Principios de Redes TCP/IP, versión 5.1

Biblioteca CCNA®

Guía de Preparación para el Examen de Certificación CCNA R&S 200-120 Parte 1

Principios de redes TCP/IP Versión 5.1

Oscar Antonio Gerometta

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede reproducirse o transmitirse bajo ninguna forma o por ningún medio impreso, electrónico o mecánico, ni por ningún sistema de almacenamiento y recuperación de información sin permiso por escrito del autor. Derechos reservados © 2014. ISBN 978-987-27966-9-3:

CCNA, CCNP, CCDA, CCDP, CCIP, CCVP, CCSP, CCIE, CCDE, Cisco, Cisco IOS, Aironet, BPX, Catalyst, Cisco Press, Cisco Unity, EtherChannel, EtherFast, EtherSwitch, Fat Step, GigaDrive, GigaStack, HomeLink, IP/TV, LightStream, Linksys, MGX, Networking Academy, Network Registrar, Packet, PIX, SMARTnet, StackWise, CallManager, CallManager Express, CCA, CNA, Cisco Systems, el logo de Cisco Systems, son marcas registradas o marcas de Cisco Systems Inc. y/o sus afiliados en los Estados Unidos y otros países. Toda otra marca mencionada en este documento es propiedad de sus respectivos dueños.

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Introducción Estimado lector, una vez más, y luego de una nueva revisión de los materiales que componen esta Guía, es un gusto darte la bienvenida a estas páginas. Tienes en tus manos una sección de la que será a futuro la Guía de Preparación para el Examen de Certificación CCNA Routing & Switching. Como su nombre lo indica, este no es un texto con objetivos técnicos, sino una herramienta de estudio pensada, diseñada y escrita para ayudarte a preparar tu examen de certificación. Es un texto desarrollado específicamente para quienes desean preparar su examen CCNA R&S 200-120 y buscan una herramienta de estudio, consulta y trabajo que les permita cubrir con un solo elemento todos los objetivos de la certificación. Como texto de estudio es fruto de mi larga experiencia docente, y de haber guiado en su preparación a la certificación a miles de técnicos certificados en los últimos 15 años. Como versión actualizada, he volcado en ella los comentarios y experiencias recogidos el último año, durante el cual cientos de personas han certificado con el actual examen CCNA R&S 200-120. Esta no es la Guía completa, es una sección parcial de la misma que abarca solamente uno de los núcleos temáticos que he propuesto para el estudio de esta certificación. A partir de aquí puedes adquirir los siguientes núcleos temáticos para completar el temario del examen, o adquirir la Guía de Preparación completa (cuando esté disponible). Como desde su versión inicial, hace ya casi 10 años, la Guía completa tiene 3 secciones principales: Una dedicada a brindar información sobre el examen mismo y su metodología; otra orientada a brindar sugerencias que considero de suma importancia al momento de abordar la preparación y el estudio personal, y finalmente una tercera sección para abordar específicamente el estudio de los contenidos técnicos considerados en el examen de certificación. Este cuadernillo desarrolla de modo completo solamente uno de los siete ejes temáticos de la tercera sección. Los ejes temáticos que he definido para el estudio de esta certificación son los siguientes: Principios de redes TCP/IP. Direccionamiento IP (IPv4 / IPv6). Operación de dispositivos Cisco IOS. Conmutación LAN. Enrutamiento IP. Servicios IP. Tecnologías WAN.

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Este cuadernillo desarrolla de modo íntegro el eje de “Principios de operación de redes TCP/IP”, junto con las herramientas didácticas que he considerado adecuadas para el desarrollo del tema. Próximas publicaciones irán desarrollando cada uno de los demás ejes temáticos. Deseo sinceramente que este manual sea una ayuda eficaz en tu preparación para el examen de certificación, y espero que se convierta en un elemento de consulta que te sea de utilidad en el futuro. Cualquier sugerencia, comentario o aporte que quieras hacer será bienvenido y de gran importancia para evaluar el camino que tomaré en el desarrollo de este conjunto de publicaciones y de la futura Guía de Preparación para el Examen de Certificación CCNA Routing & Switching. Como siempre aclaro en todas mis publicaciones, el ámbito del networking y el de las certificaciones en particular es una realidad cambiante, en permanente actualización. Es por esto que desde el blog “Mis Libros de Networking” me ocupo de brindar permanentemente información sobre cualquier novedad que surja sobre estos temas. Te invito a que visites el blog y me hagas llegar cualquier comentario o sugerencia que consideres conveniente.

