Protocolos TCP/IP y del Modelo OSI en CISCO PACKET TRACER

LABORATORIO # 2 USO DE LOS PROTOCOLES TCP/IP Y DEL MODELO OSI A PARTIR DEL SOFTWARE CISCO PACKET TRACER

Estudiantes:

Luis Miguel Castañeda Cod. 1094936258 Jorge Hernan Esguerra Cod. 1116261225

Asigantura: Laboratorio de Telematica

Docente: Magda del pilar santa fajardo

Programa de Ingenieria Electronica Facultad de Ingenieria Universidad del Quindio 09 de Marzo de 2015

RESUMEN En esta práctica de laboratorio se muestra la forma como es enviada y recibida la información, ello mediante protocolos TCP/IP, el modelo OSI y su encapsulamiento de datos de este modelo, realizado en el software Cisco Packet Tracer, el cual permite observar información acerca de los protocolos y el modelo OSI, como por ejemplo los distintos filtros por los que pasa la información, siendo algunos de ellos TCP, HTTP, ARP, FTP; también como se efectúa el transporte de los datos por las 7 diferentes capas del modelo OSI, desde el servidor hasta el ordenador como tal, esto de acuerdo a un enlace cliente  – servidor con direccion IP 192.168.1.254, donde se podra observar cada uno de los protocolos encontrados para su completa comunicación.

INTRODUCCIÓN: En el modo de simulación de Packet Tracer se puede observar información detallada sobre los paquetes y cómo son procesados por los dispositivos de networking. Los protocolos TCP/IP comunes están diseñados en el Packet Tracer, incluidos DNS, HTTP, TFTP, DHCP, Telnet, TCP, UDP, ICMP e IP. En el Packet Tracer se muestra de qué manera los dispositivos de networking usan estos protocolos para crear y procesar paquetes con una representación del Modelo OSI. El término unidad de datos del protocolo o PDU es una descripción genérica de los que se conocen como segmentos en la capa de transporte, paquetes en la capa de red y tramas en la capa de enlace de datos.

OBJETIVOS 

Explorar de qué manera PT usa el Modelo OSI y los protocolos TCP/IP



Examinar los contenidos y el procesamiento del paquete



Realizar un enlace entre un cliente y un servidor; revisar sus características.

PROCEDIMIENTO Paso 1. Examine los archivos de ayuda y los tutoriales Desde el menú desplegable, se selecciona Help->Contents. Se abrirá una página Web. De la trama de la izquierda, y se elige Operating Modes->Simulation Mode .

Paso 2. Conmute del modo de tiempo real al modo de simulación En la parte inferior derecha más lejana de la interfaz de PT se encuentra el conmutador para pasar del modo de tiempo real al modo de simulación. En el modo de simulación, los paquetes se muestran como sobres animados, el tiempo es desencadenado por eventos y el usuario puede revisar los eventos de networking, se Hace clic en el ícono del modo de Simulation para cambiar del modo de tiempo real al modo de simulación.

Paso 3. Cree un paquete y acceda a la ventana Información de la PDU Haga clic en la PC del cliente web. Elija la ficha Desktop. Abra el Web Browser . Ingrese la dirección IP del servidor web en el explorador, 192.168.1.254. Si se hace clic en Go se inicia una solicitud del servidor web. Se Minimiza la ventana de configuración de Cliente Web. Debido a que el tiempo en la simulación se desencadena por eventos, se debe usar el botón Capture / Forward para mostrar los eventos de red. Aparecen dos paquetes en la lista de eventos, uno de los cuales tiene un ojo al lado. Un ojo al lado del paquete significa que se muestra como un sobre en la topología lógica. Se Busca el primer paquete en Event List y se hace clic en el cuadro de color de la columna Info. En la Figura 1, se puede ver este y los anteriores procedimientos.

Figura 1. Procedimento.

Paso 4. Investigue los algoritmos del dispositivo en el visor del OSI Model Cuando se hace clic en el cuadrado de Información de un paquete de la lista de eventos, o clic en el sobre de un paquete que se exhibe en la topología lógica, se abre la ventana PDU Information. El modelo OSI organiza esta ventana. En el caso del primer paquete que se observa, se nota que la solicitud HTTP (en la Capa 7) se encapsula, sucesivamente, en las Capas 4, 3, 2 y 1. Si hace clic en estas capas, aparece el algoritmo que usa el dispositivo (en este caso, la PC). Se Observa lo que sucede en cada capa.

