El Nivel de Red en TCP/IP

Nivel de red en TCP/IPEl Nivel de Red en TCP/IP est formado por:El protocolo IP: IPv4, IPv6Los protocolos de control, ej.: ICMP, ARP, RARP, BOOTP, DHCP, IGMPLos protocolos de routing, ej.: RIP, OSPF, IS-IS, IGRP, EIGRP, BGPToda la informacin en Internet viaja en datagramas IP

IP (Internet Protocol)Protocolo de conmutacin de paquetes, tanto a nivel de servicio como de implementacin. No orientado a conexin. Cada paquete se enruta de forma independiente.NO garantiza: entrega, orden y la no duplicidad de la informacin (NO CONFIABLE)No detecta ni corrige errores en el Payload.Solo detecta errores en el encabezado descartando el paquete cuando este llega mal.

Internet es un conjunto de redes interconectadasEl protocolo IP es el pegamento que mantiene unidas esas redes

Principios de diseo de Internet (segn Tanenbaum)Asegrate de que funciona.Mantenlo tan simple como sea posible.Cuando tomes decisiones haz elecciones claras.Aprovecha la modularidad.Ten en cuenta la heterogeneidad.Evita opciones y parmetros estticos.Busca un buen diseo (no necesita ser perfecto).Piensa en la escalabilidad.S estricto al enviar y tolerante al recibir

Versin: siempre vale 4Longitud Cabecera: en palabras de 32 bits DS (Differentiated Services): Para Calidad de ServicioLongitud total: en bytes, mximo 65535 (incluye la cabecera)Campos de Fragmentacin: Identificacin, DF, MF, Desplaz. FragmentoTiempo de vida (TTL): cuenta saltos hacia atrs (se descarta cuando es cero)Checksum: comprueba toda la cabecera (pero no los datos)32 bitsCabecera de un datagrama IPv4

VersinLon CabDS (DiffServ)Longitud TotalIdentificacinDFMFDesplazamiento del FragmentoTiempo de vida (TTL)ProtocoloChecksumDireccin de origenDireccin de destinoOpciones (de 0 a 40 bytes)

Algunos valores del campo Protocolo

ValorProtocoloDescripcin1ICMPInternet Control Message Protocol2IGMPInternet Group Management Protocol3GGPGateway-to-Gateway Protocol4IPIP en IP (encapsulado)5STStream6TCPTransmission Control Protocol8EGPExterior Gateway Protocol17UDPUser Datagram Protocol29ISO-TP4ISO Transport Protocol Clase 480CLNPConnectionless Network Protocol88IGRPInterior Gateway Routing Protocol89OSPFOpen Shortest Path First

DIRECCIONAMIENTO IP V4Cada nodo tiene por lo menos una direccin nica IP de 32 bits.Por facilidad se escriben como 4 valores decimales separados por puntos.Ej: 129.0.0.1Se soporta unicast, multicast y broadcastGeneralmente a una red fsica corresponde una red lgica.Nodos con ms de una interfaz reciben el nombre de multi-homed. Tienen una direccin por puerto.Un una interfaz puede tener varias direcciones.

DIRECCIONAMIENTO IP V4La direccin de cada nodo se puede asignar de dos formas:Esttica: se configura en cada nodo manualmente.Dinmica: a travs de un servicio se asigna automticamente.

Se estructuran los 32 bits as: Una parte para identificar la red.Otra parte para identificar el nodo dentro de la red.

Con base en la parte que identifica la red, el nodo se da cuenta si el destino esta en su misma red o en otra.

ClaseABCDERango0.0.0.0127.255.255.255128.0.0.0191.255.255.255192.0.0.0223.255.255.255224.0.0.0239.255.255.255240.0.0.0255.255.255.255Formato de direcciones IP

0Red(128)Host (16,777,216)

10Red (16,384)Host (65,536)

110Red (2,097,152)Host (256)

1111Reservado

1110Grupo Multicast (268,435,456)

Direcciones IP especiales

DireccinSignificadoEjemplo255.255.255.255Broadcast en la propia red o subred0.0.0.0Identifica al host que enva el datagramaUsado en BOOTPHost a cerosIdentifica una red (o subred)147.156.0.0Host a unosBroadcast en esa red (o subred)147.156.255.255Red a cerosIdentifica un host en la propia red (o subred)0.0.1.25127.0.0.1Direccin Loopback224.0.0.1Todos los hosts multicast

