred que permite que
una mscara de 32 bits se incluya en la entrada de ruta de RIP. Como
resultado, el router receptor ya no depende de la mscara de subred
de la interfaz entrante ni de la mscara con clase al determinar la
mscara de subred para una ruta.La segunda extensin importante para
el formato de mensaje de RIPv2 es la adicin de la direccin de
siguiente salto. La direccin del siguiente salto se usa para
identificar una direccin de siguiente salto mejor que la direccin
del router emisor, si es que existe. Si el campo se establece todo
en ceros (0.0.0.0), la direccin del router emisor es la mejor
direccin del siguiente salto. La informacin detallada sobre cmo se
usa la direccin del siguiente salto se encuentra ms all del alcance
de este curso. Sin embargo, puede encontrar un ejemplo en RFC 1722
o en Routing TCP/IP Volume 1 de Jeff Doyle.Comandos de RIPv2
R1(config)#router ripR1(config-router)#version
2R1(config-router)#network ip-de-redR1(config-router)#no
auto-summary