Paso 5. PDU entrantes y salientes  Al abrir la ventana Información de la PDU, la vista predeterminada es el OSI Model. Ahora haga clic en la ficha Outbound PDU Details . Desplácese hacia la parte inferior de esta ventana. Allí verá que HTTP (la solicitud de página web que inició esta serie de eventos) se encapsula como datos en un segmento TCP, que a su vez se encapsula en un paquete IP, que a su vez se encapsula en una trama de Ethernet y que a su vez se transmite como bits en el medio. Si un dispositivo es el primer dispositivo involucrado en una serie de eventos, los paquetes de ese dispositivo sólo tendrán una ficha Outbound PDU Details ; si un dispositivo es el último dispositivo de una serie de eventos, los paquetes de ese dispositivo tendrán sólo una ficha Inbound PDU Details. En general, verá los detalles de la PDU entrante y saliente, que le ofrece los detalles sobre cómo el Packet Tracer diseña ese dispositivo.

Paso 6. Rastreo del paquete: animaciones del flujo de paquetes La primera vez que se encuentre ante una animación del paquete, en realidad usted está capturando los paquetes, como en un analizador de protocolos. Por lo tanto, el botón Capture / Forward significa "capturar" un grupo de eventos por vez. Revise la solicitud de la página web. Observe que sólo está mostrando los paquetes relacionados con HTTP; pero otros protocolos como TCP y ARP también tienen paquetes que no se muestran. En cualquier momento en su captura de paquetes, puede abrir la ventana PDU Information. Ejecute toda la animación hasta que aparezca el mensaje "No hay más eventos". Experimente con este proceso de rastreo de paquetes (ejecute nuevamente la animación, examine los paquetes, prediga qué sucederá e investigue sus predicciones).

ANALISIS Y RESULTADOS Protocolo ARP: Se realiza de CLIENTE a SERVIDOR En las figuras 2, 3, 4, y 5 se indica los pasos del protocolo ARP, realizando el recorrido por las capas que le corresponden desde el cliente al servidor. Este protocolo es de capa 2.

Figura 2. Capa 1 del Modelo OSI de entrada, para el protocolo ARP (capa 2).

La figura 2 se señala La capa 1 o capa fisica en donde se verifica que se recibe la trama en la FastEthernet teniendo en cuenta las características tales; como niveles de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas u otros atributos similares definidos por las especificaciones de la capa física.

Figura 3. Capa 2 del modelo OSI de entrada, para el protocolo ARP (capa 2).

La figura 3 se observa señalada la capa 2 o Enlace de datos (OSI) se ocupa del direccionamiento físico, la topología yl acceso a la red, la notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo. El dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch, el cual se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios. 1. La dirección MAC de destino de la trama, coincide con la dirección de la puerta de recepción MAC: 0060.47CA.4D33 >> FFFF.FFFF.FFFF ARP. 2. El dispositivo desencapsula el PDU de la trama Ethernet. Encabezamiento de Ethernet II. 3. Trama ARP. Y se verifica el procesamiento de ARP. 4. El marco de ARP es una petición. 5. La dirección IP de destino del pedido ARP coincide con la dirección IP de la puerta de recepción. Es decir: Packet Src IP: 192.168.1.1, Dest. IP: 192.168.1.254 6. El proceso de ARP actualiza la tabla ARP con la información recibida.

Capas del modelo OSI de salida: En la figura 4 y 5 se muestra las capas de salida.

Figura 4. Capa 2 del Modelo OSI de salida, parae el protocolo ARP de capa 2. La figura 4 muesra la capa 2 o Enlace de datos se realizan dos funciones:

1. El proceso de ARP responde a la solicitud con la dirección MAC del puerto receptor, es decir 2. El dispositivo encapsula la PDU en una trama Ethernet.

Figura 5. Capa 2 del Modelo OSI de salida, para el protocolo ARP de capa 2. La figura 5 indica que la capa 1 envie la trama desde la FastEthernet desde el servidor hasta al cliente. Los detalles de la PDU entrante y saliente se obervan en las figuras 6 y 7, que indican que sucede con la PDU en cada una de las capas.

Figura 6. Detalles de la PDU de entrada, en las dos capas de Modelo OSI que maneja el protocolo ARP.

Figura 7. Detalles de la PDU de salida, en las dos capas de Modelo OSI que maneja el protocolo ARP.