Blog “Mis Libros de Networking” http://librosnetworking.blogspot.com Correo electrónico: [email protected]

El Autor Oscar Antonio Gerometta es CCNA R&S / CCNA Sec / CCNA Wi / CCDA / CCSI / CCBF. Con una larga trayectoria docente en esta área, ha sido el primer Cisco Certified Academy Instructor (CCAI) de la Región y responsable durante varios años del entrenamiento de la comunidad de Instructores CCNA de Cisco Networking Academy en Argentina, Bolivia, Paraguay y Uruguay. Ha liderado numerosos proyectos e iniciativas como desarrollador de e-learning. Ha sido miembro del Curriculum Review Board de Cisco Networking Academy y uno de los docentes más reconocidos dentro del Programa en la Región Suramérica Sur. Desde el año 2000 brinda cursos de apoyo especialmente diseñados por él para quienes se preparan a rendir su examen de certificación CCNA, CCNA Sec, CCNA Wi, CCDA o CCNP, logrando entre sus alumnos un nivel de aprobación superior al 95%.

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Contenidos

Introducción ....................................................................................... 3 Contenidos ......................................................................................... 5 3.1. Principios de redes TPC/IP ......................................................... 7 A. Mapa conceptual ........................................................................... 7 B. Notas previas............................................................................... 11 C. Desarrollo temático ..................................................................... 17 D. Prácticas de laboratorio ............................................................... 55 E. Síntesis ........................................................................................ 59 F. Cuestionario de repaso ................................................................ 65 G. Respuestas del cuestionario de repaso ...................................... 77 Índice ............................................................................................... 85

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3.1. Principios de redes TPC/IP A. Mapa conceptual Modelos de referencia. 

Ventajas de los modelos de capas.



Modelo OSI. o



Capas del modelo OSI.

Modelo TCP/IP. o

Capas del modelo TCP/IP.



Comparación entre ambos modelos.



Proceso de encapsulación / desencapsulación.

La capa física. 







Medios de cobre. o

Cable coaxial.

o

Cable de par trenzado de cobre.

Medios de fibra óptica. o

Fibra monomodo.

o

Fibra multimodo.

Medios wireless. o

Conexiones satelitales.

o

Wireless LAN por onda corta.

o

Wireless LAN infrarroja.

o

Wireless LAN con microondas.

Normativa de cableado estructurado.

La capa de enlace de datos: arquitectura Ethernet. 

Nomenclatura y estándares.



Características comunes:

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o

Estructura de la trama.

o

Dimensiones de la trama.

o

Método de acceso al medio.



Protocolo CSMA/CD.



Estructura del encabezado de una trama Ethernet II.



Autonegociación de velocidad y full dúplex.



Direccionamiento Ethernet (capa 2).



o

Definición de destinatarios.

o

Direcciones MAC.

Composición de una trama. o

Estructura general de la trama.

o

Encabezado de una trama Ethernet II.

o

Encabezado de un paquete IP.

o

Encabezado de segmento TCP.

o

Encabezado de segmento UDP.

La capa de red: IP 

Direccionamiento IPv4.



Estructura del encabezado IPv4.



Direccionamiento IPv6.



Estructura del encabezado IPv6.

La capa de transporte. 

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Servicios que ofrece: o

Segmentación.

o

Control de flujo.

o

Transporte orientado a la conexión.

o

Multiplexación de sesiones.

o

Identificación de aplicaciones.

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

Protocolo UDP.



Estructura del encabezado UDP.



Protocolo TCP.



Estructura del encabezado TCP.



o

Establecimiento de una sesión TCP.

o

Cierre de una sesión TCP.

o

Control de flujo en TCP.

o

Ventana deslizante.

Interacción con la capa de red y la capa de aplicación.

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B. Notas previas El capítulo de principios de TCP/IP es eminentemente teórico y no suele ofrecer mayores dificultades o complicaciones. Sin embargo, la comprensión de la mayor parte de los conceptos que en él se manejan es fundamental y determina la verdadera profundidad y comprensión que se alcance en los capítulos siguientes y de las redes TCP/IP en general. Mucha de la información que se incorpora en estos temas es material de base no solo en el resto del examen de certificación sino en toda la carrera técnica que seguirá a partir de aquí. Entre los temas que merecen especial atención destaco: 

Ambos modelos teóricos: OSI y TCP/IP. Si bien en la práctica TCP/IP es el esquema de uso más habitual, la mayor parte de la información técnica está referida al modelo OSI.



