Diseño de La Red

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Juan Carlos Torres V 2010 v1 1

Diseño y Administración de Redes

9º Semestre de la Especialidad de Comunicaciones

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica Academia de Comunicaciones

Juan Carlos Torres V. [email protected]

Diseño de la Red


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Diseño de la Red

Contenido

!  Consideraciones de Diseño –  Diseño de Redes

!  Direccionamiento IP –  IP –  ARP –  DHCP

!  Enrutamiento –  Tipo de Ruteo –  Clases de Protocolos de Ruteo –  Laboratorio

!  Conceptos de Switching –  Dispositivos de Capa 2 y capa 3 –  CSMA/CD –  Operación de un Switch

!  VLAN –  ¿Qué es una VLAN? –  Tipos de VLAN –  Ejemplos


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Consideraciones de Diseño


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Diseño de Redes

!  El diseño de redes es un proceso completo que asocia: –  Las necesidades del negocio y –  La tecnología disponible.

!  Se analiza primero las metas de negocio y técnicas. –  Servicios. –  Aplicaciones. –  Infraestructura de la red.

!  Desde el punto de vista del modelo OSI, se analiza de las capas superiores a las más bajas.

–  Metodología Top-Down (Descendente).


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Diseño Estructurado

!  Se enfoca en entender: –  Flujos de tráfico. –  Tipos de tráfico.

!  Identifica: –  Ubicación de usuarios, servicios y aplicaciones. –  Necesidades de los usuarios y aplicaciones.

!  Modelado o caracterización de la red existente y de la nueva red a implementar.

!  Se desarrolla un modelo lógico antes del modelo físico. –  El modelo lógico representa los elementos básicos, divididos por

funciones. –  El modelo físico representa los dispositivos, las tecnologías

específicas y la implementación.

Esto depende del tipo de aplicaciones y de servicios: -  Internet -  Bases de datos - Video - VoIP -  email -  Teleconferencia -  y además QoS


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Metas de Negocio !  Incrementar las ganacias:

–  Reducir costos de operación. –  Mejorar comunicaciones. –  Menor inversión.

Prioridades de Negocio !  Mobilidad. !  Seguridad. !  Tolerancia a fallas. !  Aplicaciones de tiempo real. !  Disponibilidad. La red disponible al 99.999%. !  Desempeño.


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Metas Técnicas

!  Escalabilidad –  Crecimiento –  Nueva tecnologías y servicios

!  Disponibilidad –  99.999%

!  Desempeño –  Eficiente –  Retardos mínimos

!  Seguridad –  Reducir riesgos

!  Gestión –  FCAPS

!  ….y además QoS (Calidad de Servicio)

Esto depende del tipo de aplicaciones y de servicios: -  Internet -  Bases de datos - Video - VoIP -  email -  Teleconferencia -  QoS


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Consideraciones de Diseño Metas Técnicas (cont)

!  Escalabilidad –  Habilidad para crecer. –  Escalan mejor como topologías jerarquicas modulares. –  Diseños planos de red no son escalables.

!  Disponibilidad –  Tiempo en que los sistemas están trabajando. –  Se expresa en porcentaje del tiempo en operación por día,

semana, mes, año. –  Diferentes aplicaciones/servicios requieren diferentes niveles de

disponibilidad. Minutos de Falla

Por día Por semana Por año

99.999 % 0.01 0.10 5

99.98% 0.29 2 105

99.90% 1.44 10 526


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!  Desempeño –  Factores de desempeño:

!  Ancho de banda !  Throughput !  Carga !  Retardo (Latencia)

-  Propagación -  Serialización -  Procesamiento -  Encolamiento

!  Jitter !  Tiempo de respuesta

Ancho de banda: Capacidad de transmisión de datos. Throughput: Cantidad de datos transmitidos libres de errores (bps, Bps, pps). Jitter: Variación del retardo.


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Metas Técnicas (cont)

!  Throughput –  Es afectado por:

!  Tamaño de paquete. !  Espacio entre paquetes o tramas transmitidas. !  Tiempo de respuesta del cliente (CPU, RAM). !  Tiempo de respuesta del servidor (CPU, RAM). !  Protocolos !  Tiempo de propagación. !  Errores/Retransmisiones. !  Carga de la red. !  Diseño de la red. !  etc.


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!  Seguridad –  Seguridad Física.

!  Hardware -  Routers -  Switches

!  Racks -  Acceso al HW -  Instalaciones

–  Seguridad Lógica !  Software:

-  Aplicaciones -  Sistemas operativos

!  Conexión a equipos de comunicaciones -  Routers -  Switches -  etc.


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!  Riesgos de Seguridad –  Hackeo

!  Intercepción de tráfico que puede ser analizado, alterado o borrado.

!  Passwords comprometidos. !  Configuraciones alteradas.

–  Ataques de reconocimiento.

–  Ataques de negación de servicio (DoS).

El tema de Seguridad se discutirá con detalle en la unidad 3.