Como se puede observar en la figuras 6 y 7, se muestra como camabian los detalles de la PDU, ya sea desde la entrada o salida, para la cual se divide en las capas del modelo OSI, esta la capa Fisica (Ethernet II) la cual obtiene un pequeño cambio en las direcciones MAC,

En cuanto a la segunda capa la de enlace de datos , el protocolo ARP que es perteneciente a la capa 2 , cambian tanto en la posicion donde se encuantran las Diecciones IP, que son dependiendo de los detalles de la PDU si es de entrada o salida, las cuales se les agrega un numero determinado de bits todo.

TCP Se realiza de CLIENTE  – SERVIDOR En las figuras 8, 9, 10, 11, 12, 13 y 14 se muestra el recorrido de las capas del protocolo TCP, que corresponden desde el cliente al servidor. Este protocolo es de capa 4. Se realizara un analisis entrada y salida, a continuacion: Capas del Modelo OSI de entrada

Figura 8. Capa 2 del modelo OSI de entrada, para el protocolo TCP de capa 4. En la figura 8 se especifican las siguientes funciones 1. La dirección MAC de destino de la trama, coincide con la dirección de la puerta de recepción MAC: respecto a ARP.

.este campo es diferente con

2. El dispositivo desencapsula el PDU de la trama Ethernet. Encabezamiento de Ethernet II.

Figura 9. Capa 3 del Modelo OSI de entrada, para el protocolo TCP de capa 4 En la figura 12 se observa la capa 3, esta capa proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas, su principal es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal son los rousters, que actuaban como switch en la capa 2. Estos son empleados para realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final. En esta capa se verifica que la direccion IP de destino del paquete coincida con la dirección IP del dispositivo o la dirección de difusión. El dispositivo desencapsula el paquete. Es decir:

,

Figura 10. Capa 4 del Modelo OSI de entrada, para el protocolo TCP de capa 4 En la figura anterior se observa capa de transporte, se encarga del transporte de los datos que se encuentran dentro del paquete, desde el servidor hasta el destino,. La PDU de la capa 4 se le denomina Segmento. El protocolo utilizadon es el TCP que es orientado a conexión. Las funciones que realiza esta capa son: 1. El dispositivo recibe un segmento TCP FIN + ACK en la conexión a 192.168.1.1 en el puerto 1025. 2. Recibe informacion por segmentos, el cual proporciona que el número de secuencia es 102, el número ACK es 375, y la longitud de datos es 20. 3.

, el puerto del servidor es el 1025 y el puerto de destino es 80.

4. La solicitud de coneccion es aceptada. 5. El estado del dispositivo de conección esta en SYN_RECEIVED

Capas del modelo OSI de salida:

Figura 11. Capa 4 del Modelo OSI de salida, para el protocolo TCP de capa 4. En la figura anterior como se puede comparar con la capa 4 del modelo OSI de entrada este se diferencia en la asigancion de los puertos, uno envia informacion mientras que el otro recibe. Entre otras  A demas de la asignacion de los puertos donde para el servidor sera 80 y el destino sera 1025, es decir:

Figura 12. Capa 3 del Modelo OSI de salida, para el protocolo TCP de capa 4. La anterior imagen muestra la capa 3 o de red, que se encarga de comprobar que la dirección IP de destino está en la misma subred. Es decir , la cual indica la direccion IP del servidor y la direccion IP del destino Comparando con la etapa cuatro de entrada se puede observar que cambia las direcciones IP, siendo ahora la de servidor la de destino y viceversa.  Ademas de que el dispositovo se encaraag de establecer el siguiente salto hacia el destino.

Figura 13. Capa 2 del Modelo OSI de salida, para el protocolo TCP de capa 4. La anterior figura presenta la capa 2 o enlace de datos de salida, en la cual ocurren los siguientes procesos: 1. La dirección IP del siguiente salto es un unicast. 2. El proceso de ARP establece dirección MAC de destino de la trama a la que se encuentra en la tabla. Es decir

Figura 14. Capa 1 del Modelo OSI de salida, para el protocolo TCP de capa 4.

En la figura 14 se presenta la capa 1 o fisica, la cual se verifica de que FastEthernet envie la trama. El dispositivo encapsula la información de las capas superiores, en una trama Ethernet. se observa que pasa desde la PDU desde la entrada y salida, en las figuras 15 y 16.

Figura 15. Detalles de la PDU de entrada, en las cuatro capas del Modelo OSI que maneja el protocolo TCP.

