Red de computadoras (séptima edición) Capítulo 4 (Capa de red) Colección de puntos de conocimiento

Red de computadoras

参考书目：《计算机网络（第7版）》：谢希仁——电子工业出版社 《精通Windows Sockets网络开发--基于Visual C++实现》：孙海民——人民邮电出版社

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1. Dirección IP de direccionamiento clasificado

dirección IP

Una dirección IP
       es un identificador global único de 32 bits asignado a cada interfaz de cada host (o enrutador) conectado a Internet.

Interfaz de red

• Un enrutador tiene múltiples interfaces
• El host puede tener una o varias interfaces.
• La dirección IP solo está relacionada con la interfaz de red del dispositivo.

direccionamiento de dirección IP

• Dirección IP clasificada
• subredes
• formar una superred

1. Direcciones IP clasificadas

       La dirección IP de dos niveles se registra como: Dirección IP::= { <número de red>, <número de host>}

• Número de red net-id: identifica la red a la que está conectado el host/enrutador
• Número de host ID-host: identifica el host/enrutador

Nota: las direcciones IP son únicas en Internet

El campo de número de red y el campo de número de host en la dirección IP

注：1.A类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节，A类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节
    2.B类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节，B类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节
    3.C类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节，C类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节
    4.D类地址是多播地址
    5.E类地址保留为今后使用

Rango de uso de direcciones IP

Dirección IP especial en notación decimal con puntos

(no se puede asignar a los usuarios)
1. Dirección de loopback/dirección de loopback

• Direcciones IP que comienzan con 127 : direcciones reservadas
• Se utiliza para probar el software de red y la comunicación entre procesos locales.
• Una vez que cualquier programa recibe datos que utilizan la dirección de loopback como dirección de destino, ya no reenviará los datos, sino que los enviará inmediatamente de regreso a la dirección de origen.
• Utilice "ping 127.0.0.1" para probar la comunicación entre los procesos de la tarjeta de red local a través del software ping.

2. Dirección de transmisión directa

• Una IP cuyo número de host es todo "1"
• Se utiliza principalmente para transmisión y, cuando se usa, se utiliza para representar todos los hosts de la red.
• Por ejemplo, 202.112.144 es un identificador de red Clase C y la dirección de transmisión de la red es 202.112.144.255; cuando un host en la red necesita enviar una transmisión, puede usar esta dirección para enviar mensajes a todos los hosts en la red. red. .

3. Dirección de transmisión limitada

• Una dirección IP con los 32 bits establecidos en "1" (255.255.255.255) es una "dirección de transmisión limitada".
• Se utiliza principalmente para transmisiones en esta red . Cuando necesite transmitir dentro de esta red y no conozca el número de red de esta red, puede utilizar la "dirección de transmisión limitada (restringida)".

4.La dirección de este sitio web

• La dirección IP en la que los bits de la dirección del host en la dirección IP son todos "0".
• Se utiliza para representar "la red a la que está conectado este host".
• Por ejemplo, utilice "128.16.0.0" para representar la red Clase B "128.16".
• Esta dirección de red también se denomina dirección "0".

Dirección IP reservada

La IP pública
       se puede utilizar en toda la red de área amplia (Internet) y los hosts conectados en red de todo el mundo pueden acceder a ella.
La IP privada
       solo se puede utilizar en una LAN y su alcance es una LAN (no será válida fuera de la LAN). Por lo tanto, las direcciones IP de los hosts en diferentes LAN pueden ser las mismas.

注：在A、B、C  3类地址中各有一段地址作为保留地址不在全网分配，而作为私有地址只可在一个网络内部使用，不可进入外网。
私有地址范围：
    1个A类地址：10.0.0.0
    16个B类地址： 172.16.0.0 ~ 172.31.0.0
    256个C类地址： 192.168.0.0 ~ 192.168.255.0    

2.Características importantes de las direcciones IP

estructura jerárquica de direcciones

• La agencia de administración de direcciones IP solo asigna el número de red al asignar la dirección IP, y el número de host restante lo asigna la unidad que obtiene el número de red.
• El enrutador solo reenvía paquetes según el número de red al que está conectado el host de destino (sin considerar el número de host de destino), lo que reduce en gran medida la cantidad de elementos en la tabla de enrutamiento, reduciendo así el espacio de almacenamiento ocupado por la tabla de enrutamiento.

bandera de dirección IP

• Cuando un host está conectado a dos redes al mismo tiempo, el host debe tener dos direcciones IP correspondientes al mismo tiempo y su número de red net-id debe ser diferente. Este tipo de host se denomina host multidireccional.

• El enrutador debe tener al menos dos direcciones IP diferentes.

  注：1.在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。
      2.路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。 
      3.两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地址。
  

2. División de subred

En los primeros días de ARPANET, el diseño de direcciones IP no era lo suficientemente razonable.

