Protocolos de red
Podemos definir un protocolo como el conjunto de
normas que regulan la comunicación (establecimiento, mantenimiento y
cancelación) entre los distintos componentes de una red informática. Existen dos
tipos de protocolos: protocolos de bajo nivel y protocolos de red.
Los protocolos de bajo nivel controlan la forma en
que las señales se transmiten por el cable o medio físico. En la primera parte
del curso se estudiaron los habitualmente utilizados en redes locales (Ethernet
y Token Ring). Aquí nos centraremos en los protocolos de red.
Los protocolos de red organizan la información
(controles y datos) para su transmisión por el medio físico a través de los
protocolos de bajo nivel. Veamos algunos de ellos:
IPX/SPX
IPX (Internetwork Packet Exchange) es un
protocolo de Novell que interconecta redes que usan clientes y servidores Novell
Netware. Es un protocolo orientado a paquetes y no orientado a conexión (esto
es, no requiere que se establezca una conexión antes de que los paquetes se
envíen a su destino). Otro protocolo, el SPX (Sequenced Packet
eXchange), actúa sobre IPX para asegurar la entrega de los
paquetes.
NetBIOS
NetBIOS (Network Basic Input/Output System)
es un programa que permite que se comuniquen aplicaciones en diferentes
ordenadores dentro de una LAN. Desarrollado originalmente para las redes de
ordenadores personales IBM, fué adoptado posteriormente por Microsoft. NetBIOS
se usa en redes con topologías Ethernet y token ring. No permite por si mismo un
mecanismo de enrutamiento por lo que no es adecuado para redes de área extensa
(MAN), en las que se deberá usar otro protocolo para el transporte de los datos
(por ejemplo, el TCP).
NetBIOS puede actuar como protocolo orientado a
conexión o no (en sus modos respectivos sesión y datagrama).
En el modo sesión dos ordenadores establecen una conexión para establecer una
conversación entre los mismos, mientras que en el modo datagrama cada mensaje se
envía independientemente.
Una de las desventajas de NetBIOS es que no
proporciona un marco estándar o formato de datos para la transmisión.
NetBEUI
NetBIOS Extended User Interface o
Interfaz de Usuario para NetBIOS es una versión mejorada de NetBIOS que
sí permite el formato o arreglo de la información en una transmisión de datos.
También desarrollado por IBM y adoptado después por Microsoft, es actualmente el
protocolo predominante en las redes Windows NT, LAN Manager y Windows para
Trabajo en Grupo.
Aunque NetBEUI es la mejor elección como protocolo para la
comunicación dentro de una LAN, el problema es que no soporta el enrutamiento de
mensajes hacia otras redes, que deberá hacerse a través de otros protocolos (por
ejemplo, IPX o TCP/IP). Un método usual es instalar tanto NetBEUI como TCP/IP en
cada estación de trabajo y configurar el servidor para usar NetBEUI para la
comunicación dentro de la LAN y TCP/IP para la comunicación hacia afuera de la
LAN.
AppleTalk
Es el protocolo de comunicación para ordenadores
Apple Macintosh y viene incluido en su sistema operativo, de tal forma que el
usuario no necesita configurarlo. Existen tres variantes de este
protocolo:
 |
LocalTalk. La
comunicación se realiza a través de los puertos serie de las estaciones. La
velocidad de transmisión es pequeña pero sirve por ejemplo para compartir
impresoras. |
|
Ethertalk. Es la
versión para Ethernet. Esto aumenta la velocidad y facilita aplicaciones como
por ejemplo la transferencia de archivos. |
|
Tokentalk. Es la
versión de Appletalk para redes Tokenring. |
TCP/IP
Es realmente un conjunto de protocolos, donde los más conocidos
son TCP (Transmission Control Protocol o protocolo de control de
transmisión) e IP (Internet Protocol o protocolo Internet). Dicha
conjunto o familia de protocolos es el que se utiliza en Internet. Lo
estudiaremos con detalle en el apartado siguiente.
La suite TCP/IP
Internet es un conglomerado muy amplio y extenso en el que se
encuentran ordenadores con sistemas operativos incompatibles, redes más pequeñas
y distintos servicios con su propio conjunto de protocolos para la comunicación.
Ante tanta diversidad resulta necesario establecer un conjunto de reglas comunes
para la comunicación entre estos diferentes elementos y que además optimice la
utilización de recursos tan distantes. Este papel lo tiene el protocolo TCP/IP.
TCP/IP también puede usarse como protocolo de comunicación en las redes privadas
intranet y extranet.
Las siglas TCP/IP se refieren a dos protocolos de red, que son
Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de Transmisión) e
Internet Protocol (Protocolo de Internet) respectivamente. Estos
protocolos pertenecen a un conjunto mayor de protocolos. Dicho conjunto se
denomina suite TCP/IP.
