2016/17
UT 4: La función de enrutamiento
Capítulo 6 El router
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OBJETIVOS ●
Describir los cuatro procesos básicos de la capa de red, para intercambiar paquetes a través de la red, con los dispositivos finales de origen y destino identificados.
●
Enumerar las funciones básicas de un router como dispositivo de capa 1,2 y 3..
●
Comprender el concepto de dominio de broadcast o de difusión
●
Analizar la arquitectura básica del router identificándola como la de un ordenador.
●
Describir los dos tipos de redes a los que se conecta un router: LAN y WAN.
●
Definir las funciones de los componentes básicos que forman la arquitectura de un router.
●
Interpretar el conjunto de leds de un router cisco
●
Describir el proceso de inicio de un router.
●
Verificar el proceso de inicio de un router mediante el comando show version.
●
Identificar las interfaces de un router.
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OBJETIVOS ●
Supervisar las interfaces de un router mediante comandos CLI.
●
Configurar las interfaces Ethernet y seriales de un router mediante comandos CLI.
●
Diferenciar en las interfaces seriales la interface DTE de la DCE.
●
Configurar básicamente un router mediante comandos CLI.
●
Verificar la configuración básica de un router.
●
Guardar la configuración básica de un router
●
Comprender el proceso de desencasulación/encapsulación llevado a cabo por un router en la conmutación de paquetes
●
Analizar someramente la tabla de enrutamiento de un router.
●
Enumerar los 3 principios de Alex Zinin sobre la tabla de enrutamiento de un router.
●
Definir el concepto de métrica, tipificando la misma.
●
Describir la función de conmutación de paquetes de un router apoyándose en la tabla de enrutamiento.
●
Comprender los aspectos fundamentales de las rutas, las direcciones del siguiente salto y el reenvío de paquetes a una red de destino. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.
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Los procesos básicos de la capa de red La capa de red, o Capa 3 de OSI, provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales (paquetes) a través de la red entre dispositivos finales identificados. Para realizar este transporte de extremo a extremo pasando por una extensa red mallada de routers interconectados, la Capa 3 utiliza cuatro procesos básicos: ■
Direccionamiento
■
Encapsulación
■
Enrutamiento
■
Desencapsulación
Direccionamiento Primero, la capa de red debe proporcionar un mecanismo para direccionar estos dispositivos finales. Esto se hace incorporando la IP de origen y la IP de destino a todo paquete; estas IPs no cambian a lo largo del viaje del paquete desde la red de origen hasta la red de destino
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Los procesos básicos de la capa de red Encapsulación Segundo, la capa de red debe proporcionar encapsulación. Los dispositivos no deben ser identificados sólo con una dirección; las secciones individuales, las PDU de la capa de red, deben, además, contener estas direcciones. Durante el proceso de encapsulación, la Capa 3 recibe la PDU de la Capa 4 y agrega un encabezado o etiqueta de Capa 3 para crear la PDU de la Capa 3. Cuando nos referimos a la capa de red, denominamos paquete a esta PDU. Cuando se crea un paquete, el encabezado debe contener, entre otra información, la dirección del host hacia el cual se lo está enviando. A esta dirección se la conoce como IP de destino. El encabezado de la Capa 3 también contiene la dirección del host de origen. A esta dirección se la denomina IP de origen. Después de que la capa de red completa el proceso de encapsulación, añadiendo obviamente más campos, el paquete se envía a la capa de enlace de datos a fin de prepararse para el transporte a través de los medios.
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Los procesos básicos de la capa de red Enrutamiento Luego, la capa de red debe proporcionar los servicios para dirigir estos paquetes a su host de destino. Los host de origen y destino no siempre están conectados a la misma red. En realidad, el paquete podría recorrer muchas redes diferentes. A lo largo de la ruta, cada paquete debe ser guiado a través de la red para que llegue a su destino final. Los dispositivos intermedios que conectan las redes son los routers. La función del router es seleccionar las rutas y dirigir paquetes hacia su destino. Este proceso se conoce como enrutamiento. Durante el enrutamiento a través de una internetwork, el paquete puede recorrer muchos dispositivos intermedios. Cada router que atraviesa un paquete desde la red de origen a la red de destino en redes es un salto. A medida que se reenvía el paquete, su contenido (la unidad de datos del protocolo [PDU] de la capa de transporte) permanece intacto hasta que llega al host de destino.
