EL MODELO OSI - · PDF fileRedes Empresariales-Enterprise Una corporación, una...

AplicaciónPresentación

SesiónTransporte

RedEnlace Datos

Física

EL MODELO OSI

¿Dónde estamos?

Capítulo I - Revisión

Tabla de Contenido

• Enterprise

• Review the OSI Model

• Encapsulation

• LAN Devices & Technologies

• Transport Layer

• IP Addressing

RedesEmpresariales

Modelo OSI

Encapsulamiento

Dispositivos yTecnologías LAN

Capa de Transporte

DireccionamientoIP

Redes Empresariales-EnterpriseUna corporación, una agencia, una universidad u otra organización enlazan sus datos, comunicaciones, servicios de computación y servidores de manera conjunta.

Su trabajo como “Network Guru”• Ayuda a las empresas a satifacer sus

necesidades:! Interconectando sus redes locales de manera

que los servicios puedan ser accesibles remotamente

! Aseguran a los usuarios a conseguir un mejor ancho de banda (e.g. reemplazando hubs con switches; 10Mbps NICs con 10/100 Mbps NICs)

! Implementando nuevas tecnologás como e-commerce, video conferencia, voz sobre IP, y educación a distancia.


SesiónTransporte

RedEnlace Datos

Física

EL MODELO OSI

Revisión del Modelo

Open Systems Interconnected Reference

Model

Tabla de Contenido

Porqué un Modelo en Capas?• Reduce la complejidad• Estandardiza las interfaces• Facilitata ingeniería

modular• Garantiza tecnología

interoperable• Accelera la evolución• Simplifica la enseñanza y

el aprendizaje

ApplicaciónPresentación

SesiónTransporte

RedEnlace de Dato

Física

Host Layers vs. Media Layers

ApplicationPresentation

SessionTransportNetwork

Data-LinkPhysical

Capas de HostsProprocionan una entrega precisa de los datos entre

computadores

ApplicaciónPresentación

SesiónTransporte

Host Layers vs. Media Layers



Data-LinkPhysical

Capas de MediosControlan la entrega física de mensajes a través de la red

RedEnlace de Dato

Física

Capa de Aplicación! Provee los servicios de red a

las apliaciones del usuario.! Ej. Un computador puede

guardar los archivos en un servidor de red utilizando “network redirector” de un NOS como Novell

! Network redirectors permiten a las aplicaciones como Word a “ver” los recursos de la red.



Data-LinkPhysical

Capa de Presentación! Provee representación de datos

y formateo de códigos.! “Code formatting” incluye

compresión y encripción! Garantiza que los datos que

llegan desde la red puedan ser utilizados por la aplicación y que la información enviada por la aplicación se pueda transmitir a través de la red



Data-LinkPhysical

Capa de Sesión! Provee comunicación inter-host por

establecer, mantener y terminar sesiones.

! Usa “dialog control” y “dialog separation” para manejar la sesión

! Algunos protocoles de Sesión:" NFS (Network File System)" SQL (Structured Query Language)" RCP (Remote Call Procedure)" ASP (AppleTalk Session Protocol)" SCP (Session Control Protocol)" X-window



Data-LinkPhysical

Capa de Transporte! Provee confiabilidad, control de flujo y

corrección de errores a través del uso de TCP.

! TCP segmenta los datos, añadiendo un “header” con control de información para secuencia y confirmación de los paquetes recibidos.

! El header del segmento también incluyen los puertos (ports) de origen y destino para las aplicaciones de capas superiores

! TCP es “connection-oriented” y usa “windowing”.

! UDP es “connectionless”. UDP no confirma la recepciónde paquetes.



Data-LinkPhysical

Capa de Red! Responsable por el

direccionamiento lógico del paquete y la determinación de ruta.

! “Addressing” es hecho por “routed protocols” tales como IP, IPX, AppleTalk, and DECnet.

! “Path Selection” es hecho por “routing protocols” tales como RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, and BGP.

! “Routers” operan en la Capa de Red



Data-LinkPhysical

Capa de Enlace de Datos! Provee acceso al medio! Maneja notificación de errores, la

topología de red, control de flujo y direccionamiento físico de la trama (frame).