Figura 16. Detalles de la PDU de salida, en las cuatro capas del Modelo OSI que maneja el protocolo TCP. Como se puede observar en la figuras 15 y 16, se muestra como camabian los detalles de la PDU dependiendo de que parte se miren estos, ya sea desde la entrada o salida, para la cual se divide en las capas del modelo OSI como se hacian anteriormente, donde esta la capa Fisica (Ethernet II) lo poco que cambia es las direcciones MAC, asigandas tanto para el servidor como el cliente. Como por ejemplo para la entrada se asigna una direccion MAC de servidor y destino como se muestra a continuacion:

y

para

la

salida

son:

. En la cual son asignados 19 bytes. Entonces las direcciones MAC son las misma y en lo unico que cambian es en su posicion, ya se que estas esten en el destino o en el servidor. Y ello en si es lo que permite el envio del paquete de datos direccionado a la IP insertada en el software. En cuanto a la segunda capa la de enlace de datos , el protocolo TCP que es perteneciente a la capa 4 , cambian tanto en la posicion donde se encuentran las Diecciones IP, es decir dependiendo de los detalles de la PDU si es de entrada o salida, las dos direcciones IP son las mismas solo que cambian de posicion con respecto a si es del servidor o el cliente. Entonces para la entrada sera

y para los

salientes sera anterior.

. En lo cual se puede observar el porque de la razon

En cuanto a la TCP lo que cambia con respecto a los detalles de la PDU de estrada o salida, es en la asigacion de puertos donde se utilizan los mismo puertos, es decir el numero de puerto del servidor que utiliza la entrada, es el numero del puerto del destino que utiliza la salida y viceversa. Esto se indica a continuación:

Para la entrada:

para la sálida dijo anteriormente.

 

y

. Comprobando lo que se

HTTP

Luego del proceso ejecutado por los protocolos ARP (capa 2) y TCP (capa 4), se llega a la capa 7 HTTP que es el Protocolo de transferencia de hipertexto,es un protocolo común que rige la forma en que interactúan un servidor Web y un cliente Web. HTTP define el contenido y el formato de las solicitudes,respuestas intercambiadas entre el cliente y el servidor.  A continuacion se vera cada capa y los procesos por los que debe de pasar los protocolos para llegar a los datos pedidos por el usuario (HTTP). Capas del modelo OSI de entrada: Como se puede ver en la figura 17, para llegar al protocolo HTTP, se debe de pasar por  ARP y TCP, las cuales como primera medida tenemos la capa 1 que es el puerto de la transmisión física de datos en la cual se verifica que se reciba la trama en la FastEthernet igual que en ARP

Figura 17. Capa 2 del Modelo OSI de entrada, para el protocolo HTTP.

Mediante la imagen 17 tambien se puede verificar que en la capa 2 de ARP se basa es en la administracion del enlace realizando los siguientes pasos 1.Las MAC de donde vienen y hacia donde se dirigen teniendo un sistema de broadcast y multicast 2. desencapsula la PDU de la trama Ethernet II

Figura 18. Capa 3 del Modelo OSI de entrada, para el protocolo HTTP de capa 7. En la figura 18, se puede ver que la capa 3 de red que se da por paquetes, contiene los paquetes de las direcciones IP fuente y destino. Ademas de encapsula el paquete y sobretodo toma segmentos del transporte para buscar la ruta al host mas cercano.

Figura 19. Capa 4 del Modelo OSI de entrada. Para esta figura se tiene el protocolo TCP de transporte el cual se da por segmentos, y contiene lo siguiente:

1.El dispositivo recibe a TCP el segmento PUSH+ACK del segmento de la conexión de la IP configurada 192.168.1.1 por el puerto 1025 2.Recibe segmento de informacion: la secuencia del numero 1, el ACK numero 1, y el largo del dato 101 3.El protocolo TCP tiene unos segmentos en secuencia de numeros 4.TCP procesa cargando los datos 5.TCP vuelve a mandar los segmentos de datos y pasa hacia arriba de las capas

Figura 20. Capa 7 del Modelo OSI de entrada, para el protocolo HTTP de capa 7. Mediante la figura 20, el protocolo HTTP se encuentra en la capa 7 que define el contenidoy el formato de las solicitudes y respuestas intercambiadas entre el cliente y el servidor; ademas recibe una solicitud de HTTP como se puede ver en la figura. Luego de realizar todo el proceso de los protocolos de entrada, cabe notar que cada uno de ellos corresponde a una capa especifica y a unos protocolos dados, tiene su funcion y contiene parametros establecidos para cada capa respectiva. Ademas se nota que en la capa 7 del protocolo HTTP se incorpora las capas 5, 6 y 7 del modelo OSI. 

Capas del modelo OSI de salida:

Para este proceso de las capas de la salida pasa todo lo contrario a las de entrada, las cuales poseen los mismos protocolos solo que empiezan por la capa de aplicación hasta la fisica ARP.