Los diferentes protocolos de la suite TCP/IP trabajan
conjuntamente para proporcionar el transporte de datos dentro de Internet (o
Intranet). En otras palabras, hacen posible que accedamos a los distintos
servicios de la Red. Estos servicios incluyen, como se comento en el capítulo 1:
transmisión de correo electrónico, transferencia de ficheros, grupos de
noticias, acceso a la World Wide Web, etc.
Hay dos clases de protocolos dentro de la suite TCP/IP que son:
protocolos a nivel de red y protocolos a nivel de
aplicacion.
Protocolos a Nivel de Red
Estos protocolos se encargan de controlar los mecanismos de
transferencia de datos. Normalmente son invisibles para el usuario y operan por
debajo de la superficie del sistema. Dentro de estos protocolos
tenemos:
|
TCP. Controla la
división de la información en unidades individuales de datos (llamadas paquetes)
para que estos paquetes sean encaminados de la forma más eficiente hacia su
punto de destino. En dicho punto, TCP se encargará de reensamblar dichos
paquetes para reconstruir el fichero o mensaje que se envió. Por ejemplo, cuando
se nos envía un fichero HTML desde un servidor Web, el protocolo de control de
transmisión en ese servidor divide el fichero en uno o más paquetes, numera
dichos paquetes y se los pasa al protocolo IP. Aunque cada paquete tenga la
misma dirección IP de destino, puede seguir una ruta diferente a través de la
red. Del otro lado (el programa cliente en nuestro ordenador), TCP reconstruye
los paquetes individuales y espera hasta que hayan llegado todos para
presentárnoslos como un solo fichero. |
|
IP. Se encarga de
repartir los paquetes de información enviados entre el ordenador local y los
ordenadores remotos. Esto lo hace etiquetando los paquetes con una serie de
información, entre la que cabe destacar las direcciones IP de los dos
ordenadores. Basándose en esta información, IP garantiza que los datos se
encaminarán al destino correcto. Los paquetes recorrerán la red hasta su destino
(que puede estar en el otro extremo del planeta) por el camino más corto posible
gracias a unos dispositivos denominados encaminadores o
routers. |
Protocolos a Nivel de Aplicación
Aquí tenemos los protocolos asociados a los distintos servicios
de Internet, como FTP, Telnet, Gopher, HTTP, etc. Estos protocolos son visibles
para el usuario en alguna medida. Por ejemplo, el protocolo FTP (File Transfer
Protocol) es visible para el usuario. El usuario solicita una conexión a otro
ordenador para transferir un fichero, la conexión se establece, y comienza la
transferencia. Durante dicha transferencia, es visible parte del intercambio
entre la máquina del usuario y la máquina remota (mensajes de error y de estado
de la transferencia, como por ejemplo cuantos bytes del fichero se han
transferido en un momento dado).
Breve Historia del Protocolo
TCP/IP
A principios de los años 60, varios investigadores intentaban
encontrar una forma de compartir recursos informáticos de una forma más
eficiente. En 1961, Leonard Klienrock introduce el concepto de Conmutación
de Paquetes (Packet Switching, en inglés). La idea era que la
comunicación entre ordenadores fuese dividida en paquetes. Cada paquete
debería contener la dirección de destino y podría encontrar su propio camino a
través de la red.
Como ya comentamos en el capítulo anterior, en 1969 la Agencia
de Proyectos de Investigación Avanzada (Defense Advanced Research Projects
Agency o DARPA) del Ejército de los EEUU desarrolla la ARPAnet. La finalidad
principal de esta red era la capacidad de resistir un ataque nuclear de la URSS
para lo que se pensó en una administración descentralizada. De este modo, si
algunos ordenadores eran destruidos, la red seguiría funcionando. Aunque dicha
red funcionaba bien, estaba sujeta a algunas caidas periódicas del sistema. De
este modo, la expansión a largo plazo de esta red podría resultar difícil y
costosa. Se inició entonces una búsqueda de un conjunto de protocolos más
fiables para la misma. Dicha búsqueda finalizó, a mediados de los 70, con el
desarrollo de TCP/IP.
TCP/IP tenia (y tiene) ventajas significativas respecto a otros
protocolos. Por ejemplo, consume pocos recusos de red. Además, podía ser
implementado a un coste mucho menor que otras opciones disponibles entonces.
Gracias a estos aspectos, TCP/IP comenzó a hacerse popular. En 1983, TCP/IP se
integró en la versión 4.2 del sistema operativo UNIX de Berkeley y la
integración en versiones comerciales de UNIX vino pronto. Así es como TCP/IP se
convirtió en el estándar de Internet.
