LOS ROUTERS SON COMPUTADORAS

Para que la mayoría de los dispositivos con capacidad de red funcionen (por ejemplo, las computadoras, las tabletas y los smartphones), estos requieren los siguientes componentes, como se muestra en la Figura 1:

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Básicamente, los routers son computadoras especializadas. Estos requieren una CPU y una memoria para almacenar datos de forma temporal y permanente a fin de ejecutar las instrucciones del sistema operativo, como la inicialización del sistema, las funciones de routing y de switching.

La memoria del router se clasifica como volátil o no volátil. La memoria volátil pierde su contenido cuando se apaga el dispositivo, mientras que la memoria no volátil no pierde su contenido cuando se apaga el dispositivo.

En la tabla de la figura 2, se resumen los tipos de memoria de router, la volatilidad, y se proporcionan ejemplos de lo que se almacena en cada una.

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A diferencia de las computadoras, los routers no tienen adaptadores de video o de tarjeta de sonido. En cambio, los routers cuentan con tarjetas de interfaz de red y puertos especializados para interconectar los dispositivos a otras redes. En la figura 3, se identifican algunos de estos puertos e interfaces.

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La mayoría de los usuarios desconocen la presencia de varios routers en su propia red o en Internet. Los usuarios esperan poder acceder a páginas web, enviar correo electrónico y descargar música, sin importar si el servidor al que acceden está en su propia red o en otra. Los profesionales de redes saben que es el router el que se encarga del reenvío de paquetes de una red a otra, desde el origen inicial hasta el destino final.

Un router conecta varias redes, lo que significa que posee varias interfaces, cada una de las cuales pertenece una red IP diferente. Cuando un router recibe un paquete IP en una interfaz, determina qué interfaz debe usar para reenviar el paquete hacia el destino. La interfaz que usa el router para reenviar el paquete puede ser el destino final o una red conectada a otro router que se usa para llegar a la red de destino.

Generalmente, cada red a la que se conecta un router requiere una interfaz separada. Estas interfaces se usan para conectar una combinación de redes de área local (LAN) y redes de área extensa (WAN). Por lo general, las LAN son redes Ethernet que contienen dispositivos como computadoras, impresoras y servidores. Las WAN se usan para conectar redes a través de un área geográfica extensa. Por ejemplo, las conexiones WAN suelen utilizarse para conectar una LAN a la red del proveedor de servicios de Internet (ISP).

Las funciones principales de un router son las siguientes:

  • Determinar la mejor ruta para enviar paquetes.
  • Reenviar paquetes a su destino.

El router usa su tabla de routing para encontrar la mejor ruta para reenviar un paquete. Cuando el router recibe un paquete, analiza la dirección de destino del paquete y usa la tabla de routing para buscar la mejor ruta hacia esa red. La tabla de routing también incluye la interfaz que se debe usar para reenviar los paquetes a cada red conocida. Cuando se encuentra una coincidencia, el router encapsula el paquete en la trama de enlace de datos de la interfaz de salida, y el paquete se reenvía hacia el destino.

Un router puede recibir un paquete encapsulado en un tipo de trama de enlace de datos y reenviarlo por una interfaz que usa otro tipo de trama de enlace de datos. Por ejemplo, un router puede recibir un paquete en una interfaz Ethernet, pero debe reenviarlo por una interfaz configurada con el protocolo punto a punto (PPP). La encapsulación de enlace de datos depende del tipo de interfaz en el router y del tipo de medio al que se conecta. Las distintas tecnologías de enlace de datos a las que se puede conectar un router incluyen Ethernet, PPP, Frame Relay, DSL, tecnología de cable y tecnología inalámbrica (802.11, Bluetooth, etc.).

DIRECCIÓN MAC

En Ethernet, cada dispositivo de red está conectado al mismo medio compartido. En el pasado, Ethernet era, en mayor medida, una topología de dúplex medio que utilizaba un bus de acceso múltiple o, más recientemente, hubs Ethernet. Es decir que todos los nodos recibían cada trama transmitida. Para evitar la sobrecarga excesiva que implicaba el procesamiento de cada trama, se crearon las direcciones MAC a fin de identificar el origen y el destino reales. El direccionamiento MAC proporciona un método de identificación de dispositivos en el nivel inferior del modelo OSI. Aunque actualmente Ethernet utiliza NIC y switches de dúplex completo, todavía es posible que un dispositivo que no es el destino deseado reciba una trama de Ethernet.

