Rang d'IPs, Dispositius de Xarxa i Protocols: Guia Completa

Rangs d'IPs

Classe A: 1.0.0.0 fins a 127.0.0.0 (és /8). Amb 8 bits es referencien les xarxes. La màscara és 255.0.0.0. Només se'n fan servir 7 perquè el primer bit és 0 sempre. Així es poden referenciar 2⁷-2=126 xarxes. Els nodes que hi poden haver són 2²⁴=16.777.216-2 hosts.

Classe B: 128.0.0.0 fins a 191.255.0.0 (és /16). 14 xarxes perquè 16-2=14. Nodes=2¹⁶-2

Classe C: 192.0.0.0 fins a 223.255.255.0 (és /24). Útils 21 xarxes perquè la primera sempre és 110. Per tant, 2²¹ xarxes. 2⁸-2 nodes

Adreces Privades (Intranets)

No són encaminades pel router.

• Classe A: 10.0.0.0 fins a 10.255.255.255
• Classe B: 172.16.0.0 fins a 172.31.0.0
• Classe C: 192.168.0.0 fins a 192.168.255.0

0.0.0.0: Adreça de les màquines mentre no tenen cap IP.

127.0.0.0: Tràfic local de la màquina, per fer proves de software sense necessitat d'internet.

Dispositius de Xarxa

Passarel·la/Gateway

Dispositiu que permet interconnectar xarxes amb arquitectures diferents. Una porta d'enllaç amb una altra xarxa. Aquest dispositiu és un equip configurat per donar a les màquines de xarxa local un accés a l'exterior.

El gateway normalment realitza la traducció de les IP (Network Address Translation). El NAT permet aplicar emmascarament a la IP d'un ordinador de xarxa local per donar-li accés a internet amb una sola connexió a internet.

Internet

Xarxa més gran del món, amb diverses xarxes grans i petites. Les computadores individuals són la font i destí de la xarxa.

Les connexions es divideixen en:

• Física: Targeta adaptadora (Ethernet).
• Lògica: Segueix els protocols (regles i convencions que estableixen com s'han de comunicar les màquines, TCP).
• Aplicació: Interpreta les dades i les mostra en un format comprensible (última part de la connexió). Ex: Navegador mostra codi HTML.

Conceptes Bàsics

Sistemes de Transmissió

• Simplex: Comunicació unidireccional (tele).
• Half duplex: Connexió bidireccional tipus walkie-talkie. Moltes col·lisions.
• Full duplex: Connexió bidireccional de manera simultània (menys col·lisions).

Mitjans Físics per on Viatgen les Dades

• Fils metàl·lics o parells: Fils de coure agrupats en parells trenats per evitar interferències (típics).
• Coaxial: Dos fils concèntrics immunes a les interferències. Útil per a llargues distàncies (tele).
• Fibra òptica: Cables amb vidre a l'interior o plàstic que transporta la informació en forma de llum (làser o LED). A l'entrada es codifica i a la sortida es descodifica. Velocitat ràpida i saturació nul·la.
• Radioenllaços sense fils: Mitjançant ones radioelèctriques.

Cablejat

Format de la Informació

• Analògic: Valors continus, senyals sense modular.
• Digital: Valors discrets i senyals modulades.

Fils Metàl·lics o Parell Trenat

• Atenuació del senyal. Problema en línies telefòniques perquè suposa massa tros sense trenar.
• El senyal s'ha de mantenir per sobre del soroll.
• No són immunes a les interferències electromagnètiques.
• Llargada màxima teòrica de 100 metres.
• Fils de diferents categories: UTP (sense blindatge), FTP (blindat voltant), STP (blindat cada parell trenat i també voltant).

Coaxial

• Molt resistent a interferències gràcies a la malla.
• Llargada teòrica de 500 metres.
• Es combina amb fibra òptica als darrers trams.

