Enrutamiento (Routing)

Para encaminar los paquetes de datos, los routers necesitan información acerca de las rutas existentes para alcanzar sus destinos.

Tipos de Enrutamiento

1. Estático o Dinámico:

• Estático: Se accede al router y se configura manualmente la tabla de enrutamiento. Es más fiable y ahorra ancho de banda y memoria. Sin embargo, si falla un enlace, habrá que configurarlo manualmente de nuevo.
• Dinámico: Se realiza automáticamente mediante el diálogo entre routers, que intercambian información. Las ventajas e inconvenientes son opuestas a las del enrutamiento estático.

2. Interno o Externo:

• Protocolo de enrutamiento interno (IGP): Permite el intercambio de información dentro de un sistema autónomo. Ejemplos: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF.
• Protocolo de enrutamiento externo (EGP): Sirve para conectar sistemas autónomos. Ejemplo: BGP.

3. Vector Distancia, Estado de Enlace o Híbridos:

• Vector distancia: Cada router anuncia las mejores rutas hacia todos los destinos conocidos desde su punto de vista a todos sus vecinos. A los enlaces entre routers se les asigna un coste o métrica (número de saltos, ancho de banda, etc.). La ruta con menor métrica es la seleccionada. Ejemplos: RIP (métrica simple) o IGRP (métrica compuesta).
• Protocolo de estado de enlace: Para grandes redes; los routers intercambian información sobre el estado de los enlaces. Ejemplos: OSPF, IS-IS.
• Protocolo híbrido: Combina las mejores características de ambos. Ejemplo: EIGRP.

4. Con Clase o Sin Clase:

• Con clase: RIPv1, IGRP.
• Sin clase: RIPv2, EIGRP.

Sistema Autónomo (AS)

Conjunto de routers que intercambian información de redes mediante un protocolo de enrutamiento común y que generalmente son administrados por una misma entidad o empresa. Poseen un ID numérico que es asignado por entidades regionales como RIPE NCC (Europa), ARIN (América, Asia, África) o APNIC (Pacífico, Asia).

Traducción de Direcciones de Red (NAT)

• Es un estándar que utiliza una o más direcciones IP para conectar varios ordenadores de una red interna a otra externa (normalmente Internet), los cuales tienen una dirección IP completamente distinta (normalmente una dirección no válida en Internet).
• Para llevar a cabo este proceso, las direcciones IP se mapean desde el dominio interno de direcciones al externo, proporcionando un encaminamiento transparente.
• La finalidad inicial es la de poder realizar cambios en la topología de red interna sin que dichos cambios sean visibles en la externa.
• Posteriormente, se ha utilizado una variante del NAT como solución a la escasez de direcciones públicas en Internet. Así, una organización utiliza un rango de direcciones de red privadas (no válidas para Internet) para sus equipos, y puede dar acceso a todos los servicios que proporciona Internet utilizando una sola dirección de red pública.
• El proceso de traducción de direcciones se lleva a cabo en el router.

Tipos de NAT

1. Estático: A cada dirección de red privada se le asigna una externa.
2. Dinámico: Asignación dinámica de las direcciones externas.
3. NAPT: Se lleva a cabo un mapeo tanto de la dirección IP fuente como del puerto fuente de la red interna.
4. Overloaded NAT: Cuando un ordenador de la red necesita enviar un paquete a otro de la red externa, el paquete IP saliente entra en el enrutador y este sustituye la IP de origen por su propia dirección IP pública. Luego añade la IP de destino y el puerto efímero de origen a la tabla de traducción NAT. Cuando el receptor envía el paquete de vuelta, invierte las direcciones IP y los puertos.

Superred o CIDR (Enrutamiento entre Dominios sin Clase)

• Surge como consecuencia de la terminación de direcciones en Internet IPv4, siendo inflexible la división en clases A, B y C, y el aumento del tamaño de las tablas de encaminamiento y de la información a intercambiar.
• La solución es asignar más direcciones de clase C en vez de una sola de clase B (superredes), y reducir la información de encaminamiento que intercambian los routers (CIDR).
• El formato CIDR resume un grupo de direcciones contiguas en una sola dirección de clase C, y por tanto en una sola entrada de la tabla de encaminamiento. Para ello, se maneja una anotación en función de dos parámetros:
  1. Dirección de red.
  2. Longitud (indica el número de bits que delimitan la máscara).
• Ejemplo: Formato CIDR = (220.1.0.0/22) = (220.1.0.0, 255.255.252.0).

