Informe LAB2

Universidad del Quindío, Bermúdez López, Esquivel Caicedo. Laboratorio#2: Uso de Protocolos TCP/IP y del Modelo OSI en Packet Tracer.

I. INTRODUCCIÓN

ara establecer la interconexión entre sistemas abiertos globalmente, se establece principalmente dos tipos de modelos de descripción de protocolo de red de referencia, siendo el modelo OSI el utilizado en la academia y el modelo TCP/IP es aplicado en la actualidad para la prestación de los diferentes servicios ofrecidos por el internet. Estos modelos operan bajo la distribución

ordenada de un número determinado de capas, que tienen el objetivo general homogeneizar el lenguaje entre dispositivos y además permita el correcto funcionamiento de los modelos, generando una excelente interacción en la red. El modelo OSI se constituye de siete capas, mientras, el modelo TCP/IP se conforma de cuatro capas, estas estandarizaciones permiten que existan conexión entre diferentes equipos, de diferentes marcas y sistemas operativos.

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El presente laboratorio se elabora a partir de la simulación de Packet Tracer y la observación de la información detallada sobre los paquetes y cómo son procesados por los dispositivos de networking. El Packet Tracer muestra de qué manera los dispositivos de networking usan estos protocolos para crear y procesar paquetes con una representación del Modelo OSI, todo lo anterior se identificará, analizará y mostrará en la sección de resultados.

II. OBJETIVOS

Identificar las capas un modelo de protocolo de red OSI y el protocolo de red TCP/IP. Identificar las capas de un sistema de conexión abierta en simulación con la ayuda del programa Cisco Packet Tracer. Explorar de qué manera PT usa el Modelo OSI y los protocolos TCP/IP. Examinar los contenidos y el procesamiento del paquete.

III. MATERIALES

PC con software Cisco Packet Tracer.

IV. PROCEDIMIENTO, ANÁLISIS Y RESULTADOS

PROCEDIMIENTO:

En ésta práctica de laboratorio se analiza cada uno de los pasos que se registran en una conexión de red, desde la petición del cliente hasta la finalización de dicha petición. A continuación se describe cada de las operaciones realizadas por las capas del modelo OSI, así como cada uno de los cambios sufridos por los paquetes de información tras pasar por dichas capas, desde la petición hasta la respuesta del servidor.

Inicialmente se realizó la lectura de la actividad 2.4.8 (Uso de protocolos TCP/IP y el modelo OSI en Packet Tracer), enseguida, se conmuta del modo de tiempo real al modo de simulación como lo muestra la figura 1, de tal manera que sea posible visualizar cada uno de los cambios que sufre la información entre capas.

Uso de los Protocolos TCP/IP y del Modelo OSI en Packet Tracer

Iván Fernando Bermúdez López, Omar Andrés Esquivel Caicedo.{ifbermudezl_1, oaesquivelc}@uqvirtual.edu.co

Programa de Ingeniería Electrónica. Telemática 1. Universidad del Quindío.

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Figura 1. Conmutación al modo de simulación.

Dado el paso anterior, se selecciona la totalidad de los filtros, con el fin de visualizar en la ventana de eventos la descripción de cada cambio que realiza cada uno de éstos protocolos entre los que encontramos ARP, DHCP, HTTP, TCP, DNS, TFTP, ICMP, TELNET, entre otros, identificados en la figura 4.

En la figura 1, se puede evidenciar el montaje de una red sencilla. La red se constituye de un PC un usuario que interactua con un servidor de internet.

Paso 1. Cree un paquete y acceda a la ventana Información de la PDU:

Luego de seleccionar la totalidad de los filtros, se procede a dar clic en el PC del cliente para iniciar la solicitud del servidor web, para eso se accede a la configuración del cliente web y se escribe la dirección IP (192.168.1.254) a la cual se desea acceder en navegador web. El proceso se muestra en las figuras 2 y 3.

Figura 2. Selección del navegador web desde el PC del cliente.