Direcciones IP reservadas y privadas (RFC 1,918)

Red o rangoUso127.0.0.0Reservado (fin clase A)128.0.0.0Reservado (ppio. Clase B)191.255.0.0Reservado (fin clase B)192.0.0.0Reservado (ppio. Clase C)224.0.0.0Reservado (ppio. Clase D)240.0.0.0 255.255.255.254Reservado (clase E)10.0.0.0Privado172.16.0.0 172.31.0.0Privado192.168.0.0 192.168.255.0Privado

172.16.1.10NAT172.16.1.2Empresa X172.16.0.0147.156.1.2Utilidad de las direcciones privadasEmpresa Y147.156.0.0Internet147.156.1.10NAT147.156.1.10130.15.12.27202.34.98.10152.48.7.5172.16.1.1Rtr 172.16.1.1Rtr 172.16.1.1147.156.1.1Rtr 147.156.1.1Rtr 147.156.1.1AB

SubredesDividen una red en partes mas pequeas.Nivel jerrquico intermedio entre red y hostRoba unos bits de la parte host para la subred.Permite una organizacin jerrquica. Una red compleja (con subredes) es vista desde fuera como una sola red.

Dividamos la red 147.156.0.0 (clase B) en cuatro subredes:16 bits2 bits14 bitsMscara: 11111111 . 11111111 . 11 000000 . 00000000 255 . 255 . 192 . 0Ejemplo de Subredes

147 . 156SubredHost

Bits subredSubredMscaraRango00 (0)147.156.0.0255.255.192.0147.156.0.0 147.156.63.25501 (64)147.156.64.0255.255.192.0147.156.64.0 147.156.127.25510 (128)147.156.128.0255.255.192.0147.156.128.0 147.156.191.25511 (192)147.156.192.0255.255.192.0147.156.192.0 147.156.255.255

SubredesLa mscara identifica que parte de la direccin es red-subred y que parte es host.Si la parte host es cero la direccin es la de la propia subredLa direccin con la parte host toda a unos esta reservada para broadcast en la subredEn cada subred hay siempre dos direcciones reservadas, la primera y la ltima.Ejemplo: Red 156.134.0.0, mscara 255.255.255.0.256 subredes identificadas por el tercer byte: 156.134.subred.host156.134.subred.0 identifica la subred156.134.subred.255 es el broadcast en la subred.

SubredesRed 156.134.0.0, mscara 255.255.255.0256 subredes (de 156.134.0.0 a 156.134.255.0) peroDireccin 156.134.0.0 identifica red o subred?Direccin 156.134.255.255 identifica broadcast en la red o en la subred?Solucin: no utilizar la primera y la ltima subred (las que tienen el campo subred todo a ceros o todo a unos). Esta norma se puede infringir (se hace a menudo) con la declaracin de subnet zero.Permite aprovechar mejor el espacio disponible (p. Ej. Red 147.156.0.0 con mscara 255.255.128.0).

Posibles subredes de una red clase C

BitssubredNsubredesN subredes (subnet zero)Bits hostN hostsMscaraltimo byte de la mscara en binario0008254255.255.255.0000000001027126255.255.255.12810000000224662255.255.255.19211000000368530255.255.255.2241110000041416414255.255.255.240111100005303236255.255.255.248111110006626422255.255.255.25211111100712612810255.255.255.25411111110825425600255.255.255.25511111111

16 Subredes de 256 direcciones16 Subredes de 1024 direcciones3 Subredes de 4096 direccionesSubred de 32768direccionesEjemplo de subredes con mscara de tamao variable

SubredMscaraSubred/bits156.134.0.0255.255.255.0156.134.0.0/24156.134.1.0255.255.255.0156.134.1.0/24156.134.2.0255.255.255.0156.134.2.0/24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .156.134.15.0255.255.255.0156.134.15.0/24156.134.16.0255.255.252.0156.134.16.0/22156.134.20.0255.255.252.0156.134.20.0/22. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .156.134.76.0255.255.252.0156.134.76.0/22156.134.80.0255.255.240.0156.134.80.0/20156.134.96.0255.255.240.0156.134.96.0/20156.134.112.0255.255.240.0156.134.112.0/20156.134.128.0255.255.128.0156.134.128/17