! “Media Access Control” a través de ..." Deterministica—token passing" No-deterministica—broadcast

topology (dominios de colisión)

! Concepto Importante: CSMA/CD



Data-LinkPhysical

Capa Física! Proporciona los medios

eléctricos, mecánicos, de procedimiento y funcionales para activar y mantener el enlace físico entre sistemas.

! Incluye el medio a través del cual los bits fluyen..." Cable CAT 5" Cable coaxial" Cable de fibra optica" La atmósfera



Data-LinkPhysical

Ejercicio: enlazar cada función a la capa correspondiente

• Aplicación• Presentación• Sesión• Transporte• Red• Enlace de datos• Física

• Permite que los programas no preparados para red, puedan usar los servicios de la red

• Especifica los formatos de codificación de diferentes tipos de archivos

• Utiliza direcciones físicas para ubicar los equipos• Determina el direccionamiento lógico a emplear y conoce

las direcciones globales• Permite comprimir los archivos durante la transmisión

para optimizar el consumo de ancho de banda• Clasifica el tipo de medio de transmisión• Especifica las tensiones y voltajes en transmisiones

eléctricas• Permite encriptar los datos durante la transmisión para

proporcionar privacidad• Especifica el tipo de conectores• Controla el flujo de información entre sistemas finales• Permite secuenciar y reconocer la entrega de paquetes• Se encarga de transmitir los datos entre dispositivos

adyacentes• Transporta los bits por la red• Gestiona el intercambio de información entre sistemas

con codificación diferente• Proporciona servicio a los programas de usuario• Se encarga de encaminar los paquetes a través de la red

seleccionando la ruta más adecuada en cada caso• Establece, mantiene y termina las sesiones entre

dispositivos


SesiónTransporte

RedEnlace Datos

Física

EL MODELO OSI

Encapsulation

ComunicacionesPeer-to-Peer

Tabla de Contenido

Comunicaciones de Igual a Igual• La capas se comunican usando su propia PDU.

Por Ej., la capa de red del origen y destino son iguales y usan los “paquetes” para comunicarse respectivamente. (Peer-to-Peer)

Aplicación ApplicationPresentación Presentation

Sesión SessionTransporte Transport

Red NetworkEnlace Datos Data-Link

Física Physical

Data

Segments

Packets

Frames

Bits

DataData

Ejemplo de Encapsulamiento• Si uno escribe un mensaje

de email, SMTP toma los datos y lo pasa a la capa de Presentación.

• Presentaión codifica los datos usando ASCII.

• Sesión establece una conección con el destino con el propósito de transportar los datos.



Data-LinkPhysical

Ejemplo de Encapsulamiento• Transporte segmenta los

datos utilizando TCP y lo envía a la Capa de Red para su direccionamiento

• Red direcciona el paqueteutilizando IP.

• Enlace de Datos encapsula el paquete en una trama y lo direcciona para su envío en la red local (MACs)

• La capa Físicia envía los bitshacia el medio (cable).



Data-LinkPhysical

Ejercicio: asignar cada nombre de datos a su capa correspondiente

PaquetesTramasDatos

SegmentosBits

Mensajes


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RedEnlace Datos

Física


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RedEnlace Datos

Física

EL MODELO OSI

Dispositivos de Red y Tecnologías

The Data-Link & Physical Layers

Tabla de Contenidos

Dispositivos de Red• ¿Qué hace?

! Concentra conecciones LAN de varios equipos en una sola locación

! Repite la señal (regenera y resincroniza)

! Un “hub” es un reptetidor multi-puerto

¿En que capa?


! Conecta segmentos de red local (LAN);

! Filtra tráfico basado en las direcciones MAC; y

! Separa dominios de colisión basado en las “MAC addresses”.

¿En que capa?


! Puesto que es un puente multi-puerto, este también puede" Conecta segmentos LAN;" Filtra el tráfico basado en

direcciones MAC; y" Separa dominios de colisión

! Sin embargo los “switches” también ofrecen ”full-duplex, dedicated bandwidth” a los segmentos dedicados.

¿En que capa?


! Interconeca redes y provee control de “broadcast”

! Determina la ruta usando un “routing protocol” o una ruta estática

! Re-encapsula los paquetes en el apropiado formato de trama y lo envía a la interface apropiada

! Usa direccionamiento lógico (Ej. Direcciones IP) para determinar la ruta

¿En que capa?