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El objetivo principal de esta práctica de laboratorio es simular la interacción entre un host o PC y un servidor web. Lo anterior se logra mediante el envió de una solicitud de protocolo de transferencia de hipertexto HTTP ingresando la IP del servidor web 192.168.1.254 en el explorador del PC como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Ingreso de la dirección IP en navegador web del PC del cliente.

Tras ingresar la dirección IP, se hace clic en Ir, obteniendo como resultado lo mostrado en la figura 4.

Figura 4. Se evidencian 3 PDU, en el dispositivo PC del cliente.

El PC tiene la facultad de realizar la solicitud al servidor, lo cual conlleva a una serie de eventos de la red y la aparición de protocolos mencionados en clase, tras dar clic en la opción de Autocapture/Play como se visualiza en la figura 5. Cada línea de la lista de eventos es un paso de un paquete por un nodo de la red. En la figura 5 se muestra la lista de eventos y los filtros utilizados referenciados para la implementación de la práctica.

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Figura 5. Filtros para la lista de eventos entre el PC y el servidor que son objeto de analisis.

Determinada la secuencia de pasos mostrados hasta la figura 5 del presente documento se procede realizar un análisis detallado sobre la información de las actividades de las capas y protocolos referenciados en la conexión entre estos dos dispositivos.

ANÁLISIS:

Protocolo ARP: este protocolo permite que se conozca la dirección física o MAC de una tarjeta de interfaz de red correspondiente a una dirección IP. Para que las direcciones físicas se puedan conectar con las direcciones lógicas, el protocolo ARP pregunta a los equipos de la red para averiguar sus direcciones físicas y luego crea una tabla de búsqueda entre las direcciones lógicas y físicas en una memoria caché.

Figura 6. Generación del protocolo ARP.

Según la figura 6, las capas del modelo OSI realizan las siguientes actividades:

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Capa 2: Se puede ver como el PC del cliente se encarga de aplicar el protocolo IP y el encapsulamiento PDU en una sola capa lo que lo hace un protocolo mas compacto. Además, se observa como en el caso del servidor en la capa dos se realizan la mayoria de procesos como la comprobacion de la direccion fisica la desencapsulacion de el protocolo PDU.

Capa 1: La capa física, se encarga de ensamblar la información donde influye el protocolo Ethernet especificando direcciones y realizando la sincronización en él envió de la información.

Figura 8. Información detallada de la PDU de salida en el protocolo ARP:

En las figuras 7 y 8, se evidencia como el servidor web recibe la trama de solicitud ARP del cliente web y responde con una trama igualmente, es decir, se establece la comunicación entre las capas 2 del cliente y el servidor web, que determina la dirección MAC del servidor y que luego se envía al cliente web. Además, se muestra la recepción efectiva de la dirección MAC del servidor web en el cliente web.

Figura 9. Información PDU protocolo ARP.En la figura 9, se puede apreciar como la MAC fuente SRC MAC contiene un valor de 0060.47CA.4DEE para el cliente web en la trama de la capa 2. Como la MAC de destino no tiene valor, es decir, la TARGET MAC: 0000.0000.0000, se llena en su campo DEST MAC o MAC de destino, con un valor de FFFF.FFFF.FFFF en la trama para hacer la comunicación broadcast.

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Es fundamental nombrar que el DATA (VARIABLE LENGTH) se encuentra vacío en el protocolo ARP ya que no está transportando información, solo se está interrogando sobre la dirección MAC, como lo muestra la figura 9.

Protocolo TCP:

En la figura 10, se observa como la comunicación se hace entre las mismas capas pertenecientes al modelo OSI. El protocolo TCP del cliente web se da en la capa 4, es decir, en la capa de transporte y se comunica con la capa 4 de transporte del servidor web. También es lógicamente evidente el proceso de comunicación entre las de capas que se lleva a cabo para comunicar cada una de las estas, desde las inferiores hasta llegar la capa 4 tanto del servidor como del cliente web.

Figura 10. Generación PDU en el protocolo TCP.

