Redes de Computadoras: Puertos, Direcciones IP, Protocolos, Formatos de Trama y Cabeceras

Redes de Computadoras: Referencia Técnica de Protocolos y Formatos

Esta referencia recoge los principales números de puerto, rangos de direcciones IP, formatos de tramas y cabeceras de los protocolos más utilizados en redes de computadoras.

Números de puertos conocidos (0-1023)

• FTP: TCP, control 21, datos 20
• TELNET: TCP 23
• SMTP: TCP 25
• HTTP: TCP 80
• DNS: suele usar UDP 53
• SNMP: suele usar UDP 161 (trap 162)
• DHCP: UDP, servidor 67, cliente 68
• RIP: UDP 520
• POP3: TCP 110
• IMAP4: TCP 143
• SIP: 5060 (TCP/UDP/SCTP), 5061 (TLS)
• BGP: TCP 179

Rangos de direcciones IP

• Clase A: 0.0.0.0 a 127.255.255.255
• Clase B: 128.0.0.0 a 191.255.255.255
• Clase C: 192.0.0.0 a 223.255.255.255
• Clase D: 224.0.0.0 a 239.255.255.255
• Clase E: 240.0.0.0 a 247.255.255.255

Direcciones privadas

• Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255
• Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255
• Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255

Formato Ethernet

DirDestino (6 bytes) | DirOrigen (6 bytes) | Tipo (2 bytes) | Datos (46-1500 bytes) | CRC (4 bytes)

• Tipo 0800 (2 bytes): Datagrama IP (46-1500 bytes)
• Tipo 0806 (2 bytes): Petición/respuesta ARP (28 bytes), PAD (18 bytes)
• Tipo 0835 (2 bytes): Petición/respuesta RARP (28 bytes), PAD (18 bytes)

Formato 802.2/802.3

802.3 MAC | 802.2 LLC | 802.2 SNAP | datos | CRC

DirDestino (6 bytes) | DirOrigen (6 bytes) | Longitud (2 bytes) | DSAP 0xAA (1 byte) | SSAP 0xAA (1 byte) | Control 0x03 (1 byte) | OrgCode 0x000000 (3 bytes) | Tipo (2 bytes) | Datos (38-1492 bytes) | CRC (4 bytes)

• Tipo 0800 (2 bytes): Datagrama IP (38-1492 bytes)
• Tipo 0806 (2 bytes): Petición/respuesta ARP (28 bytes), PAD (10 bytes)
• Tipo 0835 (2 bytes): Petición/respuesta RARP (28 bytes), PAD (10 bytes)

Formato de tramas SLIP

Cabecera de 40 bytes (20 bytes de cabecera IP y 20 bytes de cabecera TCP). CSLIP: 3 a 5 bytes.

• END: 0xC0
• SLIP ESC: 0xDB
• Datos 0xC0 se codifican como 0xDB, 0xDC
• Datos 0xDB se codifican como 0xDB, 0xDD

Formato de tramas PPP

Flag 7E (1 byte) | Dirección FF (1 byte) | Control 03 (1 byte) | Protocolo (2 bytes) | Datos (hasta 1500 bytes) | CRC (2 bytes) | Flag 7E (1 byte)

• Protocolo 0021: Datagrama IP
• Protocolo C021: Datos de control de enlace
• Protocolo 8021: Datos de control de red

Línea síncrona: se inserta un cero tras cada cinco unos seguidos.

Línea asíncrona: el byte 0x7D actúa como carácter de escape; el carácter siguiente debe tener el sexto bit complementado.