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!  Gestión La Gestion de Redes o Network Management tiene 5 áreas

funcionales definidas por ISO:

–  Desempeño (Performance Management) !  Facilidad que permite evaluar y vigilar el comportamiento de la red y los

dispositivos gestionados. –  Fallas (Fault Management)

!  Detecta, identifica y corrige alguna operación anormal en el funcionamiento del sistema.

–  Configuración (Configuration Management) !  Permite el control, aplicación y administración de datos y configuraciones

para garantizar la continuidad de la operación. –  Seguridad (Security Management)

!  Permite detectar e identificar y en su caso corregir las amenazas de seguridad de las red y dispositivos gestionados.

–  Contabilización (Accounting Management) !  Establece cargos y costos por el uso de los dispositivos gestionados.


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!  La gestión puede ser: –  Centraliza –  Distribuida –  Fuera de banda

!  Out band –  En Banda

!  In band

!  Protocolos de Gestión: –  SNMPv1 –  SNMPv2 –  SNMPv3 –  RMON

El tema de Gestión se discutirá con detalle en la unidad 3.


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NMS

MIB

Agente Agente Agente

Dispositivos gestionados

MIB MIB

NMS = Network Management System MIB = Management Information Base

Arquitectura de Gestion de Redes


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Consideraciones de Diseño Condideraciones de Diseño para una Red Empresarial !  Aplicaciones

–  Peer-peer –  Cliente-Servidor local –  Cliente-Servidor en granja (server Farm ) –  Cliente-Servidor remoto

!  Ambiente Red (Geografía) –  Ubicación de los nodos de la red –  Distancia entre los nodos –  Medios de transmisión

!  Infraestructura de los Dispositivos de Red –  Switches L2 –  Switches L3 (Multilayer) –  Tiempo de convergencia –  IP multicast –  QoS –  Balanceo de carga (Load Sharing) –  Redundancia


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Conceptos de Switching


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Dispositivos de Capa 2 !  Reenvían a tráfico a su destino basados en la dirección MAC. !  Usados para dividir la red (segmentarla físicamente por

dispositivo). !  La desventaja es que se reenvían los broadcast de todos los

dispositivos en la red.


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Bridges !  Selectivamente pasa tramas(frames) entre 2 segmentos de red. !  Toma decesiones de reenvío (forwarding) basadas en la dirección

MAC de destino. !  Divide la red en 2 dominios de colisión/ancho de banda. !  El tráfico local se queda como local. !  Los broadcasts son reenviados.

Bridge


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Switch !  Crea tablas de switcheo de las direcciones MAC origen y las

almacena en las CAM (Content Addressable Memory). !  Crea circuitos virtuales entre 2 dispositivos que requieren

comunicarse, y esto lo hacen vía un ambiente libre de colisiones (virtual).

!  Proporciona microsegmentación, esto es, cada puerto del switch se convierte en un dominio de colisión.

!  Maximiza el ancho de banda. !  Reduce la congestión en la red aislando el tráfico por segmento. !  Aprende la dirección MAC de los dispositivos conectados a

cada de sus puertos.


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Switch (cont)

!  Más dominios de colisiones, pero dominios más pequeños. !  Los broadcast aún son enviados y recibidos en cada puerto. !  Cada puerto del switch tiene dedicado el ancho de banda. !  Ancho de banda 100% disponible.

Hub Segmento compartido LAN Switch

Todo el tráfico visible en el segmento de red.

Múltiples trayectorias de tráfico dentro del switch

Microsegmento =

Dominio de colisión


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Conceptos de Switching Dispositivos de Capa 3 !  Lleva a cabo el reenvío de tráfico basado en direcciones IP destino. !  Usa tablas de enrutamiento para registrar direcciones IP de las

redes destino. !  Emplea la mejor ruta a cada destino basado en una métrica. !  Segmenta en dominios de broadcast. !  Segmenta en dominios de colisión. !  Es el dispositivo más importante de regulación y control de tráfico.


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CSMA/CD !  El métodos de acceso Carrier Sense Multiple Access/Collision

Detect (CSMA/CD) sólo permite transmitir una estación a la vez.

!  Las tramas Ethernet son por naturaleza transmitidas vía broadcast.

!  Aplicaciones multimedia e Internet demandan gran ancho de banda y aunado a la naturalza broadcast de Ethenet, pueden crear congestión en la red.

!  Un retardo normal (Latency o delay, latencia) ocurre cuando las tramas viajan en la capa 1 y a través de los dispositivos de red de capa 1, capa 2 y capa 3.

Medio compartido ! Colisiones

Tráfico usuario + Colisiones + Broadcast ! Congestión


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Conceptos de Switching CSMA/CD y Colisiones !  Todos los dispositivos deben ver las colisiones:

–  Una señal de 32 bits llamada jam es enviada. –  Si es detectado un gran número de runts, entonces hay muchas

colisiones. –  Esto provoca que se reduzca significativamente el throughput.

!  El jam puede crear colisiones con otras tramas o frames que se estén transmitiendo y obliga a todas las estaciones a reiniciar sus intentos de acceder el medio.