158.42.20.12255.255.255.0158.42.20.1255.255.255.0158.42.30.1255.255.255.0158.42.30.12255.255.255.0A 158.42.30.0 255.255.255.0 por 192.168.1.2192.168.1.1255.255.255.252192.168.1.2255.255.255.252A 158.42.20.0 255.255.255.0 por 192.168.1.1Subred de cuatro direcciones(192.168.1.0 - 192.168.1.3)158.42.30.25255.255.255.0Enrutamiento de dos subredesLAN A 158.42.20.0 255.255.255.0LAN B 158.42.30.0 255.255.255.0XY

147.156.176.7/20Rtr 147.156.176.1147.156.176.1/20147.156.183.5/20Rtr 147.156.176.1147.156.191.12/20Rtr: 147.156.176.1147.156.13.5/17Rtr 147.156.0.1147.156.0.1/17147.156.24.12/17Rtr 147.156.0.1147.156.14.17/17147.156.14.24/17Rtr 147.156.0.1Internet192.168.0.1/30192.168.0.2/30192.168.1.2/30A 0.0.0.0/0 por 192.168.0.2A 147.156.176.0/20 por 192.168.0.1A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.1192.168.1.1/30Oficina Principal 147.156.0.0/17Sucursal 147.156.176.0/20A 147.156.0.0/16 por 192.168.1.2....................................................................................................Conexin a Internet de oficina principal y sucursal configurando subredesHost multihomed virtualXYZ

158.42.20.12/24158.42.20.1/24158.42.30.1/24158.42.30.12/24158.42.40.25/24158.42.30.25/32A 158.42.30.0/24 por 192.168.1.2A 158.42.40.0/24 por 192.168.1.6A 158.42.30.25/32 por 192.168.1.6192.168.1.1/30192.168.1.2/30A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.1A 158.42.30.25/32 por 192.168.1.1192.168.1.5/30192.168.1.6/30A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.5A 158.42.30.25/32 158.42.40.25158.42.40.1/24Ejemplo de ruta hostHost multihomed virtualXYZWLAN A 158.42.20.0/24LAN B 158.42.30.0/24LAN C 158.42.40.0 255.255.255.0

SuperredesProblema: agotamiento del espacio de direcciones IP.Causa: Clase A inaccesible, Clase B excesiva, C demasiado pequea. Muchas organizaciones solicitaban clases B y usaban solo una pequea parte.Solucin: asignar grupos de clases C a una organizacin.Nuevo problema: explosin de las tablas de rutas.Nueva solucin: considerar un grupo contiguo de redes clase C como una sola red. Hacer superredes.

SubredesSuperredesLas superredes se definen mediante mscaras, igual que las subredesEj.: Red 195.100.16.0/21 (mscara 255.255.248.0)Incluye desde 195.100.16.0 hasta 195.100.23.0 Tambin se puede partir en trozos ms pequeos partes de una clase A (de las que quedan libres). Por eso esta tcnica se llama CIDR (Classless InterDomain Routing). Superredes

RedHost

Adems de asignar grupos de redes C a las organizaciones se hace un reparto por continentes y pases:Multi regional: 192.0.0.0 - 193.255.255.255 Europa:194.0.0.0 - 195.255.255.255Otros:196.0.0.0 - 197.255.255.255Norteamrica:198.0.0.0 - 199.255.255.255Centro y Sudamrica: 200.0.0.0 - 201.255.255.255Anillo Pacfico:202.0.0.0 - 203.255.255.255Otros:204.0.0.0 - 205.255.255.255Otros:206.0.0.0 - 207.255.255.255As se pueden ir agrupando entradas en las tablas de rutas CIDR (RFC 1466)

Asignacin de direcciones IPLas organizaciones obtienen sus direcciones IP del proveedor correspondienteLos proveedores pequeos (tier-2 a tier-n) las obtienen de los proveedores grandes (tier-1)Los proveedores grandes las obtienen de los registros regionales (RIR, regional internet registry)Cada RIR dispone de una base de datos (whois) para bsqueda de direcciones IP

Registro Regionalrea geogrficaARIN (American Registry for Internet Numbers) www.arin.netAmricaCaribefrica SubsaharianaAPNIC (Asia Pacific Network Information Centre) www.apnic.netAsia orientalPacficoRIPE (Rseaux IP Europenes) www.ripe.netEuropaMedio OrienteAsia Centralfrica Sahariana

Protocolos de Control de InternetPermiten realizar labores diversas:ICMP (Internet Control Message Protocol): mensajes de error y situaciones anmalasARP: Resolucin de direcciones MACRARP, BOOT, DHCP: Resolucin de direcciones IPIGMP: Gestin de grupos multicast

ICMPPermite reportar diversas incidencias que pueden producirse en el envo de un datagrama.Todos los mensajes ICMP se envan en datagramas IP (valor 1 en el campo protocolo).