En la actualidad, TCP/IP se usa para muchos propósitos, no solo
en Internet. Por ejemplo, a menudo se diseñan intranets usando TCP/IP.
En tales entornos, TCP/IP ofrece ventajas significativas sobre otros protocolos
de red. Una de tales ventajas es que trabaja sobre una gran variedad de hardware
y sistemas operativos. De este modo puede crearse fácilmente una red heterogénea
usando este protocolo. Dicha red puede contener estaciones Mac, PC compatibles,
estaciones Sun, servidores Novell, etc. Todos estos elementos pueden comunicarse
usando la misma suite de protocolos TCP/IP. La siguiente tabla muestra una lista
de plataformas que soportan TCP/IP:
| Plataforma |
Soporte de TCP/IP |
| UNIX |
Nativo |
| DOS |
Piper/IP por Ipswitch |
| Windows |
TCPMAN por Trumpet Software |
| Windows 95 |
Nativo |
| Windows NT |
Nativo |
| Macintosh |
MacTCP u OpenTransport (Sys 7.5+) |
| OS/2 |
Nativo |
| AS/400 OS/400 |
Nativo |
Las plataformas que no soportan TCP/IP nativamente lo
implementan usando programas TCP/IP de terceras partes, como puede apreciarse en
la tabla anterior.
Cómo Trabaja TCP/IP
TCP/IP opera a través del uso de una pila. Dicha pila es la suma
total de todos los protocolos necesarios para completar una transferencia de
datos entre dos máquinas (así como el camino que siguen los datos para dejar una
máquina o entrar en la otra). La pila está dividida en capas, como se ilustra en
la figura siguiente:
| EQUIPO SERVIDOR O CLIENTE |
| | |
Capa de
Aplicaciones |
Cuando un usuario inicia una transferencia de datos,
esta capa pasa la
solicitud a la Capa de Transporte. |
| | |
Capa de
Transporte |
La Capa de Transporte añade una cabecera y pasa
los datos a la Capa de
Red. |
| | |
Capa de
Red |
En la Capa de Red, se añaden las direcciones IP de
origen y destino
para el enrrutamiento de datos. |
| | |
Capa de
Enlace de Datos |
Ejecuta un control de errores sobre el flujo de datos
entre los
protocolos anteriores y la Capa Física. |
| | |
Capa
Física |
Ingresa o engresa los datos a través del medio físico,
que puede ser
Ethernet vía coaxial, PPP vía módem,
etc. |
Después de que los datos han pasado a través del proceso
ilustrado en la figura anterior, viajan a su destino en otra máquina de la red.
Allí, el proceso se ejecuta al revés (los datos entran por la capa física y
recorren la pila hacia arriba). Cada capa de la pila puede enviar y recibir
datos desde la capa adyacente. Cada capa está también asociada con múltiples
protocolos que trabajan sobre los datos.
El Programa Inetd y los Puertos
Cada vez que una máquina solicita una conexión a otra,
especifica una dirección particular. En general, está dirección será la
dirección IP Internet de dicha máquina. Pero hablando con más detalle, la
máquina solicitante especificará también la aplicación que está intentando
alcanzar dicho destino. Esto involucra a dos elementos: un programa llamado
inetd y un sistema basado en puertos.
Inetd. Inetd pertenece a un grupo de programas
llamados TSR (Terminate and stay resident). Dichos programas siempre
están en ejecución, a la espera de que se produzca algún suceso determinado en
el sistema. Cuando dicho suceso ocurre, el TSR lleva a cabo la tarea para la que
está programado.
En el caso de inetd, su finalidad es estar a la espera de que se
produzca alguna solicitud de conexión del exterior. Cuando esto ocurre, inetd
evalúa dicha solicitud determinando que servicio está solicitando la máquina
remota y le pasa el control a dicho servicio. Por ejemplo, si la máquina remota
solicita una página web, le pasará la solicitud al proceso del servidor
Web.
En general, inetd es iniciado al arrancar el sistema y permanece
residente (a la escucha) hasta que apagamos el equipo o hasta que el operador
del sistema finaliza expresamente dicho proceso.
Puertos. La mayoría de las aplicaciones TCP/IP
tienen una filosofía de cliente-servidor. Cuando se recibe una solicitud de
conexión, inetd inicia un programa servidor que se encargará de comunicarse con
la máquina cliente. Para facilitar este proceso, a cada aplicación (FTP o
Telnet, por ejemplo) se le asigna una única dirección. Dicha dirección se llama
puerto. Cuando se produce una solicitud de conexión a dicho puerto, se
ejecutará la aplicación correspondiente.
