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3.1.
BOOTP (Bootstrap Protocol)
Información general
En
lugar de utilizar el protocolo ARP, una maquina que acaba de ponerse en
funcionamiento por primera vez, puede utilizar el protocolo bootstrap
para obtener la direccion IP y información sobre su sector de arranque. Este
metodo tiene algunas ventajas respecto al del protocolo ARP. Formato del mensaje
Descripción de los campos: (Ver Figura 1)
3.2. DNS (Domain Name Service)
Muchos
usuarios prefieren utilizar un nombre que sea mas fácil de recordar que una
direccion numerica. Para hacer esto, un servidor debe transformar el nombre en
la direccion correcta. Esto
se hacia originalmente en Internet mediante una tabla unica situada en un
servidor central, donde estaban contenidos todos los nombres de Host. Esto
era posible debido a que solo existian unos cientos de servidores, pero debido a
un gran aumento del numero de servidores, fue necesario descentralizar el
servidor de nombres y dividirlo en multiples DNS (servidores de nombres de
dominio). Esto
redujo el tiempo de respuesta del sevidor, y disminuyo el trafico en la red. La
estructura del sistema de dominios es similar a la estructura de directorios del
DOS o del UNIX. Es decir, es una estructura en forma de arbol, y los archivos
estan identificados con una ruta de acceso. La
diferencia es que en el DNS la ruta empieza con el nombre del nodo en vez del
directorio raiz. Ademas, las rutas en un servidor DNS se escriben en sentido
inverso a las del DOS. Desde
el punto de vista de un programa el funcionamiento de este servicio en muy
simple. El programa proporciona un nombre de dominio, y el DNS le devuelve su
direccion IP. Nombres de dominio
El
programa de usuario proporciona el nombre de dominio como una secuencia de
palabras. Las palabras estan listadas de izquierda a derecha, y la que
representa la zona mas cercana al usuario es la primera. Los
programas DNS manipulan el nombre del dominio proporcionado por el usuario de
manera que sea facilmente interpretado por otros programas. Para los programas,
cada nombre de dominio contiene una secuencia de etiquetas, y cada etiqueta
contiene un octeto de longitud seguido por una cadena de caracteres de un
subconjunto de caracteres ASCII. Este subconjunto está formado por caracteres
alfa (A-Z), digitos (0-9) y un signo menos (-). Arquitectura del DNS
DNS
es un protocolo de la capa de aplicacion y esta clasificado como una utilidad
por convenio entre los usuarios y el administrador del sistema, en vez de una
parte integrada en los servicios de usuario. Elementos de programas
de DNS
Siguiendo
el modelo Cliente/Servidor, DNS consiste en un usuario, un cliente, un servidor
de nombres local y un servidor de nombres remoto. En terminos de las
especificaciones, DNS consiste en un programa de usuario, un cliente, un
servidor de nombres, y un servidor de nombres remoto. Cada Host debe
implementar un mecanismo utilizando el cliente DNS para convertir nombres de Host
en direcciones IP. Elementos de Datos de
DNS
Un
nodo DNS se representa por una etiqueta en el interior del nombre de dominio, y
todos los nodos tienen unos archivos de recursos (resource records (RRs))
que contienen información que habilita el programa DNS para encontrar el nombre
de dominio solicitado. Formato
de un RR. (Ver Figura 2)
Otro elemento de datos del DNS es el SLIST. El SLIST es una estructura que describe los servidores de nombres y la zona donde el el cliente esta intentando enviar una solicitud actualmente.
Funcionamiento del DNS
Un programa manda una solicitud a un cliente (resolver) que contiene un nombre de dominio para el cual se quiere la direccion IP asociada. La solicitud se suele hacer con una subrutina, o un puntero hacia el nombre de dominio en la pila del sistema. Los nombres de dominio en el cache del Resolver (cliente) estan en un formato estándar contenido en RRs. Existen tres posibles respuestas de un Resolver al programa de usuario.
Formato
de un mensaje DNS
El
Protocolo DNS utiliza mensajes enviados por el UDP para trasladar solicitudes y
respuestas entre servidores de nombres. La transferencia de zonas completas la
hace el TCP.