Fibra Òptica

• 40 GBPS.
• Baixa atenuació (no repetidors).
• No hi ha radiació electromagnètica i és immune a radiacions electromagnètiques.
• No es pot escoltar, s'hauria de tallar el fil per fer-ho i llavors es detectaria.
• Dos tipus de fibra:
  • Monomode: Feix de llum recte, més ample de banda i no permet corbes.
  • Multimode: Feixos reflectits a les parets, menys ample de banda i permet corbes.
• Problema: Dificultat d'instal·lació i cost.

Radioenllaços Sense Fils

• Funciona amb microones.
• Freqüència més usada: 2.4 GHz.
• Velocitats fins a 54 Mbps.
• Estàndards típics: 802.11 fins a 2 Mbps (2.4 GHz), 802.11b fins a 11 Mbps (2.4 GHz), 802.11a a 54 Mbps (5 GHz) i 802.11g fins a 54 Mbps (2.4 GHz).

Connexió Ad Hoc

És la mateixa idea que connectar 2 PCs per cable creuat però sense fils. No necessiten dispositiu per a la interconnexió.

Tipus de Xarxes

WAN

Pensada per al transport d'informació entre zones distants geogràficament.

MAN

Xarxa metropolitana, intermèdia entre WAN i LAN.

LAN

Xarxa local i privada que permet la interconnexió entre equips informàtics.

Beneficis LAN

• Compartir recursos.
• Dades centralitzades en servidor.
• Millor productivitat.
• Millor comunicació entre usuaris.

Les xarxes LAN més usades utilitzen la tecnologia Ethernet.

Ethernet engloba una família d'implementació d'àrea local.

Relació velocitat-distància: Una estació que transmet a una velocitat 10 vegades més gran haurà d'estar a una distància màxima deu vegades més petita. IEEE estandarditza aquesta tecnologia amb la norma IEEE 802.3.

Estableix que:

• Legacy Ethernet: 10 Mbps.
• Fast Ethernet: 100 Mbps.
• Gigabit: 1 Gbps.

Característiques d'aquests estàndards: Full duplex, autonegociació (permet negociació en paràmetres com medi físic, velocitat de transmissió).

Gigabit: Orientat a connectar servidors, bridges, commutadors.

Problema de Col·lisions en Transmissió Half Duplex

En un principi, les trames Ethernet eren per half duplex. Si el canal està lliure, transmet; si està en ús, s'espera. Les col·lisions són quan volen parlar alhora. Amb full duplex no passa perquè la informació passa per diferents fils, no pel mateix.

Com Segueixen el Camí les Màquines

A vol parlar amb B. Abans fa broadcast a 192.168.1.1 (destí) i envia resposta a A.

Adreces MAC

ID per a targeta de 48 bits. Els primers 24 són del fabricant. A Linux es pot canviar.

Capes OSI

Capa 1 - Física (Transmissió Binària)

És la més baixa, la que connecta la màquina amb els medis físics (fils, ràdio, intensitat de corrent...). Transforma les dades en impulsos elèctrics. El Hub treballa aquí.

Capa 2 - Enllaç (Accés a Medis)

S'ocupa de l'adreçament físic, l'accés a la xarxa, notificació d'errors, distribució adequada de trames i control de flux. Els switches treballen aquí.

Capa 3 - Xarxa (Direcció i Millor Ruta)

La seva funció és que les dades arribin al seu destí. Hi treballen els routers.

Capa 4 - Transport (Connexió d'Extrem a Extrem)

Agafa les dades de capes superiors i les divideix en parts petites i les passa a la capa de xarxa. Aïlla les superiors de la tecnologia de les inferiors.

Capa 5 - Sessió (Comunicació entre Hosts)

Control de sessió a establir entre emissor i receptor. Control de concurrència. Mantenir els punts de verificació (si hi ha una interrupció, que es reprengui allà on era).

Capa 6 - Presentació (Representació de Dades)

S'amaga la representació de la informació tot i que les màquines treballin amb codi diferent.

Aplicació (Processos Corresponents a Aplicacions)

Ofereix a les aplicacions accedir als serveis d'altres capes i defineix els protocols que fan servir les apps per a l'intercanvi de dades. POP, SMTP, FTP, HTTP, SSH...