Aunque la asignación de puertos a los diferentes servicios es de
libre elección para los administradores de sistema, existe un estándar en este
sentido que es conveniente seguir. La tabla que se muestra a continuación
presenta un listado de algunas asignaciones estándar:
| Servicio o Aplicación |
Puerto |
| File Transfer Protocol (FTP) |
21 |
| Telnet |
23 |
| Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) |
25 |
| Gopher |
70 |
| Finger |
79 |
| Hypertext Transfer Protocol (HTTP) |
80 |
| Network News Transfer Protocol (NNTP) |
119 |
Números IP
En el capítulo anterior vimos que una dirección IP
consistía en cuatro números separados por puntos, estando cada uno de ellos en
el rango de 0 a 254. Por ejemplo, una dirección IP válida sería 193.146.85.34.
Cada uno de los números decimales representa una cadena de ocho dígitos
binarios. De este modo, la dirección anterior sería realmente la cadena de ceros
y unos:
11000001.10010010.01010101.00100010
NOTA: Podemos usar la Calculadora de Windows
95 para realizar las conversiones de binario-decimal y viceversa.
La versión actual del protocolo IP (la versión 4 o
IPv4) define de esta forma direcciones de 32 bits, lo que quiere decir que hay
2^32 (4.294.967.296) direcciones IPv4 disponibles. Esto parece un gran número,
pero la apertura de nuevos mercados y el hecho de que un porcentaje
significativo de la población mundial sea candidato a tener una dirección IP,
hacen que el número finito de direcciones pueda agotarse eventualmente. Este
problema se ve agravado por el hecho de que parte del espacio de
direccionamiento está mal asignado y no puede usarse a su máximo
potencial.
Por otra parte, el gran crecimiento de Internet en
los últimos años ha creado también dificultades para encaminar el tráfico entre
el número cada vez mayor de redes que la componen. Esto ha creado un crecimiento
exponencial del tamaño de las tablas de encaminamiento que se hacen cada vez más
difíciles de sostener.
Los problemas comentados se han solucionado en parte
hasta la fecha introduciendo progresivos niveles de jerarquía en el espacio de
direcciones IP, que pasamos a comentar en los siguientes apartados. No obstante,
la solución a largo plazo de estos problemas pasa por desarrollar la próxima
generación del protocolo IP (IPng o IPv6) que puede alterar algunos de nuestros
conceptos fundamentales acerca de Internet.
Clasificación del Espacio de Direcciones
Cuando el protocolo IP se estandarizó en 1981, la
especificación requería que a cada sistema conectado a Internet se le asignase
una única dirección IP de 32 bits. A algunos sistemas, como los routers, que
tienen interfaces a más de una red se les debía asignar una única dirección IP
para cada interfaz de red. La primera parte de una dirección IP identifica la
red a la que pertenece el host, mientras que la segunda identifica al propio
host. Por ejemplo, en la dirección 135.146.91.26 tendríamos:
| Prefijo de
Red |
Número de
Host |
| 135.146 |
91.26 |
Esto crea una jerarquía del direccionamiento a dos
niveles. Recordemos que la dirección es realmente una cadena de 32 dígitos
binarios, en la que en el ejemplo anterior hemos usado los 24 primeros para
identificar la red y los 8 últimos para identificar el host.
Clases Primarias de Direcciones. Con
la finalidad de proveer la flexibilidad necesaria para soportar redes de
distinto tamaño, los diseñadores decidieron que el espacio de direcciones
debería ser dividido en tres clases diferentes: Clase A, Clase B y Clase C. Cada
clase fija el lugar que separa la dirección de red de la de host en la cadena de
32 bits.
Una de las características fundamentales de este
sistema de clasificación es que cada dirección contiene una clave que identifica
el punto de división entre el prefijo de red y el número de host. Por ejemplo,
si los dos primeros bits de la dirección son 1-0 el punto estará entre los bits
15 y 16.
Redes Clase A (/8). Cada dirección
IP en una red de clase A posee un prefijo de red de 8 bits (con el primer bit
puesto a 0 y un número de red de 7 bits), seguido por un número de host de 24
bits.
El posible definir un máximo de 126 (2^7-2) redes de
este tipo y cada red /8 soporta un máximo de 16.777.214 (2^24-2) hosts.
Obsérvese que hemos restado dos números de red y dos números de host. Estos
números no pueden ser asignados ni a ninguna red ni a ningún host y son usados
para propósitos especiales. Por ejemplo, el número de host "todos 0" identifica
a la propia red a la que "pertenece".
Traduciendo los números binarios a notación decimal,
tendríamos el siguiente rango de direcciones para la redes /8 o clase
A:
1.xxx.xxx.xxx hasta 126.xxx.xxx.xxx
Redes Clase B (/16). Tienen un
prefijo de red de 16 bits (con los dos primeros puestos a 1-0 y un número de red
de 14 bits), seguidos por un número de host de 16 bits. Esto nos da un máximo de
16.384 (2^14) redes de este tipo, pudiéndose definir en cada una de ellas hasta
65.534 (2^16-2) hosts.