Principales mensajes de ICMP

MensajeExplicacinDestination Unreachable (Destino inaccesible)Red, host, protocolo o puerto (nivel de transporte) inaccesible o desconocidoDatagrama con bit DF puesto no cabe en la MTUSource quench (apagar la fuente)Ejerce control de flujo sobre el emisor en casos de congestin. No se utiliza.Echo request y Echo replySirve para comprobar la comunicacin (comando ping).Time exceeded (Tiempo excedido)Datagrama descartado por agotamiento del TTL (usado en comando traceroute)Redirect (Cambio de ruta)El router nos sugiere un camino ms ptimo

Iluso_$ ping s www.uv.es 64 4PING video.ci.uv.es: 64 bytes packets64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=0. time=1. ms 64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=1. time=1. ms 64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=2. time=1. ms 64 bytes from 147.156.1.46: icmp_seq=3. time=1. ms ---video.ci.uv.es PING Statistics ----5 packets transmitted, 5 packets receivded, 0% packet lossRound-trip (ms) min/avg/max = 1/1/1

Iluso_$ ping s www.cmu.edu 64 4PING server.andrew.cmu.edu: 64 bytes packets64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=0. time=287. ms64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=1. time=290. ms 64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=2. time=285. ms 64 bytes from 128.2.72.5: icmp_seq=3. time=277. ms ---server.andrew.cmu.edu PING Statistics ----5 packets transmitted, 5 packets receivded, 0% packet lossRound-trip (ms) min/avg/max = 277/285/290ICMP ECHO REQUEST y ECHO REPLYComando PING

Iluso_$ traceroute www.uniovi.estraceroute to dana.vicest.uniovi.es (156.35.34.1), 30 hops max, 40 byte packets 1 cisco.ci.uv.es (147.156.1.11) 3 ms 3 ms 2 ms 2 A1-0-2.EB-Valencia1.red.rediris.es (130.206.211.181) 2 ms 2 ms 2 ms 3 A1-0-2.EB-Madrid1.red.rediris.es (130.206.224.5) 8 ms 7 ms 7 ms 4 A3-0-1.EB-Oviedo1.red.rediris.es (130.206.224.34) 22 ms 17 ms 17 ms 5 rcpd02.net.uniovi.es (156.35.11.205) 16 ms 17 ms 16 ms 6 156.35.12.253 (156.35.12.253) 20 ms 19 ms 19 ms 7 rest34.cpd.uniovi.es (156.35.234.201) 24 ms 26 ms 26 ms 8 dana.vicest.uniovi.es (156.35.34.1) 28 ms 28 ms 28 msIluso_$Comando TracerouteICMP TIME EXCEEDED

Resolucin de direccionesNormalmente el paquete del nivel de red se ha de enviar en una trama con una direccin de destino (p. ej. MAC en LANs). Dada la direccin de destino a nivel de red el emisor ha de saber que direccin de enlace le corresponde para ponerla en la trama.Imaginemos que X quiere hacer ping a Y. Comparando la dir. IP de Y con la suya y con la mscara sabe que Y est en su misma LAN. Ha de meter el paquete IP en una trama Ethernet con una MAC de destino, pero no sabe cual poner.147.156.1.1/16147.156.1.4/16Rtr: 147.156.1.1147.156.1.3/16Rtr: 147.156.1.1147.156.1.2/16Rtr: 147.156.1.1InternetXYZ130.206.211.5/30A 0.0.0.0/0 por 130.206.211.6W

Resolucin de direccionesAlgunas soluciones empleadas para resolver el problema de la resolucin de direcciones son las siguientes:Fijar la direccin de enlace a partir de la de red. Ej.: en DECNET la dir. MAC se pone a partir de la de red. (se usan direcciones MAC locales)Construir manualmente una tabla esttica de equivalencias. Ej.: RDSI, X.25, FR, ATM.Crear una tabla dinmica que se mantiene de forma automtica en un servidor en el que se registra cada equipo. Ej.: ATM.Lanzar una pregunta broadcast a la red para localizar al propietario de la direccin de red buscada. Solo se puede usar en las redes broadcast (LANs).Ej.: Protocolo ARP (Address Resolution Protocol).