Ample de Banda Real

El fet que existeixin aquestes capes i l'encapsulament de les dades provoca que l'ample de banda real vingui donat pel datagrama i no per les trames Ethernet amb el seu control d'errors, adreces, etc.

Intercanvi d'Informació entre Capes OSI

Les 3 superiors preparen la transmissió. La capa de transport divideix tot de manera que es pugui administrar (segments). La capa de xarxa encapsula els segments creant un paquet que contindrà adreça de destí, origen i dades. La capa d'enllaç crearà la trama i la física ho farà a nivell de bit.

Elements d'Interconnexió

Permeten la connexió entre xarxes diferents. Com més semblants siguin els protocols, millor.

Repetidors/Amplificadors

Són dispositius que amplien les ones inicials, però hi ha límits depenent dels trams de fil que els separen. Massa latència perjudica la LAN perquè hi ha més col·lisions.

HUB (Concentrador)

Nivell físic. Centralitza totes les connexions dels nodes. Tipologia tipus estrella. Repetidor multiport. Més velocitat però menys seguretat. La fallada d'un hub no afecta el funcionament general de la xarxa. Els passius interconnecten, els actius regeneren el senyal. No poden evitar la inundació de trames.

Pont (Bridge)

Interconnecta xarxes de diferents tipologies i protocols al nivell de subxarxa. Funció principal: Adaptació de la informació entre xarxes. Físicament compta amb 2 connectors diferents. Dins la xarxa, dispositiu més, sense privilegis. Pot analitzar i filtrar informació, al contrari que el hub (redueix el tràfic de xarxa). Pot ser software, un ordinador amb 2 targetes.

Switch (Commutador)

Microsegmentació. Només envien dades al port de destí. Interconnecta xarxes d'àrea local. La seva funció principal és la segmentació de la xarxa. Només interconnecta LANs que utilitzin el mateix protocol a nivell físic i d'enllaç. La segmentació produeix un millor rendiment de les prestacions. Les tecnologies aplicades a la commutació han permès fabricar commutadors de nivell 3, que no són encaminadors però tenen les seves característiques. Tenen ponts que poden servir per a la VLAN.

Encaminador (Router)

Capa 3. És el que adapta la informació provinent de la xarxa perquè es puguin comunicar màquines de diferents xarxes. Rendiment no ràpid però gran flexibilitat perquè comprova paquets. Temps de vida del missatge (salts). Busca el camí més òptim. També serveixen per a firewall.

VLAN

Es comporten com connectats al mateix switch però poden estar en diferents segments de la xarxa. És un grup lògic de nodes d'una xarxa connectats a un o diversos switches que es gestionen com a subxarxa. No tots els switches serveixen per a VLAN, han de ser mínim de capa 3.

Tipus de VLAN

• MAC
• Ports
• Adreçament virtual (màscares de xarxa)

Beneficis

• Velocitat de la xarxa, ja que optimitza la gestió dels ports.
• Incrementa la seguretat: Menys domini de difusió.
• Flexibilitat: És més fàcil crear xarxes software que no físiques.

Protocols d'Encaminament

Permeten l'enviament de paquets entre diferents ports de la xarxa.

Més Coneguts

• STP: Evita bucles, ponts i routers. Crea un arbre a partir del node arrel.
• OSPF: Cada router ha de conèixer els encaminadors que té més a prop, així com el cost. Això permet la ruta més curta.

Configuració d'Encaminament

Cada node té una configuració que el distingeix (màscara IP). Si vol connectar-se amb l'exterior, ha de parlar amb el gateway.

Taula de router: Llista de possibles camins a seguir.

Ruta per defecte: És la que s'ha de seguir si no contesten les altres.

Tipologia de Xarxes

Bus

Una darrere l'altra, moltes col·lisions. Canal backbone.

Token Ring

Es van passant el torn.

Estrella

Típica configuració amb node central.

Jeràrquica

Element que controla tot el tràfic.

Malla

Tots amb tots. El nombre de segments és n(n-1)/2.

Connexió

Trucada i comunicació. El remitent sap si ha arribat.

No Connexió

Diferents rutes. No es comunica amb el destinatari. El remitent no sap si la informació ha arribat.