MTU típicas (bytes)

• Hyperchannel: 65535
• Token Ring de 16 Mbits/s: 17914
• Token Ring de 4 Mbits/s: 4464
• FDDI: 4352
• Ethernet: 1500
• IEEE 802.2/802.3: 1492
• X.25: 576
• PPP: 296

Formato ARP

[Cabecera Ethernet, con DirDestino = broadcast]

Tipo de dirección física (2 bytes) [Ethernet = 1] | Tipo de dirección de red [IP = 0x0800] (2 bytes) | Tamaño dirección física (1 byte) [Ethernet = 6] | Tamaño dirección de red (1 byte) [IP = 4] | Tipo de mensaje (2 bytes) [01 = petición ARP, 02 = respuesta ARP, 03 = petición RARP, 04 = respuesta RARP] | Dirección física del origen (6 bytes) | Dirección de red del origen (4 bytes) | Dirección física del destino (6 bytes) | Dirección de red del destino (4 bytes)

Direcciones multicast reservadas

• 224.0.0.1: todas las estaciones de una subred
• 224.0.0.2: todos los routers de una subred
• 224.0.0.5: todos los routers con OSPF

Direcciones físicas multicast: 01:00:5E:00:00:00 a 01:00:5E:7F:FF:FF. Los 23 bits menos significativos de la dirección física corresponden a los 23 bits menos significativos del grupo multicast.

Formato de la cabecera IP

• Versión (4 bits): IPv4 = 4
• Longitud de cabecera (4 bits): 5-15 (número de palabras de 32 bits)
• TOS (8 bits): 3 bits de precedencia; el bit restante a cero
• Longitud total (16 bits): máximo 65535 bytes, normal 8192 bytes, mínimo 576 bytes
• Identificación (16 bits): identifica los fragmentos de un mismo datagrama
• Flags (3 bits): 0, DF (no fragmentar), MF (más fragmentos)
• Desplazamiento del fragmento (13 bits): múltiplo de 8
• TTL (8 bits): normalmente 32-64
• Protocolo (8 bits): 1 = ICMP, 2 = IGMP, 6 = TCP, 17 = UDP, 89 = OSPF
• Checksum de cabecera (16 bits)
• Dirección IP origen y destino (32 bits cada una)
• Opciones (máximo 40 bytes, múltiplo de 32 bits, rellenado con ceros)

Opciones de la cabecera IP

Byte de tipo: bit 0 = flag de copia; bits 1-2 = clase de opción (0 control de red, 1 depuración y medida); bits 3-7 = número de opción.

• Fin de lista: valor 0, copia 0, clase 0, número 0
• Sin operación: valor 1, copia 0, clase 0, número 1
• Ruta en origen estricta: valor 137, copia 1, clase 0, número 9
• Ruta en origen vaga: valor 131, copia 1, clase 0, número 3
• Registro de ruta: valor 7, copia 0, clase 0, número 7
• Marca de tiempo: valor 68, copia 0, clase 2, número 4
• Seguridad: valor 130, copia 1, clase 0, número 2

Codificación de ruta en origen estricta (137): tamaño, puntero, lista de direcciones.
Codificación de ruta en origen vaga (131): tamaño, puntero, lista de direcciones.
Codificación de registro de ruta (7): tamaño, puntero, lista de direcciones.
Codificación de marcas de tiempo (68): tamaño, puntero (incremento de 4), desbordamiento, flag. Flag = 0: solo marcas de tiempo; flag = 1: se guardan dirección IP y tiempo (puntero += 8); flag = 3: dirección IP escrita en origen.

Mensajes ICMP

Tipo (1 byte) | Código (1 byte) | Checksum (2 bytes) | Datos

Redirección: Tipo = 5 | Código | Checksum | Dirección IP del encaminador | Cabecera IP y 8 bytes de datos.

Petición y respuesta de eco: Tipo [petición = 8, respuesta = 0] | Código | Checksum | Identificador (2 bytes) | Número de secuencia (2 bytes) | Datos.

Plazo de tiempo excedido: Tipo = 11 | Código [tránsito = 0, reensamblado = 1] | Checksum | No usado (2 bytes) | Cabecera IP y 8 bytes de datos.