Ejercicio: asignar cada dispositivo a su capa


SesiónTransporte

RedEnlace Datos

Física

Tipos de medios

Tecnologías de Redes

Las tres más comunes

utilizadas en las redes en la actualidad

Ethernet/802.3• Especificaciones del Cable:

! 10Base2" Thinnet; usa coax" Max. distancia = 185 metros (casi 200)

! 10Base5" Thicknet; usa coax" Max. distancia = 500 metros

! 10BaseT" Usa Twisted-pair" Max. distancia = 100 metros

! 10 significa 10 Mbps

Ethernet/802.3• Ethernet es topologóa “broadcast “.

! Que significa?" Cada equipo en el segmento Ethernet ve todas la

tramas (frames)." Frames son direccionados con la dirección _____

de origen y de destino." Cuando un eqipo no conoce la dirección MAC

destino o cuando quiere comunicarse con todos los equipos, encapsula la trama con una dirección MAC de broadcast: FFFF.FFFF.FFFF

! Cúal es el principal problema de tráfico de red causado por las topologías de Ethernet de broadcast?

Ethernet/802.3• Las topologías Ethernet también

comparten el medio.• Eso significa que el acceso al medio es

controlado por el primero que entra es el primero en ser servido.

• Esto resulta en colisiones entre los datos de dos equipos transmitiendo simultáneamente.

• Colisiones son resueltas utilizando que método?

Ethernet/802.3• CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access

with Collision Detection)• Describa como CSMA/CD trabaja:

! Un nodo que necesita transmitir escucha por actividad en el medio. Si no existe, transmite.

! El nodo continua escuchando. Una colisión es detectada por un pico de voltaje (un bit puede ser solo 0 o 1-- no puede ser 2)

! El nodo genera una señal de “jam” para decir a todos los equipos que paren la transmisión por un tiempo aleatoriamente escogido en cada nodo (back-off algorithm).

! Cuando el medio esta en silencio de cualquier transmisión, el nodo intenta retransmitir.

Address Resolution Protocol• En topologías de broadcast, se necesita una

manera de resolver direcciones MAC de destino desconocidas.

• ARP es el protocolo que envía un “broadcast ARP request” el cual pregunta, “Cual es su dirección MAC?”

• Si el destino existe en el mismo segemento de red que el origen, luego el destino responde con su dirección.

• Sin embargo si el destino y el origen están separados por un “router”, este no envía el broadcast (divide dominios de broadcast). El router replica con su propia dirección MAC.

Proxy ARP


SesiónTransporte

RedEnlace Datos

Física

EL MODELO OSI

Capa de Transporte

Revisión Rápida

Tabla de Contenido

Funciones Capa de Transporte• Sincronización de la conexión

! “Three-way handshake”

• Control de Flujo! “Más despacio, mi buffer de memoria se

está llenando!!”

• Confiabilidad y Recuperación de Errores! “Windowing”: “Cuanto dato puedo enviar

antes de conseguir una confirmación (acknowledgement) ?”

! Retransmisión de segmentos perdidos o no confirmados (unacknowledged segments)

Dos Protocolos Capa Transporte• TCP

! Transmission Control Protocol

! Connection-oriented! Acknowledgment &

Retransmission of segments

! Windowing! Aplicaciones:

" Email" File Transfer" E-Commerce

• UDP! User Datagram

Protocol! Connectionless! No Acknowledgements! Aplicaciones:

" Routing Protocols" Streaming Audio" Gaming" Video Conferencing


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RedEnlace Datos

Física

EL MODELO OSI

Direccionamiento IP

Revisión de “Subnetting “

Tabla de Contenido

Direccionamiento Lógico• En la capa red, se usa un direccionamiento

jerárquico y lógico.• Con el Protocolo de Internet (IPv4), este

direccionamiento es un esquema de direcciones de 32-bit divididos en 4 octetos.

• Puede recordar el primer octecto de las cinco clases de direcciones?! Class A: 1 - 126! Class B: 128 - 191! Class C: 192 - 223! Class D: 224 - 239 (multicasting)! Class E: 240 - 255 (experimental)

Network vs HostClase A: 27 = 126 networks; 224 > 16 million hosts

Clase B : 214 = 16,384 networks; 216 > 65,534 hosts

Clase C : 221 > 2 million networks; 28 = 254 hosts

1.H.H.H - 126.H.H.HMask: 255.0.0.0

128.N.H.H - 191.N.H.HMask: 255.255.0.0

192.N.N.H - 223.N.N.HMask: 255.255.255.0

Porqué subredes (subnet)?• Usualmente se trata con topologías de

“broadcast”.• Puede imaginarse el tráfico en una red con

más de 1000 hosts tratando de descubrir cada una la dirección MAC de la otra?