Traduciendo los números binarios a notación decimal,
tendríamos el siguiente rango de direcciones para la redes /16 o clase
B:
128.0.xxx.xxx hasta 191.255.xxx.xxx
Redes Clase C (/24). Cada dirección
de red clase C tiene un prefijo de red de 24 bits (siendo los tres primeros
1-1-0 con un número de red de 21 bits), seguidos por un número de host de 8
bits. Tenemos así 2.097.152 (2^21) redes posibles con un máximo de 254 (2^8-2)
host por red.
El rango de direcciones en notación decimal para las
redes clase C sería:
192.0.0.xxx hasta 223.255.255.xxx
Subredes
En 1985 se define el concepto de subred, o división
de un número de red Clase A, B o C, en partes más pequeñas. Dicho concepto es
introducido para subsanar algunos de los problemas que estaban empezando a
producirse con la clasificación del direccionamento de dos niveles
jerárquicos.
|
Las tablas de enrutamiento de Internet estaban
empezando a crecer.
|
|
Los administradores locales necesitaban solicitar
otro número de red de Internet antes de que una nueva red se pudiese instalar en
su empresa.
|
Ambos problemas fueron abordados añadiendo otro nivel
de jerarquía, creándose una jerarquía a tres niveles en la estructura del
direccionamiento IP. La idea consistió en dividir la parte dedicada al número de
host en dos partes: el número de subred y el número de host en esa
subred:
Jerarquía a dos Niveles
| Prefijo de Red |
Número de Host |
| 135.146 |
91.26 |
Jerarquía a tres Niveles
| Prefijo de
Red |
Número de Subred |
Número de
Host |
| 135.146 |
91 |
26 |
Este sistema aborda el problema del crecimiento de
las tablas de enrutamiento, asegurando que la división de una red en subredes
nunca es visible fuera de la red privada de una organización. Los routers dentro
de la organización privada necesitan diferenciar entre las subredes
individuales, pero en lo que se refiere a los routers de Internet, todas las
subredes de una organización están agrupadas en una sola entrada de la tabla de
rutas. Esto permite al administrador local introducir la complejidad que desee
en la red privada, sin afectar al tamaño de las tablas de rutas de
Internet.
Por otra parte, sólo hará falta asignar a la
organización un único número de red (de las clases A,B o C) o como mucho unos
pocos. La propia organización se encargará entonces de asignar dintintos números
de subred para cada una de sus redes internas. Esto evita en la medida de lo
posible el agotamiento de los números IP disponibles.
Máscara de Subred
Prefijo de Red extendido. Los
routers de Internet usan solamente el prefijo de red de la dirección de destino
para encaminar el tráfico hacia un entorno con subredes. Los routers dentro del
entorno con subredes usan el prefijo de red extendido para encaminar el tráfico
entre las subredes. El prefijo de red extendido está compuesto por el prefijo de
red y el número de subred:
| Prefijo de Red Extendido |
|
| Prefijo de Red |
Número de Subred |
Número de Host |
El prefijo de red extendido se identifica a través de
la máscara de subred. Por ejemplo, si consideramos la red clase B
135.146.0.0 y queremos usar el tercer octeto completo para representar el número
de subred, deberemos especificar la máscara de subred 255.255.255.0
Entre los bits en la máscara de subred y la dirección
de Internet existe una correspondencia uno a uno. Los bits de la máscara de
subred están a 1 si el sistema que examina la dirección debe tratar los bits
correspondientes en la dirección IP como parte del prefijo de red extendido. Los
bits de la máscara están a 0 si el sistema debe considerar los bits como parte
del número de host. Esto se ilustra en la siguiente figura:
|
|
prefijo de
red |
nº
subred |
nº
host |
| Dirección IP |
135.146.91.26 |
10000111 |
10010010 |
01011011 |
00011010 |
| Máscara de Subred |
255.255.255.0 |
11111111 |
11111111 |
11111111 |
00000000 |
|
|
prefijo de red extendido |
|
En lo que sigue nos referiremos a la longitud del
prefijo de red extendido más que a la máscara de subred, aunque indican lo
mismo. La longitud del prefijo es igual al número de bits a 1 contiguos en la
máscara de subred. De este modo, la dirección 135.146.91.26 con una máscara de
subred 255.255.255.0 podrá expresarse también de la forma 135.146.91.26/24, lo
que resulta más compacto y fácil de entender.
Caso práctico
Pero veamos un caso práctico para comprender mejor
esta clasificación con tres niveles jeráquicos. A una organización se le ha
asignado el número de red 193.1.1.0/24 (esto es, una clase C) y dicha
organización necesita definir seis subredes. La subred más grande puede contener
un máximo de 25 hosts.