Protocolo TCP/IP

A) Introducción

• TCP/IP son un conjunto de protocolos para la comunicación de datos.
• Es el protocolo estándar en todo tipo de aplicaciones telemáticas, redes locales y corporativas, gracias a:
  • Los protocolos que lo forman son abiertos y soportados en todo tipo de sistemas.
  • Funciona en cualquier tipo de medio (Ethernet, ADSL, etc.).
  • Emplea un esquema de direccionamiento que asigna a cada equipo conectado una dirección única en toda la red.

B) Arquitectura

• No coincide con las 7 capas del modelo OSI, ya que fue inventado antes:
• (4) Aplicación: Procesos y aplicaciones de red.
• (3) Transporte: Permite el envío de datos de extremo a extremo.
• (2) Red (Internet): Define datagramas y maneja rutas.
• (1) Acceso a red: Rutinas que permiten el acceso físico a la red.
• Los datos que son enviados a la red recorren el bloque de la parte más alta (4) a la más baja (1); cuando son recibidos, la recorren en sentido contrario.
• Durante estos recorridos, cada capa añade o sustrae información de control a los datos para garantizar su correcta transmisión (cabeceras). Esto se conoce como encapsulado.

Capas

• Capa de acceso a red:
  • Se define como encapsular un datagrama IP en una trama que pueda ser transmitida en red.
  • Asocia direcciones lógicas IP a direcciones físicas NIC. De esto se encarga el protocolo ARP.
• Capa de red:
  • En esta capa opera el protocolo IP. Actualmente, se usa en la versión 4, aunque ya ha sido desarrollada la versión 6.
  • El paquete de datos debe tener el formato de datagrama.
  • El funcionamiento del protocolo IP es simple: para cada datagrama consulta la dirección de origen y la compara con la de destino; si ambas pertenecen a equipos de la misma red, el datagrama se envía directamente de uno a otro; si no, se hace necesaria una puerta de enlace, que facilite el envío a redes diferentes.
  • El paso a través de una puerta de enlace se denomina salto, y la búsqueda del camino más adecuado se llama enrutamiento.
  • En la capa de red también actúa el protocolo ICMP; este envía mensajes en forma de datagramas que permiten las siguientes funciones:
    1. Control de flujo: Solicita que se detenga el envío de paquetes temporalmente si el host de destino tiene dificultad para procesar todos los envíos a la vez.
    2. Detección de destinos inalcanzables: Indica que el destino es inalcanzable si no se asocia la dirección a ningún equipo.
    3. Redireccionamiento de rutas: Indica que hay otra puerta de enlace disponible como mejor opción en ese momento.
    4. Pruebas de conectividad: (ping).
• Capa de transporte:
  • Se encuentran definidos en esta capa los protocolos TCP y UDP.
  • TCP permite enviar los datos de un lado a otro, detectar errores y corregirlos.
  • UDP reduce la cantidad de información de la cabecera ganando rapidez, aunque perdiendo fiabilidad.
• Capa de aplicación:
  • En esta capa se incluyen aplicaciones y procesos que intercambian información con la capa de transporte.
  • Los protocolos de aplicación más conocidos son: TELNET, FTP, SMTP, HTTP o DNS.

C) Formas de Direccionamiento de Red

• Unicast: Los datos tienen como destino un único host.
• Multicast: Se pueden enviar de forma conjunta a un grupo de host.
• Broadcast: Envía los datos a todos los equipos que forman parte de la red.

D) Multiplexación de Datos

• Cuando los datos pasan de la capa de transporte a la de aplicación, hay que indicar a qué servicio de red están destinados.
• Esto es posible gracias a la coordinación del IANA, que mantiene un registro de los números de puerto asignados a cada servicio de red.
• El número de puerto de origen identifica al proceso que envía los datos; el de destino, indica el puerto que los recibe. Ambos números se sitúan al principio de la cabecera de los datagramas TCP y UDP.
• Existe una clasificación según el número de los puertos:
  • Los números inferiores a 1024 están reservados a servicios como Telnet, SMTP, etc. (son denominados puertos bien conocidos).
  • Los puertos entre 1024 y 49151 son puertos registrados.
  • Los situados entre 49151 y 65535 son puertos privados, de los que se puede disponer para cualquier uso.
• Asignación dinámica de puertos:
  • Además de los puertos bien conocidos, que simplifican el envío de datos, cada conexión necesita asignar un segundo número de puerto, que se hará de forma aleatoria y no será menor de 1024. La principal ventaja de la asignación dinámica es que permite que un servicio soporte simultáneamente más de un usuario.
  • La combinación de IP y puerto se denomina socket.
  • El comando netstat visualiza los números de puerto TCP locales y remotos, las direcciones IP de los host y el estado de las conexiones.