!  Un algoritmo tipo backoff detiene la transmisión de tramas. !  Cada nodo o estación se espera por un periodo de tiempo

aleatorio antes de transmitir. !  Los dispositivo entran nuevamente en modo de listening

(escucha). !  No hay prioriodad en la transmisión. !  Cada puerto de switch en un dominio de colisión.

Runt = Fragmentos de tramas más pequeños a 64 bytes pero con CRC válido. Jam = Trama de de 4 bytes para notificación de colisión.


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Conceptos de Switching Retardo - Latencia En la Red: !  Cierto tiempo toma a una trama viajar desde la estación el

origen hasta el destino final. !  Básicamente la latencia es originada por 3 cosas:

–  Hay un tiempo que toma el NIC origen colocar los pulsos de voltaje en el cable y el NIC destino recibirlos e interpretarlos. Esto toma alrededor de 1µsegs en 10BASE-T.

–  El tiempo que lleva en la propagación por el cable. Generalmente el retardo es de 0.556 µsegs por cada 100 m para UTP Cat5.

–  Y la latencia que los dispositivos de capa 1, capa 2 y capa 3 agregan entra las terminales o nodos.

En el Switch: !  Para el caso de switches la latencia es medida desde que el

frame entra al equipo y sale de éste completamente.


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Conceptos de Switching Transmisión de Tramas en el Switch !  Cut-Through

–  Cuando el frame está siendo recibido, el switch verifica la dirección MAC destino e imediatamente inicia el reenvío de la trama o frame.

–  Muy rápido pero no verifica errores.

!  Fragment-Free –  Cuando el frame está siendo recibido, el switch verifica los

primeros 64 bytes, y hasta entonces inicia el envío del frame. –  Rápido pero sólo verifica errores en los primeros 64 bytes. –  Verifica colisiones. –  Filtra la mayoría de los errores.

!  Store and Forward –  Cuando el total del frame es recibido, el switch verifica el frame

completo y hasta entonces lo reenvía. –  Relativamente lento pero libre de errores. –  Más grande el frame, mayor retrado.


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Switch y Dominios de Broadcast !  Unicast

–  Un transmisor trata de alcanzar a un receptor. –  Trafico de dirigido a un destino.

!  Multicast –  Un transmisor trata de alcanzar un grupo de receptores. –  Tráfico dirigido a un grupo de destinos.

!  Broadcast –  Un transmisior trata de alcanzar a todos los receptores de

la red. –  Tráfico dirigido a todos los destinos de una red o subred. –  Dirección broadcast:

!  Capa 2: FF:FF:FF:FF:FF:FF !  Capa 3: 255.255.255.255


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Tabla de direciones MAC

Operación de un Switch (1/4)

!  Al inicio la tabla de direcciones MAC está vacía.


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!  La estación A envía un frame a la estación C. !  El switch alamacena la dirección MAC de A en su tabla, de esta

manera aprende la dirección origen del frame. !  El frame es reenviado a todos los puertos excepto al puerto E0.


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!  La estación D envía un frame a la estación C. !  El switch alamacena la dirección MAC de D en su tabla, de esta

manera aprende la dirección origen del frame. !  El frame es reenviado a todos los puertos excepto al puerto E3.


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!  La estación A envía un frame a la estación C. !  El destino es conocido; el frame no es enviado (flooded) a todos los

puertos, sólo al puerto E2.


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Simétrico !  Switcheo entre puertos con el

mismo ancho de banda.

Asimétrico !  Switcheo entre puertos con

diferente ancho de banda. –  10 Mbps vs 100 Mbps.

!  Requiere más memoria de buffer.

!  Puede ser implementado para ofrecer mayor ancho de banda a un grupo de nodos con menor ancho de banda.

!  Podría provocar un cuello de botella si 100 Mbps " 10 Mbps.

Switcheo Simétrico vs Asimétrico


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VLAN


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VLAN ¿Qué es una VLAN? !  Una VLAN es un segmento lógico en una red switchada basada

en funciones, ubicación, aplicaciones o políticas de seguridad de la empresa independientemente de la localización física o conexiones a la red.

!  Las VLAN proporciona: –  Escalabilidad –  Seguridad –  Segmentación

!  El tráfico entre VLANs solo puede ser vía enrutamiento. Hosts en diferentes red o subred no puede comunicarse entre si.

VLAN 1

VLAN 2

VLAN 3


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VLAN Dominio de Broadcast !  Cada VLAN es un dominio de broadcast creado en uno o más

switches. !  Sin VLANs los broadcast de ARP serán escuchados por todos los

hosts en el segmento. No hay control de tráfico de broadcast.

VLAN = Dominio de broadcast = Red lógica (Subred IP)

VLAN 1

VLAN 1

VLAN 2

VLAN 3


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VLAN

Dominio de Broadcast con VLANs y Router

Sin VLANs Usando 3 switches independientes

Con VLANs Usando 1 switch

VLAN A

VLAN C

VLAN B

VLAN A

VLAN C

VLAN B


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VLAN Tipos de VLAN !  Estática

–  Cada puerto es asignado a una VLAN específica. –  El administrador decide y es responsible del mapeo entre los

puertos y las VLANs.