Formato de tramas UDP

Puerto origen (2 bytes, opcional) | Puerto destino (2 bytes) [RIP = 520] | Tamaño (2 bytes) | Checksum (2 bytes, opcional) | Datos (normal = 512 bytes, API = 8192 bytes, límite IP = 65507 bytes)

Formato RIPv1 (máximo 16 saltos)

Comando [1 = petición, 2 = respuesta] (1 byte) | Versión = 1 (1 byte) | 0 (2 bytes) | Familia de direcciones [2 = IP, 0 = vacío] (2 bytes) | 0 (2 bytes) | Dirección IP (4 bytes) | 0 (4 bytes) | 0 (4 bytes) | Métrica (4 bytes). Hasta 25 rutas.

Formato RIPv2 (multicast a 224.0.0.9)

Comando [1 = petición, 2 = respuesta] (1 byte) | Versión = 2 (1 byte) | Dominio de encaminamiento (2 bytes) | Familia de direcciones (2 bytes) [2 = IP, 0xFFFF = contraseña en claro (16 bytes)] | Marca de ruta (2 bytes) [identificador AS, compatibilidad BGP] | Dirección IP (4 bytes) | Máscara de subred (4 bytes) | IP del siguiente router (4 bytes) | Métrica (4 bytes). Hasta 25 rutas.

OSPF y BGP

• OSPF: IP con TOS = 0000, precedencia de control de internetwork, multicast 224.0.0.5.
• BGP: mensajes OPEN, UPDATE, KEEPALIVE y NOTIFICATION.

Formato de tramas TCP

Puerto origen (2 bytes) | Puerto destino (2 bytes) | Número de secuencia (4 bytes) [el primero = ISN + 1] | Número de asentimiento (4 bytes) [requiere ACK = 1] | Longitud de cabecera (4 bits) | Reservado (6 bits) | Flags: URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN | Tamaño de ventana (2 bytes) [máximo = 2^16] | Checksum TCP (2 bytes) | Puntero urgente (2 bytes) | Opciones (si las hay) | Datos (si los hay)

Opciones TCP

• Fin de lista de opciones: Tipo = 0
• No operación: Tipo = 1
• Tamaño máximo del segmento (MSS): Tipo = 2, Longitud = 4, MSS (2 bytes)
• Factor de escala de ventana: Tipo = 3, Longitud = 3, ShiftCount (1 byte)
• Marcas de tiempo: Tipo = 8, Longitud = 10, Valor (4 bytes), Respuesta de eco (4 bytes)

Cálculo del RTT (tiempo de ida y vuelta)

• RTT paso bajo: RTT = 0.9 × RTT_anterior + 0.1 × M
• RTT según RFC: RTO = 2 × RTT
• Algoritmo de Jacobson: RTT es la media y D la varianza. Inicialmente D_anterior = 1,5 s y RTT_anterior = 0.
  Err = M − RTT_anterior
  RTT = RTT_anterior + 0.125 × Err
  D = D_anterior + 0.25 × (|Err| − D_anterior)
  RTO = RTT + 4 × D

Formato de DNS

Identificación (2 bytes) | Flags (2 bytes) | Número de preguntas (2 bytes) | Número de RR de respuesta (2 bytes) | Número de RR de autoridad (2 bytes) | Número de RR adicionales (2 bytes) | Preguntas | Respuestas | Autoridad | Información adicional

Flags DNS

• QR (1 bit): petición = 0, respuesta = 1
• OPCODE (4 bits): normal = 0, inversa = 1
• AA (1 bit): respuesta con autoridad
• TC (1 bit): respuesta truncada (primeros 512 bytes)
• RD (1 bit): uso recursivo = 1, iterativo = 0
• RA (1 bit): recursivo permitido = 1, prohibido = 0
• RCODE (4 bits): sin error = 0, host o dominio inexistente = 3

Pregunta DNS

Nombre de la pregunta (variable) | Tipo de pregunta (2 bytes) | Clase de pregunta (2 bytes) [1 = Internet]

Tipos: A (1) dirección IP; NS (2) servidor de nombres; CNAME (5) nombre canónico (alias); PTR (12) nombre asociado a una dirección IP; HINFO (13) información del host; MX (15) intercambiador de correo; ALL (255) todos los RR disponibles.