Primer paso (definir la máscara de
subred). Lo primero que debemos hacer es determinar el número de bits
necesarios para definir las 6 subredes. Dada la naturaleza del sistema de
numeración binario esto sólo puede hacerse tomando múltiplos de 2. Así que
cogeremos 2^3=8 y podemos dejar las 2 subredes restantes previendo un eventual
crecimiento de nuestra red.
Como 8=2^3, se necesitan 3 bits para numerar las 8
subredes. Como estamos hablando de una clase C ( /24), sumamos 3 y nuestro
prefijo de red extendido será /27 que en decimal nos daría la máscara
255.255.255.224. Esto se ilustra en la figura siguiente:
|
prefijo de
red |
bits nº
subr |
bits nº
host |
| 193.1.1.0/24= |
11000001 |
00000001 |
00000001 |
000 |
00000 |
|
prefijo de red extendido |
|
| 255.255.255.224= |
11111111 |
11111111 |
11111111 |
111 |
00000 |
|
27
bits |
|
NOTA: Para no desanimarse, podemos coger la
calculadora y hacer la conversión de 11100000 a decimal, que dará justamente
224.
Segundo paso (definir los números de
subred). Las ocho subredes se numerarán de 0 a 7. Lo único que tenemos
que hacer es colocar la representación binaria de dichos números en el campo
bits nº subred de la primera fila de la figura anterior, y luego
traducir las direcciones binarias a decimal. Quedaría lo siguiente:
Red Base:
11000001.00000001.00000001.00000000=193.1.1.0/24
Subred 0:
11000001.00000001.00000001.00000000=193.1.1.0/27
Subred 1:
11000001.00000001.00000001.00100000=193.1.1.32/27
Subred 2:
11000001.00000001.00000001.01000000=193.1.1.64/27
Subred 3:
11000001.00000001.00000001.01100000=193.1.1.96/27
Subred 4:
11000001.00000001.00000001.10000000=193.1.1.128/27
Subred 5:
11000001.00000001.00000001.10100000=193.1.1.160/27
Subred 6:
11000001.00000001.00000001.11000000=193.1.1.192/27
Subred 7:
11000001.00000001.00000001.11100000=193.1.1.224/27
Tercer paso (definir los números de
host). En nuestro ejemplo, disponemos de 5 bits en el campo bits nº
host de cada dirección de subred. Esto nos da un bloque de 30 (=2^5-2)
direcciones de host posibles, que cubre los 25 que se preveen como máximo.
Obsérvese que restamos 2 pues las direcciones de host todos 0 (esta subred) o
todos 1 (broadcast) no pueden usarse. Los host de cada subred se numeran del 0
al 30. Para definir la dirección asignada al host n de una subred dada,
colocaremos la representación binaria de n en el campo bits nº host y
luego traduciremos la dirección completa a notación decimal. Por ejemplo, para
la subred 2 quedaría:
Subred 2:
11000001.00000001.00000001.01000000=193.1.1.64/24
Host 1:
11000001.00000001.00000001.01000001=193.1.1.64/27
Host 2:
11000001.00000001.00000001.01000010=193.1.1.65/27
Host 3:
11000001.00000001.00000001.01000011=193.1.1.66/27
.
.
.
Host
29: 11000001.00000001.00000001.01011101=193.1.1.93/27
Host
30:
11000001.00000001.00000001.01011110=193.1.1.94/27
En el ejemplo anterior, la parte inicial de cada
dirección identifica el prefijo de red extendido, mientras que los dígitos en
negrita indican el campo de 5 bits número de host.
DNS
Como ya comentamos en el capítulo dedicado a Internet, el DNS
(Domain Name System, o Sistema de Nombres de Dominio) es un sistema hace
corresponder a la dirección IP de cada host de Internet un único nombre de
dominio, para que podamos acceder a dicho host con mayor facilidad. Además,
veíamos que la estructura de dichos nombres es jerárquica, algo similar a
Nombre_del_host.Subsubdominio.Subdominio.Dominio. Estudiaremos ahora
con más detalle este tema. Comenzamos explicando algunos conceptos previos que
nos servirán para comprender mejor el tema.