El usuario X teclea ping 147.156.1.3X genera ARP request (broadcast): quin es 147.156.1.3?Todos (Y, Z y W) capturan la pregunta y fichan a X, es decir le incluyen en su ARP cache (esta parte es opcional).Y responde ARP reply (unicast) diciendo que l es ese (y su dir. MAC)X recoge la respuesta, la pone en su ARP cache y enva el pingLa entrada ARP en X caduca pasados unos 15 minutos de inactividadCuando el mensaje es para una direccin de fuera el ARP de X busca al router; si el router ya estaba en su ARP cache X le enva el ping directamente, sin ms. 147.156.1.1/16147.156.1.4/16Rtr: 147.156.1.1147.156.1.3/16Rtr: 147.156.1.1147.156.1.2/16Rtr: 147.156.1.1InternetXYZ130.206.211.5/30A 0.0.0.0/0 por 130.206.211.6Funcionamiento de ARP W

Se usa en todo tipo de LANs broadcastEspecificado en RFC 826. Diseado para soportar todo tipo de protocolos y direcciones de red, no solo IP.ARP tiene sus propios paquetes (no usa los de IP). En Ethernet usa Ethertype X806 (formato DIX).Los paquetes ARP contienen en la parte de datos las direcciones IP y MAC; las direcciones MAC que aparecen en la trama MAC no deben utilizarse

ARP (Address Resolution Protocol)

Resolucin inversa de direccionesA veces se plantea el problema inverso al de ARP, es decir conocemos la MAC y queremos averiguar la IP que le corresponde. Ejemplos:Estaciones diskless que al arrancar solo saben su MAC. No tienen informacin de configuracin.Red administrada de forma centralizada en la que se quiere concentrar en un servidor la correspondencia IP-MAC para poder cambiar las IP cuando se quiera sin tener que tocar la mquina del usuario.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol)Debe haber un servidor en la red donde se registran todas las mquinas con su dir. MAC asignndole a cada una dir. IPEl host (cliente) que quiere saber su IP enva un mensaje broadcast; el mensaje llega al servidor RARP que busca en sus tablas y devuelve un mensaje con la direccin IPRARP utiliza el Ethertype x8035 (distinto de ARP)Problemas de RARP:Solo devuelve la direccin IP, no la mscara, router, MTU, etc.El servidor RARP ha de estar en la misma LAN que el cliente

32 bitsFormato de mensaje ARP y RARP para IP en Ethernet.

Tipo de hardware (1=Enet)Tipo de protocolo (800=IP)Lon. Dir. Hard. (6)Lon. Dir. Red (4)Operacin (1-2: ARP, 3-4: RARP) Dir. MAC Emisor (octetos 0-3)Dir. MAC Emisor (oct 4-5)Dir. IP emisor (octetos 0-1)Dir. IP emisor (octetos 2-3)Dir. MAC destino (oct. 0-1)Dir. MAC destino (octetos 2-5)Dir. IP destino

BOOTP (Bootstrap Protocol)Funcin anloga a RARP, pero:Permite suministrar todos los parmetros de configuracin al cliente, no solo la dir. IPEl servidor y el cliente pueden estar en LANs diferentes. En la LAN del cliente debe haber un agente responsable de capturar la pregunta BOOTP (broadcast) para reenviarla al servidor remoto A cada direccin MAC se le asigna una direccin IP de forma esttica (correspondencia biunvoca)Los mensajes BOOTP viajan en datagramas IP

Funcionamiento de BOOTPEl host cliente cuando arranca enva un BOOTP request a la direccin 255.255.255.255 (broadcast en la LAN) con direccin de origen 0.0.0.0 (pues aun no sabe su IP)El servidor recibe el mensaje, busca en su tabla la MAC del solicitante y si la encuentra prepara el BOOTP replyPara enviar el BOOTP reply en unicast la MAC del cliente debe estar en la ARP cache del servidor, lo cual requiere que el cliente responda a un ARP request. Pero el cliente no puede responder pues aun no sabe su IP. Esto se resuleve de una de las dos maneras siguientes:Enviar la respuesta en broadcast.Si el kernel lo permite el proceso BOOTP modifica ilegalmente la tabla ARP y responde entonces en unicast.