!  Dinámica –  Los puertos son asignados de manera dinámica a la VLAN

dependiendo de su configuración. –  Los puertos son asignados a la VLAN de acuerdo a:

!  Dirección MAC. !  Dirección IP.

VLAN 1

VLAN 2

VLAN 3

VLANs Basadas en Puerto

MAC

VLAN 1

MAC

VLAN 2

VLANs Basadas Dirección MAC

IP

VLAN 1

IP

VLAN 2

VLANs Basadas Dirección IP


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VLAN

Tipos de VLAN (cont)

Tipo de VLAN Tipo Descripción

Estática Basada en Puerto

• Configuración muy común. • Simple. • Puertos asignados individualmente o en grupos. • Implementada junto con DHCP. • Es posible amarrar un puerto del switch con dirección MAC. Esto ofrece mayor seguridad al no permitir intrusos y reserva el puerto. • Con este tipo de VLAN se obtiene el mejor desempeño.

Dinámica

Dirección MAC

• Poco común. • Cada dirección MAC es configurada en el switch. • Esto ofrece seguridad porque evita intrusos. • Más tareas de administración.

Dirección IP

• Poco común. • Cada dirección IP es configurada en el switch. • Cada dirección IP también debe ser configurada en cada equipo conectado. • No es compatible con DHCP.


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VLAN

VLAN Computación

VLAN Comunicaciones

VLAN Electrónica

VLAN Control

IDF-3

IDF-2

IDF-1 MDF

Ejemplos de Implementación de VLANs

IDF = Intermediate Distribution Frame MDF = Main Distribution Frame


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VLAN

Acceso

Distribución

Core

Granja de Servidores

Redes externas Internet

SW capa 3 (Multilayer) SW capa 2

SW capa 3 (Multilayer)

SW capa 3 (Multilayer)

Modelo Jerárquico de Red


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VLAN Modelo Jerárquico de la Red Módulos y estructura de la red.

!  Acceso –  Proporciona a usuarios locales o remotos acceso a la red.

!  Filtrado de enrutamiento !  Seguridad

!  Distribución –  Proporciona conectividad basada en políticas.

!  Enrutamiento !  Sumarización de rutas !  Concentración de acceso !  Políticas !  Seguridad

!  Core o Backbone –  Proporciona transporte y conectividad de alta velocidad a

servicios de distribución. !  Enrutamiento !  Sumarización de rutas !  Switching de alta velocidad !  Seguridad


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Direccionamiento IP


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Direccionamiento IP

Internet Protocol - IP

!  Trabaja en la capa de red del modelo OSI. !  Es un protocolo no orientado a conexión (connectionless) . !  Direccionamiento jerárquico. !  Entrega de paquetes basado en mejor esfuerzo. !  No hay recuperación en caso de error. !  Versiones de IP:

–  IPv4 (32 bits) –  IPv6 (128 bits)

!  Las direcciones IPv4 se representan en formato de 4 octetos. !  Las direcciones IP son representadas en dos partes:

–  Red –  Host


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Direccionamiento IP

¿Porqué usar Direcciones IP? !  Identifican individualmente a cada dispositivo en la red IP. !  Cada equipo (computadora, equipo en red, router, etc), debe

tener una única dirección IP. !  También cada equipo en capa 2 tiene una única dirección MAC

(dirección física)

Host = Cualquier dispositivo con dirección IP en la red.

R e d . H o s t


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Direccionamiento IP Encabezado de IPv4

Version (4)"

Destination IP Address (32)"

Options (0 or 32 if any)"

Data (varies if any)"

1"Bit 0" Bit 15" Bit 16" Bit 31"

Header Length (4)"

Priority & Type of Service (8)" Total Length (16)"

Identification (16)"Flags

(3)" Fragment offset (13)"

Time to live (8)" Protocol (8)" Header checksum (16)"

Source IP Address (32)"

20 Bytes"


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Direccionamiento IP

Otros protocolos de capa 3

• IP - Internet Protocol "

• ICMP - Internet Control Message Protocol "

• ARP - Address Resolution Protocol "

• RARP - Reverse Address Resolution Protocol"

7 Aplicación

6 Presentación

5 Sesión

4 Transporte

3 Red

2 Enlace de Datos

1 Física


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Direccionamiento IP

172.16.3.10 192.168.100.99

Origen IP = 192.168.100.99 Destino IP = 172.16.3.10

Destino IP = 192.168.100.99 Origen IP = 172.16.3.10

Direccionamiento en capa 3


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Direccionamiento IP Octetos en direcciones IP

Decimal

Binario

Octetos ! 2 3 4 1


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Direccionamiento IP

Rango (1-126)

Rango (128-191)

Rango (192-223)

Rango (224-239)

!  127.x.x.x Loopback. Esta dirección IP es para pruebas. !  127.0.0.1 # En equipos con IP es llamada localhost.