Estructura de la dirección MAC

El valor de la dirección MAC es el resultado directo de las normas implementadas por el IEEE para proveedores con el objetivo de garantizar direcciones únicas para cada dispositivo Ethernet. Las normas establecidas por el IEEE obligan a los proveedores de dispositivos Ethernet a registrarse en el IEEE. El IEEE asigna al proveedor un código de 3 bytes (24 bits), llamado “identificador único de organización (OUI)”.

El IEEE requiere que un proveedor siga dos sencillas reglas, como se muestra en la ilustración:

Todas las direcciones MAC asignadas a una NIC o a otro dispositivo Ethernet deben utilizar el OUI que se le asignó a dicho proveedor como los tres primeros bytes.

Todas las direcciones MAC con el mismo OUI deben tener asignado un valor único en los tres últimos bytes.

Nota: es posible que existan direcciones MAC duplicadas debido a errores de fabricación o en algunos métodos de implementación de máquinas virtuales. En cualquier caso, será necesario modificar la dirección MAC con una nueva NIC o en el software.

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Los diferentes fabricantes de hardware y software pueden representar la dirección MAC en diferentes formatos hexadecimales, como se muestra a continuación:

00-05-9A-3C-78-00

00:05:9A:3C:78:00

0005.9A3C.7800

En un host de Windows, se puede utilizar el comando ipconfig /all para identificar la dirección MAC de un adaptador Ethernet. En la figura 1, observe que se indica en la pantalla que la dirección física (MAC) de la computadora es 00-18-DE-DD-A7-B2. Si tiene acceso, le sugerimos intentar esto en su propia computadora. En un host Mac o Linux, se utiliza el comando ipconfig.

Según el dispositivo y el sistema operativo, puede ver varias representaciones de direcciones MAC, como se muestra en la figura 2. Los routers y switches Cisco utilizan el formato XXXX.XXXX.XXXX, en el que X es un carácter hexadecimal.

CONJUNTO DEL PROTOCOLO TCP/IP

En la actualidad, la suite del protocolo TCP/IP incluye muchos protocolos. Los protocolos individuales se organizan en capas mediante el modelo de protocolo TCP/IP: aplicación, transporte, Internet y capas de acceso a la red. Los protocolos TCP/IP son específicos de las capas Aplicación, Transporte e Internet. Los protocolos de la capa de acceso a la red son responsables de la entrega de los paquetes IP en los medios físicos. Estos protocolos de capa inferior son desarrollados por organizaciones de estandarización, como el IEEE.

La suite de protocolos TCP/IP se implementa como una pila de TCP/IP tanto en los hosts emisores como en los hosts receptores para proporcionar una entrega completa de las aplicaciones a través de la red. Los protocolos Ethernet se utilizan para transmitir el paquete IP a través de un medio físico que utiliza la LAN.

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DNS: Traduce los nombres de dominio tales como cisco.com a direcciones IP

BOOTP: Habilita una estación de trabajo sin disco para descubrir su propia dirección IP, la dirección IP de un servidor BOOTP en la red y un archivo que debe cargarse en la memoria para iniciar la máquina. DHCP reemplaza a BOOTP

DHCP: Asigna direcciones IP de manera dinámica a estaciones de clientes cuando se inicia

SMTP: Permite los clientes envíen un correo electrónico a un servidor de correo. Permite los servidores envíen un correo electrónico a otros servidores

POP: Permite que los clientes recuperen un correo electrónico de un servidor de correo

IMAP: Permite que los clientes accedan a correos electrónicos almacenados en un servidor de correo

FTP: Establece las reglas que permiten a un usuario en un host acceder y transferir archivos hacia y desde otro host en una red

