Capa de Red
Características de la capa de red
Proporciona servicios para permitir que los dispositivos finales intercambien datos
IP versión 4 (IPv4) e IP versión 6 (IPv6) son los principales protocolos de comunicación de la capa de red.
La capa de red realiza cuatro operaciones básicas: - Direccionamiento de terminales - Encapsulamiento - Routing - Desencapsulamiento
Encapsulación IP
Caracteristicas de encapsulación:
- IP encapsula el segmento de la capa de transporte.
- IP puede utilizar un paquete IPv4 o IPv6 y no afectar al segmento de capa 4.
- El paquete IP será examinado por todos los dispositivos de capa 3 a medida que atraviese la red.
- El direccionamiento IP no cambia de origen a destino.
Nota: NAT cambiará el direccionamiento, pero se discutirá en un módulo posterior.
Sin conexión (Connectionless)
IP Sin conexión (Connectionless)
- IP no establece ninguna conexión con el destino antes de enviar el paquete.
- No se necesita información de control (sincronizaciones, confirmaciones, etc.).
- El destino recibirá el paquete cuando llegue, pero no se envían notificaciones previas por IP.
- Si hay una necesidad de tráfico orientado a la conexión, otro protocolo manejará esto (normalmente TCP en la capa de transporte).
Independencia de Medios
IP no es confiable:
- No puede administrar ni corregir paquetes no entregados o corruptos.
- IP no puede retransmitir después de un error.
- IP no puede realinear los paquetes de secuencia.
- IP debe depender de otros protocolos para estas funciones.
IP es independiente de los medios:
- IP no se refiere al tipo de trama requerido en la capa de enlace de datos ni al tipo de medio en la capa física.
- IP se puede enviar a través de cualquier tipo de medio: cobre, fibra o inalámbrica.
La capa de red establecerá la Unidad de Transmisión Máxima (MTU).
- La capa de red lo recibe de la información de control enviada por la capa de vínculo de datos.
- A continuación, la red establece el tamaño de MTU.
La fragmentación es cuando la Capa 3 divide el paquete IPv4 en unidades más pequeñas.
- Fragmentar provoca latencia.
- IPv6 no fragmenta paquetes.
- Ejemplo: El router pasa de Ethernet a una WAN lenta con una MTU más pequeña.
Paquete IPv4
IPv4 es el protocolo de comunicación principal para la capa de red.
El encabezado de red tiene muchos propósitos:
- Garantiza que el paquete se envía en la dirección correcta (al destino).
- Contiene información para el procesamiento de capas de red en varios campos.
- La información del encabezado es utilizada por todos los dispositivos de capa 3 que manejan el paquete
Campos de encabezado de paquete IPV4
Campos significativos en el encabezado IPv4:
| Función | Descripción |
|---|---|
| Versión | Esto será para v4, a diferencia de v6, un campo de 4 bits = 0100 |
| Servicios diferenciados | Utilizado para QoS: campo DiffServ — DS o el anterior IntServ — ToS o Tipo de servicio |
| Suma de comprobación del encabezado | Detectar daños en el encabezado IPv4 |
| Tiempo de vida (TTL) | Recuento de saltos de capa 3. Cuando se convierte en cero, el router descartará el paquete. |
| de internet | Protocolo de siguiente nivel de ID: ICMP, TCP, UDP, etc. |
| Dirección IPv4 de origen | Dirección de origen de 32 bits |
| Dirección IPv4 de destino | Dirección de destino de 32 bits |
Paquetes IPv6
IPv6 fué desarrollado por Internet Engineering Task Force (IETF). IPv6 vence las limitaciones de IPv4.
Mejoras que proporciona IPv6:
- Mayor espacio de direcciones: basado en la dirección de 128 bits, no en 32 bits
- Manejo mejorado de paquetes: encabezado simplificado con menos campos
- Elimina la necesidad de NAT: dado que hay una gran cantidad de direccionamiento, no es necesario utilizar direccionamiento privado internamente y asignarse a una dirección pública compartida
Campos de encabezado de paquetes IPv4 en el encabezado de paquetes IPv6
- El encabezado IPv6 se simplifica, pero no es más pequeño.