AServidor BOOTP4. b) B modifica su ARP cache para incluir en ella a A y le enva el BOOTP reply en unicastBFuncionamiento de BOOTP165.12.32.2(F): Direccin MAC broadcast1. A lanza BOOTP request en broadcast preguntando su IP2. B busca en su tabla la MAC de A. Encuentra que su IP es 165.12.32.53. B no puede enviar un datagrama a 165.12.32.5 porque no esta en su ARP cache; tampoco puede enviar un ARP request pues A no responder4. a) B lanza BOOTP reply en broadcast, o bien

A165.12.32.5

Tabla BOOTPA165.12.32.5/24

ARP cache

BOOTP con servidor remotoSi el servidor BOOTP es remoto algn equipo de la LAN (normalmente un router) acta como BOOTP relay y redirige las BOOTP request al servidor El router anota en el BOOTP request su direccin; as cuando vuelva el BOOTP reply sabe que lo ha de distribuir por broadcastEn la LAN del cliente tanto el BOOTP request como el reply viajan normalmente en tramas broadcast. En el resto de la red viajan en unicast (transporte UDP).

LAN A165.12.32.0/24LAN B165.12.40.0/24LAN C165.34.0.0/16WXUVYFuncionamiento de BOOTP entre LANsZ165.12.32.1/24165.12.40.1/24165.34.0.1/24BOOTP requests a 165.34.0.2165.12.40.2/24 Servidor BOOTP local192.168.1.1/30192.168.1.2/30A 165.34.0.0/16 por 192.168.1.2A 165.12.32.0/24 por 192.168.1.1A 165.12.40.0/24 por 192.168.1.1165.34.0.2/16 Servidor BOOTP local y remoto

Tabla BOOTPU165.12.32.5/24V165.12.32.7/24Y165.34.56.3/16

Tabla BOOTPW165.12.40.3/24X165.12.40.7/24

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)Es como BOOTP pero en vez de dar direcciones IP en propiedad las alquila.El alquiler puede ser:Indefinido y esttico (fijado por el administrador), equivale a BOOTP.Automtico (tambin esttico, pero las da segn le llegan peticiones)Dinmico (se asigna la direccin de un pool). Si la IP puede variar el nombre del ordenador tambin. Para asignar nombres permanentes el DHCP ha de interaccionar con el DNS (actualizaciones dinmicas).Usa el mismo mecanismo broadcast que BOOTP para acceder a servidores en otras LANsEs lo ms parecido a la autoconfiguracin

Parmetros BOOTP/DHCPDireccin IP del clienteHostname del clienteMscara de subredDireccin(es) IP de:Router(s)Servidor(es) de nombresServidor(es) de impresin (LPR)Servidor(es) de tiempoNombre y ubicacin del fichero que debe usarse para hacer boot (lo cargar despus por TFTP)

*****La cabecera de un datagrama IP contiene la informacin que deben interpretar los routers. El tamao de la cabecera es normalmente de 20 bytes, pudiendo llegar a 60 si se utilizan los campos opcionales. La longitud de la cabecera en bytes siempre ha de ser mltiplo de cuatro, por eso la longitud de sta se expresa en palabras de 32 bits. En cambio la longitud total del datagrama se expresa en bytes ya que puede tener cualquier longitud entera de bytes.