Formato
de la cabecera. (Ver Figura 3)
La
cabecera contiene los siguientes campos:
Formato de la sección
Preguntas
Esta
sección la construye el cliente, y siempre esta presente. Contiene el nombre de
dominio objetivo, seguido por los campos Qtype y Qclass. Esta sección es
identica en longitud y formato que la definida para los campos CName, tipo y
clase de un Resource Record. Formato de la sección
Respuesta
Esta
sección contiene uno o mas RRs. Formato de la sección
Autoridad
La
sección autoridad contiene uno o mas RRs que apuntan hacia los origenes de la
información autorizada. Formato
de la sección Adicional
Esta sección contiene uno o mas RRs que proporcionan fuentes adicionales de información. 3.3.
Echo Protocol
El servidor eco utiliza el puerto de UDP numero 7 para escuchar las solicitudes de eco del cliente. El cliente utiliza un numero de puerto UDP libre para el numero de puerto de origen y manda un mensaje por medio del UDP al servidor eco. El servidor recibe la solicitud, intercambia las direcciones de origen y destino, intercambia las identificaciones de puertos, y devuelve el mensaje al cliente. 3.4. NTP
(Network Time Protocol)
El
NTP se utiliza para sincronizar los servidores con una precisión de
nanosegundos. Formato
del mensaje. (Ver Figura 4).
El mensaje NTP esta formado por los siguientes campos:
3.5. SNMP
(Simple Network Management Protocol)
El
protocolo SNMP se utiliza para administrar multiples redes fisicas de diferentes
fabricantes, es decir Internet, donde no existe un protocolo comun en la capa de
Enlace. La estructura de este protocolo se basa en utilizar la capa de
aplicacion para evitar el contacto con la capa de enlace. Formato
del mensaje
Existen
tres partes en un mensaje SNMP:
3.6.
ICMP
Internet
es un sistema autonomo que no dispone de ningun control central. El protocolo
ICMP (Internet Control Message Protocol), proporciona el medio para que el
software de hosts y gateways intermedios se comuniquen. El protocolo ICMP tiene
su propio numero de protocolo (numero 1), que lo habilita para utilizar el IP
directamente. La implementacion de ICMP es obligatoria como un subconjunto
logico del protocolo IP. Los mensajes de error de este protocolo los genera y
procesa TCP/IP, y no el usuario. Formato del mensaje
ICMP
Cada Mensaje ICMP esta compuesto por los siguientes campos:
Solicitud
de Eco. (Ver Figura 5)
Un
Host puede comprobar si otro Host es operativo mandando una
solicitud de eco. El receptor de la solicitud la devuelve a su origen. Esta
aplicacion recibe el nombre de Ping. Esta utilidad encapsula la solicitud
de eco del ICMP (tipo 8) en un datagrama IP y lo manda a la direccion IP. El
receptor de la solicitud de eco intercambia las direcciones del datagrama IP,
cambia el codigo a 0 y lo devuelve al origen.
Informes
de Destinos Inalcanzables. (Ver Figura 6)
Si
un Gateways no puede enviar un datagrama a la direccion de destino, este
manda un mensaje de error ICMP al origen. El valor del campo tipo es 3, y el
tipo de error viene dado por el campo codigo. (Ver Tabla 8).
Control
de flujo
Para contener los datagramas IP, un Gateways dispone de un buffer. Si el numero de datagramas es grande, el buffer se satura.
En este momento el Gateways descarta todos los mensajes que recive hasta que obtiene un nivel de buffer aceptable. Cada datagrama descartado hace que el Gateways mande un mensaje ICMP de control de flujo al origen. Esto informa de que un mensaje ha sido descartado. Originalmente
el mensaje ICMP de control de flujo se enviaba cuando el buffer estaba
lleno, pero esto llegaba demasiado tarde, y el sistema ya estaba saturado. El
algoritmo se cambio para que el mensaje ICMP de control de flujo se enviara
cuando el buffer estuviera al 50%. Formato del mensaje
El formato del mensaje de control de flujo es identico al mensaje de inalcanzable, excepto que el tipo es 4 y el codigo es 0. Cambio de ruta
(redireccionamiento)
Los
Gateways en cualquier Internet contienen las tablas de redireccionamiento mas
comunes. Cuando la ruta por defecto no es la mas adecuada, el Gateways
puede enviar al Host un mensaje de redireccionamiento ICMP que contiene
la ruta correcta. Formato del mensaje
El formato del mensaje ICMP de control de flujo es igual al del mensaje de Inalcanzable, excepto que el tipo es 5 y el valor del codigo es variable entre 1 y 3. Los motivos para la redireccion y sus codigos se pueden consultar en la Tabla 9.