Respuesta DNS

Nombre del dominio (variable) | Tipo (2 bytes) | Clase (2 bytes) | TTL en segundos (4 bytes) | Longitud (2 bytes) | Datos (variable)

Mensaje completo: cabecera DNS, pregunta, respuesta 1, respuesta 2, respuesta 3...

Códigos de respuesta SMTP

• 1yz: respuesta positiva preliminar
• 2yz: respuesta positiva completa
• 3yz: respuesta positiva intermedia
• 4yz: respuesta negativa transitoria
• 5yz: respuesta negativa permanente
• x0z: sintaxis
• x1z: información o ayuda
• x2z: conexión o sesión
• x5z: sistema de correo

Módulo MIB-II

Mensajes SNMP

Petición/respuesta: Versión | Comunidad | Tipo de PDU | ID de solicitud | Status Error | Índice de error | Lista nombre-valor
Trap: Versión | Comunidad | Tipo de PDU | Enterprise | Dirección del agente | Tipo de trap | Trap específico | Time stamp | Lista nombre-valor

• Versión: 0 para SNMPv1, 1 para SNMPv2, 2 para SNMPv2c, 3 para SNMPv3
• Comunidad: contraseña de acceso en SNMPv1 y v2c
• Tipo de PDU: indica el tipo de mensaje (set, get, get-next...)
• ID de solicitud: relaciona la solicitud con su respuesta
• Status Error: 0 en la solicitud; distinto de 0 en respuestas con fallo
• Índice de error: 0 en la solicitud; índice de la variable que causó el fallo
• Lista objeto-valor: en get o get-next los valores son NULL
• Mensaje set: si falla una variable, falla la petición completa

Mensajes DHCP

OP Code (1 byte) [solicitud = 1, respuesta = 2] | Tipo de hardware (1 byte) [Ethernet = 1, 802 = 6] | Longitud de dirección física (1 byte) | Saltos (1 byte) | Identificador de transacción (4 bytes) | Tiempo en segundos (2 bytes) | Flags (2 bytes) [bit 15 = difusión] | IP del cliente (4 bytes) | IP asignada (4 bytes) | IP del servidor DHCP (4 bytes) | IP del router (4 bytes) | Dirección física del cliente (16 bytes) | Nombre del servidor (64 bytes) | Nombre del archivo de arranque (128 bytes) | Opciones (312 bytes)

Comandos Telnet

Un comando consta de 0xFF (IAC) seguido de uno o más bytes de código. Para enviar el dato 0xFF se envían dos 0xFF.

• Erase Character (EC): 247
• Erase Line (EL): 248
• Abort Output (AO): 245
• Go Ahead (GA): 249
• Are You There (AYT): 246
• Pause (BRK): 243
• Interrupt Process (IP): 244
• Data Mark (DM): 242
• Option Negotiation WILL: 251
• Option Negotiation WONT: 252
• Option Negotiation DO: 253
• Option Negotiation DONT: 254
• Sub-option Begin (SB): 250
• Sub-option End (SE): 240

Negociación de opciones

• 0: transmisión binaria
• 1: eco
• 3: suprimir Go Ahead
• 5: status
• 6: marca de tiempo
• 24: tipo de terminal
• 31: tamaño de la ventana (filas × columnas)
• 33: control de flujo remoto
• 34: modo línea
• 37: autenticación

Comandos FTP

ABOR, USER, PASS, TYPE, MODE, STRU, QUIT, SYST, REIN, PORT, LIST, CWD, PWD, RMD, MKD, DELE, RETR, STOR, APPE, STAT, HELP

Respuestas FTP

• 1xx: inicio de una acción con éxito
• 2xx: comando realizado con éxito
• 3xx: respuesta intermedia con éxito
• 4xx: errores transitorios
• 5xx: errores permanentes

HTTP

Cada línea termina en CR/LF. Se utiliza ISO Latín-1 de 8 bits.

