Capa 3 La capa de red
Características de diseño de la capa de Red • • • • •
Conmutación de paquetes de Almacenar-Reenviar (Store-and-Forward) Proveer servicios a la capa de Transporte Implementatción de servicios no orientados a la conexión. Implementación de servicios orientados a la conexión Comparación de redes de circuitos virtuales y datagramas.
Conmutaci贸n de paquetes Store-andForward
fig 5-1
El ambiente de los protocolos de capa de Red.
Comparaci贸n de subredes de y de circuitos virtuales
5-4
Algoritmos de encaminamiento • • • • • • • • • •
El principio de optimalidad Encaminamiento por la ruta mas corta Inundación Encaminamiento por vectores de distancias Encaminamiento por el estado del enlace Encaminamiento jerárquico Encaminamineto por difusión Encaminamiento por multidifusión Encaminamiento para nodos móviles Encaminamiento en redes Ad hoc
El principio de optimalidad
(a) Una subred. (b) Un รกrbol de profundidad para el encaminamiento de B.
Encaminamiento por la ruta mรกs corta
Los 5 primeros pasos usados en la computaciรณn de la ruta mรกs corta de A hacia D. Las flechas indican el nodo calculado.
Inundación
5-8 top
Algoritmo de Dijkstra para calcular la ruta más corta a través de un grafo.
Inundación (2)
5-8 bottom
Algoritmo de Dijkstra para calcular la ruta más corta a través de un grafo.
Encaminamiento por control de enlace Cada encaminador debe de hacer lo siguiente: 1. Descubrir sus vecinos, aprender sus direcciones de red. 2. Calcular el retardo o costo para cada uno de sus vecinos. 3. Construir un paquete que le diga a todos lo que se acaba de aprender. 4. Enviar este paquete a todos los demas encaminadores. 5. Calcular la ruta mรกs corta para cada encaminador.
Aprendizaje entre vecinos
(a) Encaminador en una LAN. (b) Un grafo modelo de a (a).
Encaminamiento jerรกrquico
Encaminamiento jerรกrquico.
Encaminamiento por difusión
Reenvío de ruta reversa. (a) Una subred. (b) Un árbol de profundidad. (c) El árbol construido por el reenvió de ruta reversa.
Multicast Routing
(a) Una subred. (b) Un árbol de expansión para el encaminador más a la izquierda. (c) Un árbol de multidifusión para el grupo 1. (d) Un árbol de multidifusión para el grupo 2.
Encaminamiento para nodos móviles
Una WAN compuesta por LANs, MANs, y células inalámbricas.
Encaminamiento para redes m贸viles (2)
Enrutamiento de paquetes para usuarios m贸viles.
Encaminamiento en redes Ad hoc Posibilidades cuando los nodos son móviles: 1. Vehículos militares en batalla. – No infraestructura. 1. Una flota de barcos en el mar. –
Todos los movimientos todo el tiempo
1. Trabajos de emergencia en terremotos. –
La infraestructura destrozada.
1. Un conjunto de personas con notebooks. –
En una área en la que se cuenta con 802.11.
Descubrimiento de rutas
(a) Rango de difusión de A. (b) Después de que B y D han recibido la difusión de A. (c) Después de que C, F, y G han recibido la difusión de A. (d) Después de que E, H, e I haan recibido la difusión de A. Las flechas muestran las posibles rutas reversas.
Descubrimiento de rutas (2)
Formato de un paquete ROUTE REQUEST.
Descubrimiento de rutas (3)
Formato de un paquete ROUTE REPLY.
Mantenimiento de rutas
(a) Tabla de encaminamiento de D antes de que G se caiga. (b) El grafo despuĂŠs de que G se ha caĂdo.
Algoritmos de control de congestión • • • •
Principios generales de control de congestión Políticas de prevención de congestión Control de congestión en subredes de circuitos virtuales Control de congestión en subredes de datagramas
Congestiรณn
Cuando se presenta mucho trรกfico, el rendimiento recae rรกpidamente.
Principios generales de control de congestion 1. Monitorear el sistema. – detecte cuando y donde ocurren las congestiones. 1. Pase información hacia donde las acciones pueden ser llevadas acabo. 2. Ajuste la operación del sistema para corregir el problema.
Políticas de prevención de congestión
5-26
Políticas que afectan la congestión.
Control de congesti贸n en subredes de circuito virtual
(a) Una subred congestionada. (b) Una subred redibujada, eliminando la congesti贸n y el circuito virtual de A a B.