*El objetivo del campo protocolo es indicar que significado tiene la informacin contenida en el datagrama IP. En principio el nivel de red tiene como objetivo ofrecer sus servicios al nivel de transporte. En este sentido cabra pensar en principio que el campo protocolo solo especificara los posibles protocolos utilizados a nivel de transporte, que en el caso de Internet son casi exclusivamente TCP y UDP. Sin embargo existen una gran cantidad de protocolos auxiliares que se utilizan en Internet para diversas tareas y cada uno de ellos se identifica por un valor diferente del campo Protocolo.La tabla de esta diapositiva recoge algunos de esos valores, entre los que podemos ver por ejemplo OSPF e IGRP, que son protocolos de routing****Esta figura muestra un ejemplo de la utilidad de las direcciones privadas.Supongamos que dos empresas, X e Y, deciden establecer una red local basada en los protocolos TCP/IP. En principio ninguna de ambas redes estar conectada a Internet, aunque esta es una posibilidad que debe preverse para el futuro.La empresa X decide utilizar para el direccionamiento IP la red privada 172.16.0.0. En cambio la empresa Y utiliza la 147.156.0.0, que es una red pblica asignada en Internet. Despus de todo al no estar conectada a Internet la empresa Y puede utilizar cualquier red sin causar conflicto.Ms tarde las dos empresas deciden conectarse a Internet mediante un router. Para evitar modificar las direcciones IP de los hosts las dos empresas deciden implementar en el router de salida la funcin NAT (Network Address Translation) que traduce las direcciones internas en la direccin pblica asignada por el ISP (Internet Service Provider). Cuando intentan acceder al servidor A (152.48.7.5) tanto los usuarios de la empresa X como los de la empresa Y pueden intercambiar trfico. Sin embargo cuando intentan acceder al servidor B (147.156.1.10) los usuarios de la empresa X pueden acceder, pero no los de la empresa Y ya que existe un host dentro de su propia LAN que tiene esa direccin y los paquetes dirigidos a 147.156.1.10 no son enviados al router.Para resolver el problema la empresa Y deber cambiar a una red privada, lo cual requiere renumerar todos sus ordenadores *******En todos los ejemplos anteriores hemos supuesto implcitamente que la divisin entre parte red y parte host vena marcada segn el tipo de red, clase A, B o C. A partir de ahora la separacin vendr indicada mediante una mscara que acompaar a la especificacin de direccin IP de cualquier interfaz de router o host. Asimismo las rutas tendrn asociada una mscara que permitir saber la parte red y la parte host.Esta figura nos muestra un ejemplo de configuracin de equipos con subredes. La LAN A tiene la subred 158.42.20.0 255.255.255.0, que abarca desde la direccin 158.42.20.0 hasta la 158.42.20.255. Una subred anloga corresponde a la LAN B, la 158.42.30.0 255.255.255.0. En cambio las dos interfaces serie tienen una subred mucho ms pequea, formada nicamente por cuatro direcciones que van desde la 192.168.1.0 hasta la 192.168.1.3. La primera direccin est reservada para identificar a la subred misma, y la ltima est reservada para realizar envos broadcast a la subred; por tanto solo hay disponibles para hosts las dos direcciones intermedias, que son las que se han utilizado para las interfaces de los routers.Las rutas tambin van acompaadas de mscaras. Esto permite especificar su rango de validez. Por ejemplo el router X tiene una ruta que puede utilizar para encaminar datagramas cuya direccin de destino se encuentre en el rango 158.42.30.1 - 158.42.30.255. Esa ruta no se utilizar para otros destinos.*Esta figura muestra una forma alternativa de realizar el ejemplo de conexin a Internet de una empresa formada por dos sedes, una oficina principal y su sucursal. En este caso el uso de subredes permite estructurar mejor la red.Empezamos asignando la red clase B 147.156.0.0 completa (mscara 255.255.0.0) a la empresa. De dicha red asignamos la subred 147.156.0.0 con mscara 255.255.128.0 a la oficina principal. Esta subred corresponde a una mscara de 17 bits, por lo que utilizaremos la notacin 147.156.0.0/17 para indicar de forma ms concisa la subred y su mscara. La subred abarca la mitad inferior de toda la red original, es decir desde la direccin 147.156.0.0 hasta la 147.156.127.255.Asignamos a continuacin la subred 147.156.176.0/20 (mscara de 20 bits) a la sucursal. Esta subred abarca desde la direccin 147.156.176.0 hasta la 147.156.191.255, que corresponde a la direccin de broadcast de la subred.La definicin de subredes nos permite simplificar la tabla de rutas en el router del proveedor (Z) ya que solo es necesario especificar una ruta para encaminar todo el trfico de la red de la empresa.Obsrvese que el punto de vista de una red depende de donde nos encontremos. Para el router Z la red 147.156.0.0, mientras que para el router Y existen dos subredes (y solo dos) la 147.156.0.0/17, que se encuentra directamente conectada a su interfaz Ethernet, y la 147.156.176.0/20, a la que puede acceder a travs de 192.168.0.1. Por ltimo, para X solo existe la subred 147.156.176.0/20 de la que forma parte su interfaz Ethernet, y el resto del mundo.Si aplicamos los criterios antes descritos a la ruta por defecto la podemos definir como una ruta a la red 0.0.0.0/0 (mscara de 0 bits). Esto corresponde a una ruta que abarque desde la direccin 0.0.0.0 hasta la 255.255.255.255, que es lo que se pretende con la ruta por defecto.