- El encabezado se fija en 40 Bytes u octetos de longitud.
- Se eliminaron varios campos IPv4 para mejorar el rendimiento.
- Algunos campos IPv4 se eliminaron para mejorar el rendimiento:
- Señalador
- Desplazamiento de fragmentos
- Suma de comprobación del encabezado.
Encabezado de paquetes IPv6
| Función | Descripción |
|---|---|
| Versión | Esto será para v6, a diferencia de v4, un campo de 4 bits = 0110 |
| Clase de tráfico | Utilizado para QoS: Equivalente al campo DiffServ — DS |
| Etiqueta de flujo | Informa al dispositivo para manejar etiquetas de flujo idénticas de la misma manera, campo de 20 bits |
| Longitud de carga útil | Este campo de 16 bits indica la longitud de la porción de datos o la carga útil del paquete IPv6 |
| Siguiente encabezado | I.D.s de siguiente nivel protocolo: ICMP, TCP, UDP, etc. |
| Dirección IPv6 de origen | Dirección de origen de 128 bits |
| Dirección IPv6 de destino | Dirección de destino de 128 bits |
Cómo se enruta un host
decisión de reenvío
El dispositivo de origen determina si el destino es local o remoto
Método de determinación:
- IPv4: el origen utiliza su propia dirección IP y máscara de subred, junto con la dirección IP de destino
- IPv6: el origen utiliza la dirección de red y el prefijo anunciados por el enrutador local
El tráfico local se desconecta de la interfaz de host para ser manejado por un dispositivo intermediario.
El tráfico remoto se reenvía directamente a la puerta de enlace predeterminada de la LAN.
Gateway y Predeterminado
Un enrutador o conmutador de capa 3 puede ser una puerta de enlace predeterminada.
Características de una puerta de enlace predeterminada (DGW):
- Debe tener una dirección IP en el mismo rango que el resto de la LAN.
- Puede aceptar datos de la LAN y es capaz de reenviar tráfico fuera de la LAN.
- Puede enrutarse a otras redes.
Si un dispositivo no tiene una puerta de enlace predeterminada o una puerta de enlace predeterminada incorrecta, su tráfico no podrá salir de la LAN.
Introducción al enrutamiento
Hay tres tipos de rutas en la tabla de enrutamiento de un enrutador:
- Conectado directamente: Estas rutas son agregadas automáticamente por el router, siempre que la interfaz esté activa y tenga direccionamiento.
- Remoto: Estas son las rutas que el router no tiene una conexión directa y se pueden aprender:
- Manualmente: con una ruta estática
- Dinámicamente: mediante el uso de un protocolo de enrutamiento para que los routers compartan su información entre sí
- Ruta predeterminada: reenvía todo el tráfico a una dirección específica cuando no hay coincidencia en la tabla de enrutamiento
Enrutamiento estático
Características de la ruta estática:
- Debe configurarse manualmente.
- Debe ser ajustado manualmente por el administrador cuando hay un cambio en la topología
- Bueno para redes pequeñas no redundantes
- Se utiliza a menudo junto con un protocolo de enrutamiento dinámico para configurar una ruta predeterminada
Ejemplo:
# sintaxis: orden ip-destino mascara-red-destino por-donde-enviar IP|interfaz R1(config)# ip route 10.1.1.0 255.255.255.0 209.165.200.226 R1(config)# ip route 10.1.1.0 255.255.255.0 gigabitEthernet 0/0 R1# show ip route
Enrutamiento dinámico
Rutas dinámicas automáticamente:
- Detectar redes remotas.
- Mantener información actualizada.
- Elija el mejor camino hacia las redes de destino
- Buscar nuevas rutas óptimas cuando hay un cambio de topología
El enrutamiento dinámico también puede compartir rutas estáticas predeterminadas con los otros routers.