Nombres de equipos NetBIOS y DNS
En Windows 95 pueden utilizarse dos tipos de nombres para los
equipos:
|
El nombre NetBIOS, que consta de una
única parte y que será el que indiquemos en la casilla Identificación dentro del
cuadro de diálogo Red en el Panel de control. |
|
El nombre DNS, que consta de dos
partes: un nombre de host y un nombre de dominio, que juntos forman el nombre
completo de dominio (FQDN o Fully Qualified Domain Name). Este nombre se puede
indicar en el cuadro de diálogo Propiedades de TCP/IP accesible también a través
del cuadro de diálogo
Red. |
Resolución de nombres
En las redes TCP/IP, los ordenadores se identifican a través de
su dirección IP. Sin embargo, a los usuarios les resulta más fácil usar nombres
para los ordenadores en vez de números, por lo que se hace necesario establecer
un mecanismo que resuelva nombres en direcciones IP cuando se soliciten
conexiones dando los nombres de los ordenadores remotos. Esto se conoce como un
sistema de resolución de nombres. En las redes Windows existen diversos sistemas
de resolución de nombres disponibles:
Resolución de nombres por difusión. Cuando un
equipo se conecta a la red, realizará difusiones a nivel IP para registrar su
nombre NetBIOS anunciándolo en la red. Cada equipo en el área de difusión es
responsable de cancelar cualquier intento de registrar un nombre duplicado. Uno
de los problemas existentes en este sistema es que, si la red es grande, se
sobrecargará de difusiones. No obstante, resultará el adecuado en nuestra
Intranet para las conexiones internas.
Servicio de nombres Internet de Windows (WINS, Windows
Internet Naming Service). Utiliza una base de datos dinámica que hace
corresponder nombres de equipos NetBIOS con direcciones IP. Dicha base de datos
reside en un servidor WINS (que será una máquina con Windows NT server). WINS
reduce el uso de la resolución por difusión y permite a los usuarios localizar
fácilmente sistemas en redes remotas.
Resolución de nombres usando el Sistema de nombres de
dominio (DNS). DNS permite resolver nombres DNS a direcciones IP cuando
un ordenador se conecta a ordenadores remotos fuera de la red local (por
ejemplo, a nodos de Internet). Necesita un servidor de nombres DNS. En nuestro
caso dicho servidor será el de Red Canaria, al cual accederemos a través de
nuestro router que actuará como puerta de enlace o gateway para cada estación de
nuestra red local. Para más detalles sobre DNS ver el apartado
siguiente.
Ficheros LMHOSTS y HOSTS. Ambos ficheros se
utilizan en ordenadores locales para enumerar direcciones IP conocidas de
ordenadores remotos junto con sus nombres de equipo. El fichero LMHOSTS
especifica el nombre NetBIOS del ordenador remoto y su dirección IP. El fichero
HOST especifica el nombre DNS y la dirección IP. Pueden considerarse como
equivalentes locales a los servicios WINS y DNS y pueden usarse para resolver
nombres de ordenadores remotos a direcciones IP cuando los servicios anteriores
no están disponibles. En nuestro caso, usaremos un fichero HOSTS en cada una de
nuestras estaciones para indicar el nombre y la dirección IP de nuestro servidor
web interno (Servweb), ya que al tener el DNS activado en dichas estaciones
(para acceder a Internet), cuando no estemos conectados dicho DNS no estará
operativo con la consiguiente ralentización en la resolución del nombre del
servidor web interno.
Sistema de nombres de dominio (DNS o Domain Name
System)
El DNS es una base de datos distribuida que proporciona un
sistema de nomenclatura jerárquico para indentificar hosts en Internet.
Espacio de nombres de dominio. La base de datos
DNS tiene una estructura en arbol que se llama espacio de nombres de
dominio. Cada dominio (o nodo en el arbol) tiene un nombre y puede contener
subdominios. El nombre de dominio identifica la posición del dominio en
el arbol respecto a su dominio principal, utilizándose puntos para separar los
nombres de los nodos. Por ejemplo, el nombre de dominio rcanaria.es se
refiere al subdominio rcanaria perteneciente al dominio principal
es.
Dominios de primer nivel. Los dominios del
nivel superior en la base de datos DNS pueden ser genéricos (com, org, edu,
etc.) o territoriales (uk, es, etc.). Para obtener un listado completo,
consultar el capítulo 1. La administración de dichos dominios se lleva a cabo
por un organismo llamado InterNIC.
Dominios de niveles inferiores y zonas. Por
debajo del primer nivel, InterNIC delega en otras organizaciones la
administración del espacio de nombres de dominio. El arbol DNS queda dividido en
zonas, donde cada zona es una unidad administrativa independiente. Las zonas
pueden ser un único dominio o un dominio dividido en subdominios. Por ejemplo,
el dominio rcanaria sería una zona administrativa del arbol
DNS.
Nombres de dominio completos. Un nombre de
dominio completo (FQDN o Fully Qualified Domain Name) se forma siguiendo la ruta
desde la parte inferior del arbol DNS (nombre de host) hasta la raíz de dicho
arbol. En el FQDN el nombre de cada nodo es separado por un punto. Un ejemplo de
FQDN sería www.educa.rcanaria.es.