• “Subnetting” permite segmentar la red local (LAN) en dominios lógicos de broadcast llamados subredes mejorando el rendimiento de la red.

“Stealing Bits”• Para las subredes, se roban o prestan bits de la

porción del campo de host de la dirección IP• Primero, debemos determinar cuantas subredes

se necesitan y cuantos hosts por subred.• Estos calculos e basan en potencias de 2

! Ej., Se necesitan 8 subredes de una Clase C:" 24 = 16 - 2 = 14 subnets" Recuerde substraer 2 debido a que la primera y

útlima subred no son utilizables. Porqué?! Cuantos hosts por subred podemos tener?

" Es una Clase C, y nos quedan 4 bits: 24 = 16 - 2 = 14 hosts

" Recuerde substraer 2 debido a que la primera y última dirección no son utilizables. Porqué?

Máscara de Subred-Subnet Mask• La máscara de subred corresponde a la suma del

valor decimal de los bits prestados..• En elejemplo anterior de una Clase C, se

prestarón 4 bits de la porción de host. Esto se muestra a continuación con sus correspondientes valores decimales.

128 64 32 16 8 4 2 11 1 1 1

Sumando el valor decimal de todos estos bits nos da 240. Este es el último octeto de la máscara de subred.

Así la máscara de subred es: 255.255.255.240

Ultimo octecto de la máscara• Con la siguiente tabla se podrá rapidamente:

! Calcular el último octecto dado el número de bits prestados.

! Determinar el número de bits prestados dado el último octeto.

! Determinar el númeto de bits remanentes para los hosts y el número de direcciones disponibles.

Bits Borrowed

Non-Zero Octet Hosts

2 192 623 224 304 240 145 248 66 252 2

CIDR Notation• Classless Interdomain Routing es ún método

de representar direcciones IP y su máscara de subredes con un prefijo.

• Por ejemplo: 192.168.50.0/27• Que piensa le dice el número 27?

! 27 es el número de bits en ! De la máscara de subred. Es decir la máscar será: 255.255.255.224

! Dado que 192. es una Clase C, los bits prestádos son 3!! (27-24)

! Finalmente, el número mágico es 256 - 224 = 32, así la primera subred utilizable es:197.168.50.32!!

• Ese es el poder de la notación CIDR.

202.151.37.0/26• ¿Máscara de subred?

! 255.255.255.192

• ¿Bits Prestados?! Clase C así tenemos 2 bits prestados


! 255.255.255.192• ¿Bits Prestados?

! Clase C así tenemos 2 bits prestados• ¿Número Mágico?

! 256 - 192 = 64• ¿Primera subred utilizable?

! 202.151.37.64• ¿Tercera subred utilizable?

! 3*64 = 192, so 202.151.37.192


! 255.255.255.252

• ¿bits prestados?! Clase C: 6 bits prestados

• ¿número mágico?! 256 - 252 = 4

• ¿tercera red a usar?! 3 * 4 = 12, so 198.53.67.12

• ¿dirección de broadcast de la segunda subred?! (2+1) * 4 - 1 = 11, so 198.53.67.11

200.39.89.0/28• Que clase de dirección es 200.39.89.32?

! Clase C, 4 bits prestados! Ultimo octecto no-cero 240! Número Mágico 256 - 240 = 16! 32 es un múltiplo de 16, así 200.39.89.32 es la

dirección de red de la segunda subred (subnet address--second subnet)!!

• Cuál es la dirección de broadcast de esta?! 32 + 16 -1 = 47, es decir 200.39.89.47

194.53.45.0/29• Que cláse de dirección es 194.53.45.26?