El servidor recibe los datos desde el cliente, se validan las IP y MAC, se recibe el TCP FIN + el segmento ACK, y el dispositivo se desconecta y entra en estado de cierre pasivo (close_wait), se establece estado de conexión LAST_ ACK (el servidor ha enviado su propio fin como respuesta a la solicitud del cliente. Se envía la información una vez son validadas las IP Y MAC y se empaquetan con Fast-Ethernet.

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Figura 11. Informacion detallada de la PDU de entrada en el protocolo TCP: servidor web.

En figura anterior, se puede determinar el número del puerto de salida del cliente web asociado a una petición HTTP, que esta designado por DEST PORT: 1025; así mismo se observa el puerto de destino designado como SRC PORT: 80.

El cliente web envió un número de secuencia en cero, lo que significa que será el número de coordinación de la comunicación. El cliente web transmitió un ACK en cero ya que es él quien envió la petición la primera vez y espera es un acuso de recibido del servidor web en el valor de 1.

Figura 12. Informacion detallada de la PDU de salida en el protocolo TCP: servidor web.

Protocolo HTTP:

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Para finalizar se analiza el protocolo HTTP, referenciando cada una de las actividades asociadas a las capas:

Resumiendo la información plasmada en las imágenes mostradas a continuación, se apreciar que la solicitud HTTP que inicio el proceso se encapsula como dato en TCP, después del encapsulado TCP se procede a un encapsulado IP y un encapsulado de Ethernet, para finalmente trasmitirlo al medio.

13. Generación PDU en el protocolo HTTP.

En la figura se muestra como tras enviar la solicitud HTTP del cliente web, esta es recibida por el servidor web y empieza el ascenso de las capas hasta llegar a la capa 7 de aplicación, capa en la cual se origino el mensaje. Dado el cumpliento de los procesos descritos anteoriomente, las direcciones MAC e IP se mantengas iguales asi como el ACK del protocolo TCP se actualicen para conseguir en sincronismo de la comunicación. Para describir las ideas obtenidas tras el análisis sobre este protocolo se expone la actividad realizada por cada una de las capas:

Capa 7: Esta etapa se encarga de traducir a un lenguaje adecuado para la transmisión y entrega la información de la página web por medio del protocolo HTTP o transferencia de hipertexto a la capa siguiente, es decir, la capa 4 o capa de trasporte.

Capa 4: En esta capa la información se divide en segmentos TCP. Estos segmentos reciben etiquetas de encabezado que contienen información específica y que es necesaria para establecer la conexión, en el caso del servidor se realiza una revisión de las etiquetas y los segmentos ya otorgadas. Al realizarse el proceso de encapsulado de los datos (HTML) en esta capa se da continuación al envió hacia a la capa internet, la cual es la capa 3.

Capa 3: Esta capa se encuentra gobernada por el protocolo IP. Los segmentos TCP provenientes de la capa anterior se encapsulan dentro de un paquete con un encabezado IP, que también contiene las direcciones de origen y destino. Además, registra información necesaria para que el paquete se entregue a su destino. En el servidor de destino se debe verificar que las direcciones IP coincidan. Luego este paquete IP se envía hacia capa de acceso a red.

Capa 2: Esta capa se basa en el protocolo Ethernet. El paquete IP proveniente de la capa anterior es encapsulado en un encabezado de trama. Esta capa se encarga de pasar la información para establecer la conexión con el servidor, según la figura esa actividad se realiza por parte del cliente ya que este debe establecer la dirección física mientras que el servidor solo tiene que enviar de vuelta el mensaje sin establecer esta dirección direcciones físicas de los host por los cuales debe pasar.

Capa 1: La capa física, donde los datos son codificados y enviados por el medio por parte del cliente. Si se referencia en el caso del servidor este debe realizar la recepción el mensaje y transmitirlo nuevamente.