Es importante percibir adecuadamente las diferencias entre ambos protocolos de capa de transporte: TCP y UDP.



Requiere particular atención la mecánica de funcionamiento de los puertos y los mecanismos para iniciación, gestión y finalización de la sesión TCP.

Para ganar tiempo Como ya comenté, el manejo del tiempo en el desarrollo del examen es fundamental para asegurar el éxito. Una estrategia que permite ahorrar tiempo y ganar seguridad es volcar en la tablilla u hoja de notas que se entrega al ingresar al examen algunos datos que seguramente serán utilizados en el desarrollo de las preguntas. Otro recurso a tener en cuenta son los métodos de cálculo rápido, que si bien no constituyen procedimientos de aplicación general, son adecuados para el entorno del examen por su velocidad y seguridad. En este sentido tenga presente algunos tips que desarrollo a continuación.

Para escribir en la tablilla antes de empezar 0

10

Anote en su tablilla las potencias de 2 iniciando en 2 y al menos hasta 2 . Serán de suma utilidad en la resolución de múltiples puntos en el examen.

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1024

512

256

128

64

32

16

8

4

1 2

0 1

Este conjunto de números puede escribirse en la parte superior de la hoja que se

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entrega para utilizar como borrador durante el examen, antes de iniciar el desarrollo del mismo. Las potencias de 2 las utilizamos para diferentes cálculos (tamaño o cantidad de subredes, máscaras de subred, etc.), es por esto que anotarlas antes ayuda a tener mayor seguridad en las respuestas y a realizar algunos cálculos en menos tiempo. Otro elemento que se puede anotar en la tablilla antes de iniciar el examen es la equivalencia entre dígitos decimales y hexadecimales:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

a

b

c

d

e

f

Seguramente lo sabe, pero en el momento del examen, con la presión del tiempo y la preocupación por responder adecuadamente es fácil confundirse y equivocarse. No deje de anotar estos valores.

Todo lo que le permita tener mayor velocidad y seguridad en sus respuestas, se traduce luego en mayor disponibilidad de tiempo para completar el examen.

Métodos rápidos de conversión entre sistemas de numeración 1. Para convertir números binarios a decimales En el examen de certificación, los números binarios que deberemos convertir en decimales (y viceversa) son en general los que corresponden a un byte = 8 bits. Teniendo en cuenta esto, además de los métodos convencionales de conversión de binario a decimal podemos implementar un método simple (y por sobre todo rápido y seguro) para realizar estas operaciones. El punto de partida es el valor decimal de cada uno de los bits de un octeto que antes le sugerí que incluya en su hoja de trabajo o borrador. Veamos el procedimiento a partir de un ejemplo. Se nos requiere convertir a notación decimal la expresión binaria 11000011. 1.

Verifique en la tabla de potencias de 2 el valor decimal que corresponde a cada uno de los dígitos binarios: 1 128

2.

1 64

0 32

0 16

0 8

0 4

1 2

1 1

Sume el valor decimal que corresponde a los dígitos binarios en uno: 128 + 64 + 2 + 1 = 195

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3.

El resultado de la suma es la expresión en notación decimal de la cifra binaria inicial: 11000011 = 195

1 128

1 64

0 32

0 16

0 8

0 4

1 2

1 1

128 + 64 + 2 + 1 = 195 11000011 = 195

Para obtener la expresión binaria de un número expresado originalmente en notación decimal se invierte el proceso. Siguiendo con nuestro ejemplo: Supongamos que se nos requiere convertir a notación binaria la expresión decimal 195. 1.

Comience por verificar si el valor decimal de partida es mayor que el valor decimal del primer bit de la izquierda (128): 195 > 128

2.

Reste ese valor decimal a la cifra inicial y coloque en uno el bit correspondiente a esa posición en el octeto: 195 – 128 = 67 1

-

-

-

-

-

-

-

Si no fuera así, reemplace esta posición binaria por un cero. 3.

Verifique ahora que la cifra que obtuvo sea mayor que el valor decimal del segundo bit de la izquierda (64): 67 > 64 Si no fuera así, reemplace esta posición binaria por un cero.

4.

Continúe utilizando el procedimiento del paso 3. Cuando la cifra resultado de la resta es menor que el valor de la siguiente potencia de 2, reemplace esa posición en el octeto con un cero: 67 – 64 = 3 1 1

-

-

-

-

-

-

3 < 32 1 1

0

-

-

-

-

-

3 < 16

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5.

1

1

0

0

-

-

-

-

3