Calidad de servicio (QoS) • • • • •
Requierimientos Tecnicas para lograr buena calidad de servicio Servicios integrados Servicios diferenciados Conmutación de etiquetas y MPLS
Requerimientos
5-30
Requerimientos que restringen la calidad de servicio.
Buffering
Eliminando irregularidades en el flujo de salida por medio de paquetes de buffers.
El algoritmo de la cubeta goteante
(a) Una cubeta con agua y un orificio. (b) Una cubeta de paquetes con un orificio.
Las gotas del algoritmo de la cubeta
5-34
(a) Antes.
(b) DespuĂŠs.
Control de admisi贸n
5-34
Un ejemplo de un flujo especificado.
Calendarizaci贸n de paquetes
(a) Unencaminador con 5 paquetes encolados para la l铆nea O. (b) Tiempos finales para los 5 paquetes.
RSVP-ReSerVation Protocol
(a) Una subred (b) El árbol de expansión multidifusión para el nodo 1. (c) El árbol de expansión multidifusión para el nodo 2.
RSVP-ReSerVation Protocol (2)
(a) Nodo 3 pidiendo un canal al nodo 1. (b) Nodo 3 que pide un segundo canal al nodo 2. (c) Nodo 5 que pide un canal al nodo 1.
Reenvi贸 expedito
Experiencia de paquetes expeditos en una red libre de tr谩fico.
Reenvio asegurado
Una posible implementaci贸n de un flujo de datos para asegurar el envio.
Conmutaci贸n de etiquetas y MPLS
Transmici贸n de un segmento TCP usando IP, MPLS, y PPP.
Interconexión de redes • • • • • • •
Como difieren las redes Cómo las redes pueden ser conectadas Concatenación de circuitos virtuales Interconexión no orientada a la conexión Tuneleo Encaminamiento entre redes. Fragmentación
Conecci贸n de redes
Una colecci贸n de redes interconectadas.
Como difieren las redes
5-43
Algunas de las principales diferencias que pueden tener las redes.
Como las redes pueden ser conectadas
(a) Dos redes Ethernet conectadas por un conmutador. (b) Dos redes Ethernet conectadas por encaminadores.
Concatenaci贸n de circuitos virtuales
Interconexi贸n de redes usando circuitos virtuales concatenados.
Encaminamiento entre redes
(a) Una interred. (b) Un grafo de una interred.
Fragmentaci贸n
(a) Fragmentaci贸n transparente.
(b) Fragmentation no transparente.
La capa de red en Internet • • • • • • • •
El protocolo IP Direcciones IP Protocolos de control de Internet OSPF – El Protocol de encaminamiento de puerta de enlace interior BGP – El protocolo de encaminamiento de puerta de enlace exterior Multidifusión en Internet IP móvil IPv6
Principios de diseño para Internet 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Asegurarse de que trabaja. Mantenerlo simple. Hacer elecciones claras. Explotar la modularidad. Esperar heterogeneidad. Evitar opciones y paramétros estáticos. Buscar un buen diseño; no es necesario que sea perfecto. 8. Ser estricto cuando se envían datos y tolerante cuando se reciben. 9. Pensar acerca de la escalabilidad. 10. Considerar rendimiento y costo.
Colecci贸n de subredes
Internet es una colecci贸n de muchas redes interconectadas.
El protocolo IP
Cabecera de IPv4 (Internet Protocol).
El protocolo IP (2)
5-54
Algunas de las opciones de IP.
Direcciones IP
Formatos de direcciones IP.
Direcciones IP (2)
Direcciones IP especiales.
Subredes
Una red campus compuesta de varias LANs departamentales.
Subredes (2)
A class B network subnetted into 64 subnets.
CDR – Classless InterDomain Routing
5-59
A set of IP address assignments.
NAT – Network Address Translation
Ubicación y operación de una caja NAT.
Internet Control Message Protocol
5-61
Los principales tipos de mensajes en ICMP
ARP– The Address Resolution Protocol
Tres interconexiones de redes /24: dos Ethernet y un anillo FDDI.
Dynamic Host Configuration Protocol
Operaci贸n de DHCP.
OSPF
(a) Un sistema aut贸nomo. (b)
Grafo que representa (a).
OSPF (2)
5-66
Los cinco tipos de mensajes de OSPF.
BGP
(a) Un conjunto de encaminadores BGP. enviada a F.
(b) Informaci贸n
La cabecera principal de IPv6
La cabecera de IPv6 mejorada (requerida).
Cabeceras de extensi贸n
5-69
Cabeceras de extensi贸n de IPv6.