TFTP: Un protocolo trivial de transferencia de archivos sin conexión. Un protocolo de entrega de archivos sin acuse de recibo de grandes esfuerzos

HTTP: Conjunto de reglas para intercambiar texto, imágenes gráficas, sonido, vídeo y otros archivos multimedia en la World Wide Web

UDP: Habilita un proceso que se ejecuta en un host para enviar paquetes a un proceso que se ejecuta en otro host. No confirma la transmisión correcta de da

TCP: Permite la comunicación confiable entre los procesos que se ejecutan en hosts independientes. Transmisiones confiables con acuse de recibo que confirman el envío correcto

IP: Recibe segmentos de mensaje de la capa de transporte. Dispone mensajes en paquetes. Dispone mensajes en paquetes. Direcciona paquetes para la entrega completa a través de una internetwork

NAT: Traduce las direcciones IP desde una red privada a direcciones IP públicas únicas de forma global

ICMP: Proporciona comentarios desde un host de destino a un host de origen con respecto a los errores en la entrega de paquetes. OSPF: Protocolo de routing de link-state. Diseño jerárquico basado en áreas. Protocolo de routing interior de estándar abierto

EIGRP: Protocolo de enrutamiento exclusivo de Cisco. Utiliza la métrica compuesta según el ancho de banda, el retraso, la carga y la confiabilidad

ARP: Proporciona la asignación de direcciones dinámicas entre una dirección IP y una dirección de hardware

PPP: Proporciona un medio de encapsulamiento de paquetes para transmitirlos a través de un enlace serial

ETHERNET: Define las reglas para conectar y señalizar estándares de la capa de acceso a la red

INTERACCIÓN DE PROTOCOLOS DE RED

La comunicación entre un servidor web y un cliente web es un ejemplo de interacción entre varios protocolos. Los protocolos que se muestran en la figura son:

  • HTTP: es un protocolo de aplicación que rige la forma en que interactúan un servidor web y un cliente web. HTTP define el contenido y el formato de las solicitudes y respuestas intercambiadas entre el cliente y el servidor. Tanto el cliente como el software del servidor web implementan el HTTP como parte de la aplicación. HTTP se basa en otros protocolos para regular la forma en que se transportan los mensajes entre el cliente y el servidor.
  • TCP: es el protocolo de transporte que administra las conversaciones individuales. TCP divide los mensajes HTTP en partes más pequeñas, llamadas “segmentos”. Estos segmentos se envían entre los procesos del servidor y el cliente web que se ejecutan en el host de destino. También es responsable de controlar el tamaño y los intervalos a los que se intercambian los mensajes entre el servidor y el cliente.
  • IP: es responsable de tomar los segmentos formateados del TCP, encapsularlos en paquetes, asignar las direcciones apropiadas y seleccionar la mejor ruta al host de destino.
  • Ethernet: es un protocolo de acceso a la red que describe dos funciones principales: la comunicación a través de un enlace de datos y la transmisión física de datos en los medios de red. Los protocolos de acceso a la red son responsables de tomar los paquetes de IP y los formatean para transmitirlos por los medios.

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PROTOCOLOS DE RED

A nivel humano, algunas reglas de comunicación son formales y otras simplemente sobreentendidas o implícitas, basadas en los usos y costumbres. Para que los dispositivos se puedan comunicar en forma exitosa, un nuevo conjunto de protocolos de red debe describir los requerimientos e interacciones precisos. Los protocolos de red definen un formato y un conjunto de reglas comunes para intercambiar mensajes entre dispositivos. Algunos de los protocolos de red más comunes son Hypertext Transfer Protocol (HTTP), el protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de Internet (IP).

En las figuras, se muestran los protocolos de red que describen los siguientes procesos:

La manera en que se da formato o se estructura el mensaje, como se muestra en la figura 1.

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El proceso por el cual los dispositivos de red comparten información sobre rutas con otras redes, como se muestra en la figura 2.

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La manera y el momento en que se transmiten mensajes de error y del sistema entre los dispositivos, como se muestra en la figura 3.

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La configuración y la terminación de sesiones de transferencia de datos, como se muestra en la figura 4

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