Clase A

Clase B

Clase C

Clase D

Clases IP Mascara default

255.0.0.0 /8

255.255.0.0 /16

255.255.255.0 /24


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Direccionamiento IP

Clases IP

!  Clase A - Fueron asignadas a grandes redes de corporativos. !  Clase B - Se han usado para redes medianas. !  Clase C - Son asignadas a redes pequeñas.

Clase Número de Redes

Número de Hosts por Red

Bits en la parte de Red Mascara Default

A 126 16’777,216 8 255.0.0.0 = /8

B 16,386 65,535 16 255.255.0.0 = /16

C 2’097,152 254 24 255.255.255.0 = /24

D Multicast

E Reservadas por IETF para Investigación y pruebas. Rango 240-255


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Direccionamiento IP Distribución de las Clases IP

!  Las direcciones de las clases A y B está totalmente asignadas. !  Direcciones de la clase C aún disponibles son asignadas a nuevas

redes.


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Direccionamiento IP

Dirección IP" Clase" Red" Host"

10.2.1.1"

128.63.2.100"

201.222.5.64"

192.6.141.2"

130.113.64.16"

256.241.201.10"

Ejercicio de Clases IP


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Direccionamiento IP

Tipo de Direcciones IP

Las direcciones IP podrían estar en una de estas 3 categorías: !  Dirección de Red

–  Unica por red o subred. –  Es la primer dirección en la red. –  Todos los bits de la parte de host son ‘0’.

!  Dirección de Host –  Varias direcciones dependiendo de la máscara de red o subred.

!  Dirección de Broadcast –  Unica por red o subred. –  Es la última dirección en la red. –  Todos los bits de la parte de host son ‘1’.

Ejemplo: !!!"#$%&'#%('%!"!!!"#$%&'#%('%#""!!!!!"#$%&'#%('%$%&"!!!"#$%&'#%('%$%%"!!!!)*+,-.-!/&#!

Dirección de Red

Dirección de Broadcast

Rango de direcciones de Hosts


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Direccionamiento IP

Dirección IP de la Red

Dirección IP de Broadcast

Red

Host

Red

Host

Las direcciones de red y broadcast están reservadas para un propósito especial:

!  Dirección de la Red. Usadas para identificar la red en la cual el dispositivo está ubicado.

!  Dirección de Broadcast. Usada para envío de paquetes a TODOS los dispositivos en la red (por ejemplo DHCP).

Ultima dirección IP del rango de direcciones. Todos los bits en ‘1’.

Primer dirección IP del rango de direcciones. Todos los bits en ‘0’.


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Direccionamiento IP

Clase Rango de Direcciones Públicas

A 1.0.0.0 " 9.255.255.255

11.0.0.0 " 126.255.255.255

B 128.0.0.0 " 172.15.255.255

172.32.0.0 " 191.255.255.255

C 192.0.0.0 " 192.167.255.255

192.169.0.0 " 223.255.255.255

Direcciones IP Púbicas y Privadas

!  IP Públicas !  Direcciones IP únicas asignadas por IANA (Internet Assigned Numbers Authority). !  Deber ser únicas en Internet.

!  IP Privadas !  Usadas en una red local. Son únicas en esa red local. !  No pueden ser conectadas a Internet. !  No son enrutables en Internet.

IP Públicas


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Direccionamiento IP

Clase Rango de Direcciones Privadas

A 10.0.0.0 " 10.255.255.255

B 172.16.0.0 " 172.31.255.255

C 192.168.0.0 " 192.168.255.255

Tipo de Direcciones IP

IP Privadas

!  Las direcciones privadas son usadas en redes privadas (oficina, casa, empresa).

!  Las direcciones privadas son asignadas por el administrador de la red. !  Todas las direcciones en Internet son públicas y son asignadas por IANA.


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Subredes


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Direccionamiento IP Subredes

!  Crear subredes (subnetting) significa usar una máscara de subred para dividir una red en segmentos más pequeños, más eficientes y manejables (subredes).

!  Esto es tomando parte de los bits de host y agregarlos a la parte que corresponde a la red.

!  Estos bists que se agregan ahora forman la subred.

Bits de la parte de Red Bits de la parte de Host

Bits de la parte de Red Bits de la parte de Host

Bits de la Subred

1 4 8 . 2 0 4 . 0 . 0

1 4 8 . 2 0 4 . 2 0 . 0

El rango de este octeto para subredes es de 0-255


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Direccionamiento IP

Direccionamiento sin Subredes !  Si usamos una red IP clase B sin considerar subredes (subneteo), y la

asignamos a una LAN tendriamos 65535 hosts en a misma red !!! !  Esto no es práctico. !  Una red con tantos hosts en la misma LAN nunca funcionaría. !  En la realidad si se usara esta dirección IP clase B sin subredes, sólo se

usarían menos de 100 direcciones de host y el resto se desperdiciarían.

. . . . .

148.204.0.0 /16

148.204.1.1 148.204.1.2 148.204.1.3 148.204.255.252 148.204.255.253 148.204.255.254

Sin subredes significa con máscara default, para clase B es /16 ó 255.255.0.0 Ver tema Clases IP.