! Clase C, 5 bits prestados! Ultimo octeto no-cero 248! Número Mágico 256 - 248 = 8! Subredes son: .8, .16, .24, .32, ect.! Así 194.53.45.26 pertence a la tercera subred

(194.53.45.24) y es una dirección de un host.• Cuál es la dirección de broadcast que usaría este

host para comunicarse con otros en la misma subred?! Pertenece al subred .24 y la siguiente es .32 (24+8),

así 1 menos es .31 (194.53.45.31)

Sín una hoja de trabajo!• Después de alguna práctica, debería ser capaz de

hacer ejercicios de subredes sin una hoja de trabajo

• La única información que necesita es la dirección IP y la notación CIDR.

• Por ejemplo la dirección 221.39.50/26• puede determinar rápidamente que la primera

dirección de subred es 221.39.50.64. Cómo?! Clase C, 2 bits prestados! 256 - 192 = 64, así 221.39.50.64

• El resto de direcciones de subredes son múltiplos de 64 (.64, .128, .192).

¡La clave!• ¡¡¡Memorice está tabla!!!

Bits Borrowed

Non-Zero Octet Hosts

2 192 623 224 304 240 145 248 66 252 2

Subredes en la cabeza1 2 3 4 5 6 7 8

Bits Pres. 1 2 3 4 5 6 7 8Hosts 128 64 32 16 8 4 2 1Máscara 128 192 224 240 248 252 254 255

128 64 32 16 8 4 2 1

128 192 224 240 248 252 254 255

Ejercicios• Realice estos ejercicios. Indique para cada uno:

! Bits prestados! Máscara de subred! Segunda dirección de subred y su broadcast

1. 192.168.15.0/262. 220.75.32.0/303. 200.39.79.0/294. 195.50.120.0/275. 202.139.67.0/286. Desafío: 132.59.0.0/197. Desafío: 64.0.0.0/16 Respuestas

Respuestas

Dirección ClaseBits

PrestadoÚltimo Octeto

Número Mágico

2da Direc. Subred

2da Subnet's Broadcast

192.168.15.0/26 C 2 192 64 192.168.15.128 192.168.15.191220.75.32.0/30 C 6 252 4 220.75.32.8 220.75.32.15200.39.79.0/29 C 5 248 8 200.39.79.16 220.39.79.23195.50.120.0/27 C 3 224 32 195.50.120.64 195.50.120.95202.139.67.0/28 C 4 240 16 202.139.67.32 202.139.67.47

132.59.0.0/19 B 3 224 32 132.59.64.0 132.59.95.25564.0.0.0/16 A 8 255 1 64.2.0.0 64.2.255.255

Desafío:

¡No se engañe a si mismo!Trabaje en los ejercicos antes de verificar las respuestas. Presione “Regresar” si no ha realizado los ejercicios o en otra parte para ver las respuestas.

Regresar

SuperRedes• Prestar bits de la porción de red a los

hosts?• Tener más cantidad de hosts (>254) en

una misma red clase C por ejemplo.• Util en las direcciones de clases virtuales

reservadas y con firewalls.• Ej. 192.168.53.0/22

! Máscara de SuperRed: 255.255.252.0! Bits robados para hosts: 2 (24-22)! Hosts = 2^(8+2)-2= 1022 (1016)

Direcciones Privadas

Clase Rango DireccionesA 10.0.0.0

10.255.255.255B 172.16.0.0

172.31.255.255C 192.168.0.0

192.168.255.255

Ejercicio de topología

Ejercicio de preguntas Web• Jeopardi• Comprender el funcionamiento• Realizar el apartado B

Ejercicio de enlazar parejas• Descomprimir el archivo concentration• ¿quién ha tardado menos?

Ejercicio de encapsulado

Laboratorio• Desempaquetar• Construir una red con un router• Capturar paquetes de una sesión entre dos

equipos atravesando un router

Enlaces recomendados• The OSI Reference Model• www.rad.com/networks/1994/osi/intro.htm• Internetworking Basics (Cisco)• www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_

doc/introint.htm#xtocid19399• Ethernet• wwwhost.ots.utexas.edu/ethernet/ethernet-

home.html• Varios• freespace.virgin.net/glynn.etherington/cisco.htm• www.examnotes.net/cisco/osi.shtml• www.gurlygeek.com/encap.html

Enlaces Miscelaneos• James Bond Meets The 7 Layer OSI Model

http://ww.pe.net/~rlewis/Resources/james.html• Kinesthetic OSI Model• http://eroom.netacad.net/eroom/cisco/Instructor

Materials/674_2d

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