Tiempo de vida excedido
Para
prevenir bucles en la redireccion, el datagrama IP contiene un tiempo de vida
definido por el origen. A medida que cada Gateways procesa el datagrama,
el valor del campo disminuye en una unidad. Posteriormente el Gateways
verifica si el valor del campo es 0. Cuando se detecta un 0, el Gateways
manda un mensaje de error ICMP y descarta el datagrama. Formato del mensaje
El
formato del mensaje de error es igual al del mensaje de inalcanzable, pero el
tipo es 11, y el codigo es igual a 0 (contador sobrepasado), o 1 (tiempo de
reensamblaje de fragmento excedido). Errores de parametros
Un
error de parametros se produce cuando el que origina el datagrama, lo construye
mal, o el datagrama esta dañado. Si un Gateways encuentra un error en un
datagrama, manda un mensaje ICMP de error de parametros al origen y descarta el
datagrama. Formato del mensaje
El
formato del mensaje ICMP de error de parametros es igual al de inalcanzable,
pero su tipo es 12, y el codigo es 0 si se utilizan punteros, o 1 si no se
utilizan. Mensaje Fecha y hora del ICMP
El
Mensaje Fecha y hora del ICMP es una herramienta util para diagnosticar
problemas de internet, y recoger información acerca del rendimiento. El
protocolo NTP (Network Time Protocol), puede utilizarse para marcar el tiempo
inicial, y puede guardar la sincronizacion en milisegundos del reloj. Formato del mensaje. (Ver Figura
7)
El
mensaje Fecha y hora tiene los siguientes campos: Tipo, Codigo, Checksum,
Identificador, Numero de secuencia, Fecha y hora original, Fecha y hora receptor
y Fecha y hora de transmision. El tipo es igual 13 para el origen y 14 para el Host
remoto. El
codigo es igual a cero. El identificador y el numero de secuencia se usan para
identificar la respuesta. El Fecha y hora original es el tiempo en el que el
emisor inicia la transmision, el Fecha y hora receptor es el tiempo inicial en
el que el receptor recibe el mensaje. El Fecha y hora de transmision es el
tiempo en que el receptor inicia el retorno del mensaje.
Mascara
de subred
Cuando
un Host quiere conocer la mascara de subred de una LAN fisica, puede
mandar una solicitud ICMP de mascara de subred. Formato del Mensaje
El formato es igual a los primeros ocho octetos del ICMP Fecha y hora. El valor del campo tipo es 17 para la solicitud de mascara de subred y 18 para la respuesta. El codigo es 0, y el identificador y el numero de secuencia se utilizan para identificar la respuesta. 3.7.
IGMP
EL
IGMP (Internet Group Management Protocol) es un protocolo que funcion como una
extension del protocolo IP. Se
utiliza exclusivamente por los miembros de una red multicast para mantener su
status de miembros, o para propagar información de direccionamiento. Un
Gateways multicast manda mensajes una vez por minuto como maximo. Un Host
receptor responde con un mensaje IGMP, que marca al Host como miembro
activo. Un Host que no responde al mensaje se marca como inactivo en las
tablas de direccionamiento de la red multicast.