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Direccionamiento IP Direccionamiento con Subredes !  Ahora consideremos dividir la red en subredes. !  Esto nos permitrirá aprovechar mejor el rango de direcciones disponibles. !  El tamaño de las subredes dependerá de las necesidades de las redes LAN (y

WAN) a implementar. !  Con una máscara de 24 bits se tienen 254 hosts por subred. Esto ya aprovecha

mejor las direcciones disponibles pero aún es posible mejorar haciendo la máscara de más bits.

. . .

148.204.1.0 /24

148.204.3.0 /24

148.204.2.0 /24

148.204.4.0 /30

Red original: 148.204.0.0 /16

1

2

4

3


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Red Subred Host

"#$! &'#! 01! 1#!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"''''''!

""""""""! """"""""! """"""""! ""''''''!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! ''!!!!!"

Direccionamiento IP Ejemplo 1:

!  Dada la red 148.250.36.64 /26, determinar: $ Red clase B con máscara /26 –  Dirección de red. –  El rango de hosts. –  Broadcast.

Red Subred Host

"#$! &'#! 01! 1#!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"''''''!

Red Subred Host

"#$! &'#! 01! 1#!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"''''''!

""""""""! """"""""! """"""""! ""''''''!

Red Subred Host

"#$! &'#! 01! 1#!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"''''''!

""""""""! """"""""! """"""""! ""''''''!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"!!!!!!"

Red Subred Host

"#$! &'#! 01! 1#!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"''''''!

""""""""! """"""""! """"""""! ""''''''!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"!!!!!!"

"#$! &'#! 01! 1#!

•  La parte de host son los 6 bits menos significativos del 4 octeto, por lo que tenes un rango de 0 a 63 •  La primer dirección del rango de host es la dirección de la subred : 148.204.36.64 •  La última dirección del rango de host es la dirección del broadcast: 148.204.36.127 •  El resto de las direcciones del rango de host, son los direcciones disponibles para los dispositivos de la red: 148.204.36.65 " 148.204.36.126

& AND bit a bit


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Text 24 pt



Direccionamiento IP

Ejemplo 1 (cont):

Red Subred Host

"#$! &'#! 01! 1#!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"''''''!

""""""""! """"""""! """"""""! ""''''''! 2*+,-.-!34!&1!567+!!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"!!!!!!"

"#$! &'#! 01! 1#!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"!!!!!!" "#$%&'#%01%1#! 86.4,,69:!34!+;5.43!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"!!!!!#" "#$%&'#%01%1(! <.6)4.-!36.4,,69:!=-.-!>?+7!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"!!!!#!" "#$%&'#%01%11! @4A;:3-!36.4,,69:!=-.-!>?+7!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! %!%!%"

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"#####!" "#$%&'#%01%"&1! BC76)-!36.4,,69:!=-.-!>?+7!

"''"'"''! ""''""''! ''"''"''! '"######" "#$%&'#%01%"&D! E.?-3,-+7!


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Text 24 pt



Direccionamiento IP

Ejemplo 2:

148.204.3.25 /24 $ Red clase B con máscara /24

Red Subred Host

"''"'"''! ""''""''! ''''''""! '''""''"!

""""""""! """"""""! """"""""! ''''''''!

"''"'"''! ""''""''! ''''''""! '''''''!

"#$! &'#! 0! '!

"#$! &'#! 0! &((!

148.204.3.25

255.255.255.0

Subred :

Broadcast:

Dirección de la subred : 148.204.3.0 /24 Rango de para hosts : 148.204.3.1 " 148.204.3.254


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Direccionamiento IP Diseño: ¿Cuantos equipos en la red? ①  Diseñar un esquema de direccionamiento para una red y asignar

rangos para hosts y dispositivos de red. ②  Determinar el número de subredes a usar:

a)  LAN b)  WAN

③  Determinar el número de dispositivos por subred.

Interfaces de routers - Dirección IP por interfaz

LAN switches -  Dirección IP para gestión

Computadoras -  Usuarios -  Administradores -  IP Phones

Interfaces de servidores - Dirección IP por interfaz

Impresoras - Dirección IP para interfaz

Enlaces WAN -  Una subred para cada enlace punto a punto.


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Direccionamiento IP ¿Cuantas redes LAN y WAN?


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Direccionamiento IP Ejercicio 1:

Dividir la red 192.168.1.0/24 en 4 subredes.

Solution: 4 subredes requieren de 2 bits "F&%"1$%"!%!'!

!!!!!!!"F&%"1$%"!%!''''!''''!!!"!!!''""!""""!!!!!

!!!!!!!"F&%"1$%"!%!'"''!''''!!!"!!!'"""!""""!!

!!!!!!!"F&%"1$%"!%!"'''!''''!!!"!!!"'""!""""!

!!!!!!!"F&%"1$%"!%!""''!''''!!!"!!!""""!""""!