Servidores de nombres y resolvers. Los
servidores DNS o servidores de nombre contienen información de una parte de la
base de datos DNS (zona) para satisfacer las demandas de los clientes DNS.
Cuando un ordenador cliente (resolver) solicita una conexión a un
ordenador remoto de Internet a través de su FQDN, el servidor de nombres buscará
el FQDN en su porción de la base de datos DNS. Si está ahí, satisfará de
inmediato la demanda del resolver. En caso contrario, consultará a otros
servidores de nombres para intentar responder a la
En informática, un protocolo es un conjunto de reglas usadas por computadoras para comunicarse unas con otras a través de una red por medio de intercambio de mensajes. Éste es una regla o estándar que controla o permite la comunicación en su forma más simple, puede ser definido como las reglas que dominan la sintaxis, semántica y sincronización de la comunicación. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, software, o una combinación de ambos. A su más bajo nivel, éste define el comportamiento de una conexión de hardware.
Propiedades típicas
Si bien los protocolos pueden variar mucho en propósito y sofisticación, la mayoría especifica una o más de las siguientes propiedades:
- Detección de la conexión física subyacente (con cable o inalámbrica), o la existencia de otro punto final o nodo.
- Handshaking.
- Negociación de varias características de la conexión.
- Cómo iniciar y finalizar un mensaje.
- Procedimientos en el formateo de un mensaje.
- Qué hacer con mensajes corruptos o formateados incorrectamente (corrección de errores).
- Cómo detectar una pérdida inesperada de la conexión, y qué hacer entonces.
- Terminación de la sesión y/o conexión.
Introducción
Los protocolos son reglas de comunicación que permiten el flujo de información entre equipos que manejan lenguajes distintos, por ejemplo, dos computadores conectados en la misma red pero con protocolos diferentes no podrían comunicarse jamás, para ello, es necesario que ambas "hablen" el mismo idioma. El protocolo TCP/IP fue creado para las comunicaciones en Internet. Para que cualquier computador se conecte a Internet es necesario que tenga instalado este protocolo de comunicación.
- Estrategias para mejorar la seguridad (autenticación, cifrado).
- Cómo se construye una red física.
- Cómo los computadores se conectan a la red.
Niveles de abstracción
En el campo de las redes informáticas, los protocolos se pueden dividir en varias categorías, una de las clasificaciones más estudiadas es la OSI.
Según la clasificación OSI, la comunicación de varios dispositivos ETD se puede estudiar dividiéndola en 7 niveles, que son expuestos desde su nivel más alto hasta el más bajo:
A su vez, esos 7 niveles se pueden subdividir en dos categorías, las capas superiores y las capas inferiores. Las 4 capas superiores trabajan con problemas particulares a las aplicaciones, y las 3 capas inferiores se encargan de los problemas pertinentes al transporte de los datos.
Otra clasificación, más práctica y la apropiada para TCP/IP, podría ser esta:
Los protocolos de cada capa tienen una interfaz bien definida. Una capa generalmente se comunica con la capa inmediata inferior, la inmediata superior, y la capa del mismo nivel en otros computadores de la red. Esta división de los protocolos ofrece abstracción en la comunicación.
Una aplicación (capa nivel 7) por ejemplo, solo necesita conocer cómo comunicarse con la capa 6 que le sigue, y con otra aplicación en otro computador (capa 7). No necesita conocer nada entre las capas de la 1 a la 5. Así, un navegador web (HTTP, capa 7) puede utilizar una conexión Ethernet o PPP (capa 2) para acceder a la Internet, sin que sea necesario cualquier tratamiento para los protocolos de este nivel más bajo. De la misma forma, un router sólo necesita de las informaciones del nivel de red para enrutar paquetes, sin que importe si los datos en tránsito pertenecen a una imagen para un navegador web, un archivo transferido vía FTP o un mensaje de correo electrónico.
Ejemplos de protocolos de red
- Capa 7: Nivel de aplicación
- SNMP, SMTP, NNTP, FTP, SSH, HTTP, CIFS (también llamado SMB), NFS, Telnet, IRC, POP3, IMAP, LDAP, Internet Mail 2000, y en cierto sentido, WAIS y el desaparecido GOPHER.
Es un protocolo de nivel de red cuya función es asociar
a la dirección IP su correspondiente dirección de red mac. El
método utilizado para la obtención de la IP es mediante peticiones de
ARP. Cuando se quiere obtener la dirección mac se envía un
paquete ARP request a la dirección de
multififusion de red con la IP por la que se pregunta y espera
obtener un paquete ARP request de otra maquina con la
dirección mac de esa dirección IP. Para optimizar esto cada maquina mantiene
una cache con las direcciones traducidas esto lo llamaremos tablas ARP.