Los protocolos que se describen a continuacion se utilizan en el proceso automatico de actualizacion de la tabla de direccionamiento. EGP (Exterior Gateways
Protocol)
Un
dominio de direccionamiento es un grupo de redireccionadores que usan un
IGP(Internal Gateways Protocol) comun. Una forma de reducir el volumen de
información intercambiado se basa en que un dominio de redireccionmiento
utilice un Gateways seleccionado para comunicar información de
direccionamiento con los Gateways seleccionados de otros dominios. El Gateways
seleccionado se considera como un Gateways exterior, y el protocolo usado
entre Gateways exteriores es el EGP. El protocolo EGP se compone de tres partes:
El
Neighbor Adquisition Protocol se utiliza simplemente para establecer
comunicacion. Consta de una solicitud y una respuesta. El
Neighbor Reachability Protocol se basa en un mensaje "Hello"
(comando), y una respuesta "I heard you". Se utiliza para saber si la
comunicacion continua. El
mensaje Network Reachability se usa para comprobar si el siguiente
"vecino" es un camino valido para llegar a un destino particular. EL principal inconveniente del protocolo EGP es que crea una estructura en forma de arbol, es decir que si hay problemas en Internet, los Gateways solo saben que hay problemas en el Gateways exterior. BGP-3 (Border Gateways
Protocol)
El
problema del protocolo EGP, fue el que impulso a diseñar e implementar el
protocolo BGP. El protocolo BGP es un protocolo interno de sistema autonomo. Un sistema autonomo puede contener multiples dominios de direccionamiento, cada uno con su propio protocolo interno de sistema autonomo, o IGP. Dentro de cada sistema autonomo pueden haber varios Gateways que se pueden comunicar con los Gateways de otros sistemas. Tambien se puede elegir un Gateways para lograr un informe de la información de direccionamiento para el sistema autonomo. En cualquier caso, un sistema autonomo aparece ante otro sistema autonomo como un direccionador consistente. Esto elimina la estructura de arbol del protocolo EGP. GGP (Gateways-to-Gateways
Protocol)
Los primeros Gateways de internet utilizaban un IGP llamado Gateways-to-Gateways Protocol , que fue el primer IGP utilizado. Usando GGP cada Gateways manda un mensaje a todos los otros Gateways de su grupo autonomo que contiene una tabla con las direcciones que el Gateways ha direccionado, con su vector de distancia asociado. RIP (Routing
Information Protocol)
El
RIP es un IGP desarrollado bastante despues del GGP, y esta basado en el
vector/distancia. Si un Gateways conoce varias rutas para llegar a un
destino, asigna un coste a la ruta en funcion de los saltos de Gateways que deba
realizar. (Cuantos mas Gateways tenga que cruzar, mas saltos debera realizar). Cada
30 segundos envia un mensaje con su tabla de direccionamiento a los demas que
actualizan sus tablas con los datos recibidos. (Esto produce un incremento del
trafico de red). Este
algoritmo tiene algun fallo, como por ejemplo no detecta bucles en la
transmision de la ruta. Esto daria un problema consistente en que dos rutas que
se llamen entre ellas estarian emitiendo tablas de direccionamiento
indefinidamente. Otro
error es que no obliga a la autentificacion de los intercambios, por lo que
cualquier persona podria recibir información de las rutas enviadas por los
Gateways. Existen dos versiones RIP I y RIP II (Soporta mascaras de subred). Hello
Protocol
Un
IGP similar al RIP es el Hello Protocol. La diferencia basica es que el RIP
cuenta los saltos de Gateways, y el Hello mide la distancia por el tiempo
transcurrido. Este protocolo tiene un problema asociado al vector de distancia.
El problema tiene dos etapas. La primera etapa es cuando los Gateways descubren
una ruta mas corta para llegar a un determinado destino. Esta ruta es mas corta
y mas rapida, lo que provoca que el trafico de red pase a utilizar esta nueva
ruta. La segunda etapa empieza cuando los Gateways descubren que la nueva ruta es mas lenta que la ruta vieja, debido a que al desviar el trafico de red a la nueva ruta, esta se satura, y todos los usuarios vuelven a la ruta vieja. OSPF (Open
Shortest Path First)
Uno
de los protocolos IGP mas nuevos es el OSPF. Este protocolo ofrece un mayor
grado de sofisticacion con caracteristicas como: Rutas basadas en el tipo de
servicio, la distancia, nivel de carga, etc. El
formato del mensaje OSPF es mas complejo que el RIP. Tiene una cabecera fija de
24 octetos, y una parte variable para especificar el tipo del mensaje. Existen
cinco tipos de mensaje, como se puede ver en la Tabla 10.
  
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