La máscara de la subred será de 26 bits: $%%'$%%'$%%'#($")"*$+" La 1er subred es: #($'#+,'#'!*$+"" La 2da subred es: #($'#+,'#'+&*$+" La 3er subred es: #($'#+,'#'#$,*$+" La 4a subred es: #($'#+,'#'#($*$+"

00 01 10 11

00 0000 00 0001 00 0010 00 0011 . . . 00 1110 00 1111

8+8+8 + 2


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Direccionamiento IP Ejemplo de direccionamiento IP !  Desarrollar el plan de direccionamiento IP (subredes) para la subred 148.204.25.0/24

de acuerdo a los requeriemientos de hosts de las LANs y WAN.

Red A: 20 hosts

Red B: 17 hosts

Red D: 26 hosts

Red C: 30 hosts

Red E: 2 hosts

Red: 148.204.25.0 /24

Red A: 148.204.25. /

Red B: 148.204.25. /

Red C: 148.204.25. /

Red D: 148.204.25. /

Red E: 148.204.25. /


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Direccionamiento IP Octeto en su equivalente decimal y binario para máscara de subred


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Direccionamiento IP Ejercicio 2:

Dividir la red 172.16.0.0/16 en 8 subredes. Solution:

8 subredes requieren de bits "D&%"1%'%'!/"1!!!!$!)*+,-.-!34G-;C7!

! ! !"D&%"1%!!!%!!

! ! !"D&%"1%!!!%!!

! ! !"D&%"1%!!!%!!

! ! !"D&%"1%!!!%!!

! ! !"D&%"1%!!!%!!

! ! !"D&%"1%!!!%!!

! ! !"D&%"1%!!!%!!

! ! !"D&%"1%!!!%!

La máscara de la subred será de bits: $%%'$%%'""'"")"*" La 1er subred es: #-$'#+'"""'"""*"" La 2da subred es: #-$'#+'"""'"""*" La 3er subred es: #-$'#+'"""'"""*"

"""""'"'"'"" La 8a subred es: #-$'#+'"""'"""*"


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ARP


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ARP Dirección IP – Dirección MAC !  Dispositivos de capa 2 ofrecen una interfase hacia el medio.

–  Dirección física asignada a cada dispositivo en capa 2.

!  Dispositivos de capa 3 ofrecen conectividad y selección de trayectoria o ruta hacia un destino.

–  Dirección lógica o dirección IP

Dirección MAC Capa 2

Dirección IP Capa 3


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ARP

!  ARP - Address Resolution Protocol

172.16.3.1" 172.16.3.2"

Quién tiene la dirección"IP: 172.16.3.2 = ???"Necesito la dirección

MAC (física) de 176.16.3.2, y no la tengo en mi tabla de ARP"

Broadcast: FF:FF:FF:FF:FF:FF"


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ARP

Ohh, escuché ese Broadcast. "El mensaje es para mí. Enviaré mi dirección MAC."

172.16.3.1" 172.16.3.2"

Quién tiene la dirección"IP: 172.16.3.2 = ???"

Broadcast: FF:FF:FF:FF:FF:FF"

!  ARP - Address Resolution Protocol


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ARP

Mapeo: IP Ethernet

IP: 172.16.3.2 "Ethernet: 0800.0020.1111 "

Ya envié mi dirección MAC."

172.16.3.1" 172.16.3.2"

Quién tiene la dirección"IP: 172.16.3.2 = ???"

Comando para mostrar tabla ARP: arp -a


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DHCP


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DHCP DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol !  Algunos parámetros que asigna DHCP:

–  IP –  Máscara –  Default Gateway –  IP DNS –  Nombre DNS –  Subred –  Broadcast

Broadcast DHCP Discover Message

Respuesta DHCP del cliente

Request Message

Broadcast DHCP del server

Offer Message

El Server envía información

y termina con Ack

Clie

nte

DH

CP

Servidor DHCP


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DHCP

DHCP !  Estaciones Cliente – usuario

final !  PDAs !  Terminales móviles !  Telefonos IP

Asignación Estática o Manual !  Servidores !  Routers !  Switches !  Firewalls !  Impresoras !  Access Point

Donde usar DHCP


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Enrutamiento


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Enrutamiento ¿Qué es Enrutamiento? !  Encontrar la mejor ruta a un destino !  Comunicar diferentes redes vía un protocolo de capa 3 (IP). !  Crear tabla de enrutamiento con la mejor ruta a cada

destino definido.

Router

Router !  El dispositivo que lleva a cabo el ruteo o

enrutamiento se le llama router (enrutador). !  Operación del router:

–  Requiere de conocer el destino. –  Descubre posibles rutas vía otros routers o

por sí mismo. –  Selecciona la mejor ruta. –  Enruta el tráfico por la ruta selecionada. –  Mantiene y verifica la información de ruteo.


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Enrutamiento

Tipos de Ruteo

!  Ruteo Estático –  Uso de rutas que el administrador de la red definió

manualmente en cada equipo ruteador.

!  Ruteo Dinámico –  Uso de rutas que un protocolo de ruteo determina

automáticamente de acuerdo a cambios de la topología de la red o tráfico.