• Petición: request-line, cabeceras (0 o más), cuerpo (solo en POST)
• Request-line: método URI versión HTTP
• Métodos: GET, HEAD, POST, PUT, DELETE, TRACE, OPTIONS
• Respuesta: status-line, cabeceras (0 o más), cuerpo
• Status-line: versión HTTP código de respuesta frase de respuesta

Campos de cabecera

• WWW-Authenticate: respuesta
• User-Agent: petición
• Server: respuesta
• Referer: petición
• Pragma: respuesta y petición
• MIME-Version: respuesta y petición
• Location: respuesta
• Last-Modified: body
• If-Modified-Since: petición
• From: petición
• Expires: body
• Date: respuesta y petición
• Content-Type: body
• Content-Length: body
• Content-Encoding: body
• Authorization: petición
• Allow: body

Códigos de respuesta

• 1xx: no se utiliza
• 200-204: éxito
• 301-304: redirección; el cliente debe realizar más acciones
• 400-404: error del cliente
• 500-503: error del servidor

Formato de mensajes RTP

Versión (2 bits) | Padding (1 bit) | Extensión (1 bit) | CC (4 bits) [número de fuentes] | Marker (1 bit) | Payload Type (7 bits) | Número de secuencia (2 bytes) | Timestamp (4 bytes) | Identificador de fuente de sincronización SSRC (4 bytes). Cabecera básica de 12 bytes. Después: identificadores CSRC (4 bytes cada uno), extensión de cabecera (4 bytes), carga útil (audio, vídeo...).

SIP

Peticiones

INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, REGISTER

Respuestas

• Provisionales (1xx): informativas (trying, ringing, forwarded, queued...)
• Finales (terminan la transacción):
  • Éxito (2xx): OK
  • Redirección (3xx): moved permanently, moved temporarily...
  • Fallo de la petición (4xx): bad request, unauthorized, timeout, busy here, user not found...
  • Fallo del servidor (5xx): not implemented, version not supported...
  • Fallo global (6xx): busy everywhere, user does not exist anywhere, session not acceptable...

IPv6: prefijos asignados

Unicast

FP (3 bits) [001] | TLA ID (13 bits) [nivel más alto] | RES (8 bits) | NLA ID (24 bits) [proveedores] | SLA ID (16 bits) [organizaciones] | Interface ID (64 bits) [interfaz del nodo]

Multicast

FP (8 bits) [1111 1111] | Flags (4 bits) [permanente / transitoria] | Scope (4 bits) [ámbito] | Group ID (112 bits) [grupo multicast]

Cabecera IPv6

Versión (4 bits) [6] | Traffic Class (8 bits) [prioridad] | Flow Label (20 bits) | Payload Length (2 bytes) [>64 kB = 0] | Next Header (1 byte) | Hop Limit (1 byte) | Dirección origen (16 bytes) | Dirección destino (16 bytes)

Cabecera de encaminamiento (routing)

Next Header (1 byte) | Hdr Len (1 byte) | Type (1 byte) | Addrs Left (1 byte) | Reserved (4 bytes) | Address 1 (16 bytes) ... Address N (16 bytes)

Cabecera de fragmento

Next Header (1 byte) | Reserved (1 byte) | Fragment Offset, reserved, More Fragments (2 bytes) | Fragment Id (4 bytes)

Otras cabeceras de extensión

• Autenticación: autentica al emisor del paquete y comprueba la integridad del mismo.
• ESP (Encapsulating Security Payload): carga útil de seguridad cifrada. Se cifra todo lo que sigue a esta cabecera.
• Opciones de destino: similares a hop-by-hop, pero solo son examinadas por la interfaz de destino.