• La utilización del espacio de direcciones IP a veces es muy baja.
• Asignar un número de red a cada red física puede hacer que las tablas de enrutamiento sean demasiado grandes y degradar el rendimiento de la red.
  • Mayor costo del enrutador
  • Se necesita más tiempo para encontrar rutas.
  • Mayor información de enrutamiento intercambiada entre enrutadores.
• Dos niveles de direcciones IP no son lo suficientemente flexibles
  • No se pueden hacer uso completo de los recursos de dirección aplicados para expandir nuevas redes

1. Dirección IP de tercer nivel

       La dirección IP de tercer nivel se registra como: Dirección IP::= {<número de red>, <número de subred>, <número de host>}

ejemplo:

注：从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id，而主机号 host-id 也就相应减少了若干个位。划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。把 IP 地址的主机号 host-id 这部分进行再划分，而不改变 IP 地址原来的网络号 net-id。

Después de dividirse en tres subredes, sigue siendo una red para el mundo exterior.

2. Máscara de subred

El papel de la máscara de subred

• Permitir que las computadoras dentro de la red comprendan la estructura de subredes.
• Permitir que los enrutadores de borde comprendan la estructura de subredes y
  el formato de la máscara de subred.
• La máscara de subred también es un número binario de 32 bits de longitud, que consta de una serie de unos continuos seguidos de una serie de ceros continuos;
• El primer 1 corresponde al número de red y al número de subred, y el siguiente 0 corresponde al número de host. Como en el ejemplo anterior:
  • La estructura de la subred es: 10011100 00001100 ss xxxxxx xxxxxxxx
  • La máscara de subred es: 11111111 11111111 11 xxxxxx xxxxxxxx
    escrita en decimal es: 255.255.192.0

Máscara de subred predeterminada

Dirección de red=(dirección IP) Y (máscara de subred)

• La máscara de subred es un atributo importante de una red o subred.
• Al intercambiar información de enrutamiento con enrutadores vecinos, un enrutador debe informar a los enrutadores vecinos la máscara de subred de su propia red (o subred).
• Para cada elemento de la tabla de enrutamiento del enrutador, además de la dirección de la red de destino, también se debe proporcionar la máscara de subred de la red.
• Si un enrutador está conectado a dos subredes, tiene dos direcciones de red y dos máscaras de subred.

3.Puerta de enlace

       Una puerta de enlace es una dirección IP que conecta una red a otros nodos de la red. Si el host en la red A encuentra que el host de destino del paquete de datos no está en la red local, reenvía el paquete de datos a su propia puerta de enlace y luego el La puerta de enlace lo reenvía a la puerta de enlace de la red B. , la puerta de enlace de la red B luego lo reenvía a un host de la red B. viceversa. Por lo tanto, la puerta de enlace predeterminada de una computadora debe especificarse correctamente; de ​​lo contrario, los paquetes de datos no se pueden enviar a la computadora de la puerta de enlace y no se pueden comunicar con computadoras en otras redes.

Establecer puerta de enlace predeterminada

• Ajuste manual
  • Es adecuado para situaciones donde la cantidad de computadoras es relativamente pequeña y los parámetros TCP/IP básicamente no cambian.
  • La puerta de enlace predeterminada debe ser la dirección IP en el segmento de red donde se encuentra la computadora y no se pueden completar las direcciones IP en otros segmentos de red.
• configuración automática
  • Utilice el servidor DHCP para asignar automáticamente direcciones IP, máscaras de subred y puertas de enlace predeterminadas a las computadoras de la red.
  • Este método es adecuado para redes con gran escala de red y posibles cambios en los parámetros TCP/IP.
  • La ventaja de esto es que una vez que cambia la puerta de enlace predeterminada de la red, siempre que se cambie la configuración de la puerta de enlace predeterminada en el servidor DHCP, todas las computadoras en la red obtendrán la dirección IP de la nueva puerta de enlace predeterminada.

4.Enrutador

enrutador

• Una computadora especializada con múltiples puertos de entrada y múltiples puertos de salida.
• La tarea es reenviar paquetes.
• El paquete recibido por un puerto de entrada del enrutador se reenvía desde un puerto de salida adecuado del enrutador al enrutador del siguiente salto según el destino del paquete (es decir, la red de destino).
• El enrutador del siguiente salto también procesa el paquete de esta manera hasta que llega al punto final.

Estructura del enrutador

Adelante

• El enrutador reenvía el datagrama IP del usuario desde el puerto apropiado según la tabla de reenvío.
• Sólo está involucrado un enrutador.

Enrutamiento

• Según el algoritmo distribuido, la ruta seleccionada cambia dinámicamente en función de los cambios en la topología de la red obtenidos de los enrutadores adyacentes.
• Están involucrados varios enrutadores.
  

puerto de entrada

• Después de que la capa de enlace de datos elimina el encabezado y el final de la trama, envía el paquete a la cola de la capa de red para esperar su procesamiento.
  • producir un cierto retraso
  • Tabla de reenvío duplicada en cada puerto de entrada: función de conmutación descentralizada
    

Puerto de salida

• Cuando el paquete se transmite desde la estructura de conmutación, primero se almacena en el buffer. El módulo de procesamiento de la capa de enlace de datos agrega el encabezado y la cola de la capa de enlace al paquete, lo pasa a la capa física y luego lo envía a la línea externa.
  

descarte de paquetes

• Si la velocidad a la que el enrutador procesa los paquetes no puede seguir el ritmo a la que los paquetes ingresan a la cola, el espacio de almacenamiento de la cola eventualmente se reducirá a cero, lo que hará que los paquetes posteriores que ingresen a la cola se descarten porque no hay almacenamiento. espacio.
• El desbordamiento de las colas de entrada o salida en los enrutadores es una causa importante de pérdida de paquetes.

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