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Enrutamiento

Ruteo Estático !  Se requiere la configuración de rutas unidireccionales en ambos

sentidos. !  Configuración de tantas rutas como redes se requieran alcanzar.

148.204.1.0 /24

148.204.3.0 /24

148.204.2.0 /24

148.204.4.0 /30

Dos rutas estáticas

Ruta estática


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Enrutamiento

Protocolo de Enrutamiento

!  Los protocolos de ruteo son usados en los routers para determinar y mantener tablas de ruteo

!  Una vez que la mejor ruta es determinada, el router puede enrutar un protocolo ruteable.

–  Protocolo Ruteable !  IP !  IPX

–  Protocolo de Ruteo !  RIP, RIPv2, RIPng !  OSPF, OSPFv3 !  EIGRP !  IS-IS !  BGP


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Enrutamiento

Ruteo Dinámico

!  El ruteo dinámico está basado en protocolos de ruteo para distribuir información de ruteo (tablas de ruteo).

!  Un protocolo de ruteo define reglas que son usadas por un router cuando se comunica con routers vecinos.

!  Las tablas de ruteo son actualizadas automáticamente basadas en el intercambio de información de ruteo con otros routers.

!  Básicamente, el ruteo dinámico tiene dos partes:

–  Protocolo de ruteo !  Comparte información y enruta tráfico usando la información de ruteo.

–  Algoritmo de ruteo !  Determina la mejor trayectoria hacia la red destino.


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Enrutamiento

Clases de Protocolos de Enrutamiento Dinámico

!  Distance Vector - Vector Distancia –  Anuncia el número de saltos (routers) al destino. –  Indica la dirección por el cual el tráfico puede alcanzar la red

destino. –  Ejemplos:

!  RIPv1 !  RIPv2 !  IGRP

!  Link State - Estado del Enlace –  Está basado en el estado del enlace. –  Crea una abstracción de la topología de la red. –  Está basado en el algoritmo Shortest Path First (SPF). –  Ejemplos:

!  OSPF !  IS-IS


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Enrutamiento Clases de Protocolos de Erutamiento Dinámico (cont)

!  Classful –  Un Protocolo classful no incluye la máscara de la subred cuando

anuncia una ruta. –  Toma la máscara de default para calcular la red. –  Intercambia rutas sumarizadas (entre redes externas). –  Ejemplos:

!  RIPv1 !  IGRP

!  Classless –  Los procolos classless si incluyen la máscara de la subres cuando

anuncia una ruta. –  Soportan VLSM (Mascara de subred de longitud variable) –  La sumarización puede ser manual. –  Ejemplos:

!  RIPv2 !  EIGRP !  OSPF !  IS-IS


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Enrutamiento Operación de Protocolos Classful y Classless

192.168.5.0/24"A" B" C"

172.16.2.0/24"

172.16.1.0/24"

172.16.2.0/24" 172.16.1.0/24"

172.16.2.0/24"

OSPF - Classless"

A" B"

172.16.2.0/24" 192.168.5.0/24"C"

172.16.0.0"

172.16.1.0/24"

172.16.2.0"

RIPv1 - Classful"

A" B"Tabla de Ruteo"172.16.0.0/16"

Tabla de Ruteo"172.16.2.0/24"172.16.1.0/24"


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Enrutamiento Características de Protocolos de Enrutamiento

Características RIPv1 RIPv2 EIGRP* IS-IS OSPF

Distance Vector ! ! ! Link State ! ! Sumarización Automática ! ! ! Sumarización Manual ! ! ! ! VLSM ! ! ! ! Protocolo Propietario CISCO

Tiempo de Convergencia Lento Lento Rápido Rápido Rápido

*EIGRP tiene carácterísticas de distance vector y link state (advanced distance vector)

Classful Classless

RIPv1 RIPv2

IGRP* EIGRP

OSPF

IS-IS

BGP4


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Enrutamiento Ejemplo 1


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Enrutamiento Ejemplo 2


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Laboratorio

Enrutamiento


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Anexo


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Text 24 pt



Referencias

!  HHH%,6+,?%,?)!

!  HHH%=.?7?,?C+%,?)!

!  HHH%,-63-%?.A!

!  HHH%+44I)JI6=%,?)!

!  HHH%H-..6?.+?G7>4%:47!

!  HHH%A:+0%:47!

!  HHH%647G%?.A!

!  HHH%6+?,%?.A!

!  HHH%.G,I4367?.%?.A!

!  HHH%6-:-%?.A!

!  HHH%H6.4+>-.K%?.A!

!  L?;76:A!MN</O<P!Q?C;)4!"!&:3!R3676?:%!!S4GG!8?JC4%!N6+,?!<.4++!

!  T65.?+!34!=.4=-.-,69:!=-.-!,4.76G6,-,69:!NNUV!J!NNU<%!

!  MN</O<!OCC;+7.-743P!Q?C;)4!"W!M>4!<.?7?,?C+P!L6,>-.3!@74X4:+!V336+?:IY4+C4J!!


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Diseño de la Red

Fin

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