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Las capas siguen su trabajo continuo, sin embargo, ya se realiza con el proceso de recepción. Los datos llegan a la capa 1, estos se envían a las capas siguientes en donde estos datos son desencapsulados y rearmados, restando la información adicionada al proceso como por ejemplo, el ACK. La información llega a la capa 7 del receptor, en donde se recibe la solicitud HTTP realizada por el cliente. En este caso el servidor se encarga de enviar un recibido al cliente, para continuar con la operación de la información. Este proceso visto desde las funciones que desempeña el servidor, cumple un análisis similar al que anteriormente se nombró. Al final el cliente tiene acceso visual al sitio que requería ingresar.

Paso 3: PDU entrantes y salientes para el protocolo HTTP.

En las imágenes que se muestran enseguida, se observan los detalles de las PDU entrantes y salientes para el protocolo HTTP.

Figura 14. Información detallada de la PDU de entrada en el protocolo HTTP del servidor web.

Figura 15. Información detallada de la PDU de salida en el protocolo HTTP del servidor web.

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Figura 16. Información detallada de la PDU de salida en el protocolo HTTP del servidor web.

En la figura 16 ; Se observan unos encabezados de respuesta como Content-Length y Content-Type que permiten saber al cliente web la logitud y el tipo de dato del cuerpo de respuesta, como lo muestra la figura tiene valor de 272 y formato text/html o texto simple respectivamente; tambien se encuentran otros encabezados de respuestas como SERVER que me permite dar caracteristicas del servidor al cliente web.

V. CONCLUSIONES

La importancia de los protocolos es grande ya que para poder transmitir un paquete de datos todos los dispositivos deben hablar un mismo idioma (protocolo), estas determinan el formato y la transmisión de los datos, esto sucede en forma de capas donde cada una tiene una forma única de trabajar, asi mismo como está la capa M, ya que se comunica de capa M a una capa M, y esto se llama protocolo de capa M.

Modelos como OSI o TCP/IP al estar divididos en capas, tienen ciertas facilidades de comunicación, ya que cuando dichas capas de un dispositivo desea comunicarse, este lo hará de capa a capa, o sea, si la capa es por ejemplo la 6, presentación, el dispositivo con que se va a comunicar también lo hace con la capa 6. Modelos como el OSI se ven que son más educativos ya que permiten una mejor comprensión de su funcionamiento por estar divididos en un número mayor capas

El software de Packet Tracer es una herramienta de gran ayuda, ya que por medio de una simulación los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa. Generalmente, las aplicaciones que utilizamos son intuitivas, es decir, podemos acceder a ellas y usarlas sin saber cómo funciona.

Se logró observar que estas comunicaciones logran realizarse gracias a direcciones lógicas (IP’s) pero necesariamente debían estar asociadas a direcciones físicas (MAC’s). Existe un protocolo importante llamado protocolo ARP, que es el encargado de construir la tabla MAC en la que se almacena la información de las direcciones. Las direcciones MAC no se utilizan como identificaciones de los dispositivos en una red, el motivo es que si existe un cambio de dispositivo se debería cambiar la tabla para identificar y asociar las direcciones físicas con las lógicas de los diferentes dispositivos de la red.

TCP es un protocolo de transporte orientado a conexión enormemente extendido en Internet. La función principal eses la de permitir la comunicación extremo a extremo entre dos aplicaciones de forma económica y fiable. TCP es un protocolo que proporciona un servicio de transporte de datos que ofrece al nivel superior: fiabilidad, control de flujo, orientación a conexión, multiplexación, orientación a flujo de octetos, transferencia con almacenamiento. Mientras IP El algoritmo usual de enrutamiento IP emplea una tabla de enrutamiento en cada máquina para almacenar información sobre posibles destinos y cómo alcanzarlos.

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Se observó que cuando la comunicación se inicia en una de las capas superiores debe atravesar las capas inferiores y la función de estas es agregarle información de cabecera, esto para facilitar la eficiente administración de los datos al momento de salir de cliente web. También se comprende que esta topología de red son bidireccionales; así cuando se da una instrucción de ingresar a una URL, este genera una serie de eventos en ambos sentidos.

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