*La subred ms pequea que se puede crear es la de mscara de 30 bits, que corresponde a cuatro direcciones. No tiene sentido crear subredes con mscara de 31 bits pues solo tendran dos direcciones una de las cuales sera la subred misma y la otra broadcast dentro de la subred; en este caso no quedara ninguna direccin til para hosts.Aunque no es posible utilizar mscaras de 31 bits s que se prev la posibilidad de utilizar mscaras de 32 bits. Estas mscaras se utilizan para especificar rutas que solo encaminan trfico a un host concreto, por lo que se las denomina rutas host. Las rutas host suelen utilizarse cuando por algn motivo se quiere conectar a la red un host en una ubicacin que no es la suya habitual; es preciso en este caso contemplar el enrutamiento hacia ese host como una excepcin a la regla establecida para el resto de hosts.En el ejemplo de la figura se supone que el host W tena su ubicacin habitual en la LAN B, pero por alguna razn ha tenido que trasladarse a la LAN C. La definicin de una ruta host como se muestra en la figura permite mantener la accesibilidad de dicho host como si siguiera en su red local inicial.Las rutas host se emplean para mantener la accesibilidad de los hosts cuando se utiliza IP mvil, por ejemplo.*******************En este ejemplo se supone que A es un cliente BOOTP y B es el servidor. Por abreviar nos referiremos a las direcciones MAC de A y B precisamente como A y B. Al encenderse A desconoce cual es su direccin IP, por lo que enva un mensaje BOOTP request para averiguarla. Dicho mensaje tiene como direccin IP de origen 0.0.0.0 y de destino 255.255.255.255; la direccin MAC de origen ser A y la de destino ser la direccin broadcast, FF:FF:FF:FF:FF:FF, a la que nos referiremos abreviadamente como F.Al recibir el BOOTP request B consulta su tabla de direcciones para ver si tiene una entrada que corresponda a la direccin MAC de A, y efectivamente encuentra que le corresponde la direccin IP 165.12.32.5/24.El servidor BOOTP debe ahora enviar un datagrama con la informacin requerida a la direccin 165.12.32.5. Para ello debera consultar la tabla ARP cache y si la direccin buscada no se encuentra enviar un ARP request preguntando por la direccin MAC correspondiente. Pero A no responder a un ARP request ya que an no sabe que direccin IP le corresponde. Este problema se resuelve de una de las dos maneras siguientes: o bien se enva el BOOTP reply en una trama broadcast, con lo que seguro que ser recibida por A, o si el kernel o los drivers lo permiten el proceso BOOTP server modifica la tabla ARP cache incluyendo una nueva entrada para el cliente (en este caso para A) y a continuacin envan el datagrama normalmente. Esta segunda opcin, que es ms eficiente pues reduce el trfico broadcast, es posible por ejemplo en el UNIX BSD. **El protocolo BOOTP permite que el servidor no se encuentre en la misma LAN que el cliente. En este caso debe designarse un agente de reenvo de los mensajes BOOTP o BOOTP forwarding agent que puede ser un host o router (normalmente es un router) y que debe estar en la misma LAN que el cliente. En este ejemplo el agente de reenvo es el router que se encargar de reenviar los BOOTP request hacia el servidor.Cuando un router reenva un mensaje BOOTP request anota en un campo del mensaje BOOTP la direccin IP de la interfaz por la que l ha recibido el BOOTP request (campo giaddr, Gateway IP Address). Esta informacin la copiar el servidor en un campo equivalente del mensaje BOOTP reply para que cuando llegue al router correspondiente este sepa que se trata de un mensaje BOOTP para su LAN y que debe distribuirlo apropiadamente (por ejemplo mediante una transmisin broadcast en la LAN correspondiente). En la red de la figura el BOOTP request enviado por el cliente U es recibido por el router Z que anota en el campo giaddr del BOOTP request la direccin 165.12.32.1 (por la que recibi el mensaje); a continuacin Z enva el BOOTP request hacia el servidor 165.34.0.2, pues as se lo indica la configuracin de su interfaz en LAN A. El servidor copia el campo giaddr del BOOTP request en el BOOTP reply. Cuando ms tarde Z reciba el BOOTP reply ver que la direccin que aparece en giaddr corresponde a una de sus interfaces, por lo que sabr que debe entregarlo por su interfaz hacia LAN A siguiendo el procedimiento que tenga establecido para los mensajes BOOTP reply (envo broadcast o adicin manual de una entrada en la tabla ARP).**