En la figura 21, se puede notar que se presenta el paso de entrada a salida de protocolo HTTP a HTTP, en la cual este obedece a enviar el servicio HTTP que pide el usuario, por medio de su interfaz y de acuerdo a los datos.

Figura 21. Capa 7 del Modelo OSI de salida, para el protocolo HTTP de capa 7.

Figura 22. Capa 4 del Modelo OSI de salida, para el protocolo TCP de capa 4.

Para la figura 21, se puede ver que baja a la capa TCP de transporte pero ya hacia el cliente , teniendo en cuenta que envia el segmento de informacion, donde la secuencia es el numero 1, el ACK numero 102, y el largo de los datos de 374.

Figura 23. Capa 3 del Modelo OSI de salida, para el protocolo TCP de capa 4. Despues de tener su capa de transporte del TCP, pasa a la capa de red, donde tiene su direccion IP de destino en algunas subredes. Ademas del dispositivo de salto proximo del destino .

Figura 24. Capa 2 del Modelo OSI de salida, para el protocolo ARP de capa 2.

En la figura 24, la capa del ARP, se puede ver las MAC destino y fuente de donde viene y hacia donde se dirige, teniendo los siguientes pasos: 1.Tiene la direccion IP hacia donde debe realizar el salto, esto ya en una sola doreccion 2.El proximo salto de la direccion IP se da por tabla del protocolo ARP, este proceso del  ARP se envia por trama, y su destino por la direccion MAC finalmente que se encuentra tambien en una tabla 3. El dispositivo encapsula la PDU web en tramas Ethernet Finalmente el dato recibido en la primera capa. PDU ENTRADA Y SALIDA

Figura 25. PDU de entrada del protocolo HTTP.

Figura 26. PDU de salida del protocolo HTTP. EN la PDU de entrada y salida de este protocolo, se tiene como parámetros la configuración de Ethernet II (capa física), donde se encuentra unas direcciones MAC entrada y salida de los hots, luego tiene la caracterización de las direcciones IP de entrada y de salida, luego para el protocolo TCP, se tiene son los puertos que se van a usar donde en esta se tiene unas secuencia y un número ACK. Para el protocolo HTTP, arrojo los siguientes datos: la dirección web a donde quiere ingresar el usuario, la conectividad, el largo de los datos, tipo del servidor, tipo del contenido y por último los datos obtenidos para el usuario. Entre los PDU de entrada y salida de cada capa son muy similares en sus estructuras, lo único que cambia o se modifica o salen inversos son las direcciones MAC, IP, host  – pop, entre otros; como se puede ver en la segunda imagen de la figura 25 y 26.

CONCLUSIONES

Según a los esquemas encontrados del modelo OSI se puede ver que algunos protocolo es solo usan unas capas, haciendo referencia con la TCP/IP, hay unas capas que van unidas con las otras, como por ejemplo la capa 7, donde está el protocolo HTTP, que une la capa de  presentación y sesión con la aplicación.

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Mediante esta práctica se logró comprender de que el protocolo ARP está en la capa 2 y se usa  para la administración de enlace de datos y la transmisión física de datos en los medios; el protocolo TCP está en la capa 4, es el protocolo de transporte que administra las conversaciones individuales entre servidores Web y clientes Web, el protocolo HTTP está en la

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capa 7, y es un protocolo común que rige la forma en que interactúan un servidor Web y un cliente Web Se puede considerar que el modelo OSI es una herramienta muy útil para aprender y conocer cuál es el proceso de adquirir datos desde la web, esto teniendo en cuenta que en la entrada del PDU tiene más información y hace mas proceso , mientras que en el PDU de salida todo va dirigido y por supuesto es solo envió hacia el usuario Los modelos OSI y TCP-IP, trabajan de manera semejante, uno diferenciado del otro en el menor número de capas que contiene, pero que internamente los procesos y cambios que se realizan se parecen mucho, realizando el proceso de envió o recepción de información sencillo y entendible, y por lo cual una muestra de su efectividad es el gran número de sistemas los utilizan actualmente, convirtiendo en un estándar global que permite la comunicación entre dos regiones que utilicen diferentes idiomas. Los protocolos son usados para tener una inter-operatividad o compatibilidad con diferentes fabricantes y tecnologías. Cada capa se comunica a través de cada capa. Las capas inferiores (independiente de la capa), tiene encapsulada la información de capas superiores en la sección de los datos, por lo que la cada capa esta encapsulada en una inferior hasta llegar a la primera.