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Los procesos básicos de la capa de red Desencapsulación Finalmente, el paquete llega al host de destino y es procesado en la Capa 3. El host examina la dirección IP de destino para verificar que el paquete fue direccionado a este dispositivo. Si la dirección es correcta, el paquete es desencapsulado por la capa de red y la PDU de la Capa 4 contenida en el paquete pasa a la capa de Transporte. Si es incorrecta el hosts de destino descarta el paquete (no sube a capa 4) Importante: los routers conectan una red a otra red. El router es responsable de la entrega de paquetes a través de distintas redes. El destino de un paquete IP puede ser un servidor web en otro país o un servidor de correo electrónico en la red de área local. El router usa su tabla de routing para encontrar la mejor ruta para reenviar un paquete.
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El router como un ordenador Los routers son el centro de una red (1.1.1.2) (1.1.1.3): por lo general, los routers se conectan a 2 tipos de redes: ■
Conexión LAN: la interface fastethernet o gigaethernet del router que se conecta al switch de esa LAN será el gateway de la LAN. Si interconecto dos routers formando una LAN, por ejemplo en un campus universitario o en un instituto, las interfaces ethernet de los routers no serán gateway
■
Conexión WAN (conexión con otro router y/o conexión a un ISP (proveedor de servicios)). Las interfaces seriales de ambos routers no son gateway
Funciones básicas de un routerse pueden resumir en: (1.1.1.1) ○
Envío de paquetes a través de redes interconectadas entre los routers.
○
Separación de redes o segmentos lógicos. Cada interfaz de un router forma parte una red diferente (o subred)
○
Seleccionan la mejor ruta para transmitir los paquetes y los reenvían al destino.
○
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El router como un ordenador
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El router como un ordenador Un dominio de difusión es un segmento lógico (una red) de una topología. El concepto de broadcast se refiere al proceso de comunicación mediante el cual se transmite información a todos los dispositivos de una misma red o segmento lógico
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El router como un ordenador Los routers están conectados por líneas de datos de alta velocidad y tecnología costosa, generalmente, líneas telefónicas de larga distancia, de manera que los datos se envían junto a las transmisiones telefónicas regulares. Las universidades, ciudades e incluso países utilizan redes WAN.
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El router como un ordenador Las redes en estas áreas grandes están típicamente conectadas a través de líneas telefónicas de alta velocidad de fibra óptica, routers inalámbricos de larga distancia y enlaces incluso vía satélite. Las WAN utilizan a menudo múltiples conexiones con anchos de banda variables. Internet es la mayor WAN de acceso público.
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El router como un ordenador Componentes fundamentales de un router y sus funciones: ○
CPU: Ejecuta las instrucciones del sistema operativo y de los programas que en ese maomento se estén ejecutando en RAM y procesa datos
○
Memoria de acceso aleatorio (RAM) ■
Contiene la copia en ejecución, denominada running-config, del archivo de configuración de inicio, denominado startup-config.
○
■
Almacena la tabla de enrutamiento.
■
Los contenidos de la RAM se pierden cuando se apaga el equipo
Memoria de sólo lectura (ROM) ■
almacena el software de diagnóstico del hardware, que se ejecuta cuando se enciende el router (POST: Power on Self Test).
■
contiene el programa bootstrap o programa de arranque que carga el IOS en RAM
■
contiene la versión más básica del IOS. La versión completa se almacena en flash.
http://es.wikipedia.org/wiki/Bootstrapping_(inform%C3%A1tica )
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El router como un ordenador Componentes fundamentales de un router y sus funciones: ○
RAM no volátil (NVRAM) ■
Almacena la configuración de inicio (startup-config). Esta configuración puede incluir direcciones IP, protocolo de enrutamiento, nombre de host del router...etc
○
Memoria flash ■
○
Contiene el sistema operativo (IOS de Cisco).
Interfaces: hay varias interfaces físicas que se usan para conectar redes. Ejemplos de tipos de interfaces: ■
- Interfaces Ethernet/Fast Ethernet/GigaEthernet
■
- Interfaces seriales
■
- Interfaces de administración: consola, auxiliar, USB
A diferencia de las computadoras, los routers no tienen adaptadores de video o de tarjeta de sonido. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.
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El router como un ordenador Fases principales del proceso de inicio del router (1.1.4.1) 1.
Autodiagnóstico al encender (POST): ¿el hardware funciona correctamente?
2.
Ejecución del cargador de bootstrap* (programa que arranca el SO y busca el archivo de configuración startup-config)
3.
Búsqueda y carga del IOS de Cisco
4.
Búsqueda y carga del archivo de configuración de inicio o ingreso al modo Setup.
(el proceso de arranque comienza con la CPU ejecutando los programas contenidos en la memoria ROM en una dirección predefinida)
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El router como un ordenador El comando show version se usa para visualizar información del router durante el proceso de inicio. Esta información incluye: ○
Número del modelo de la plataforma. Nombre de la imagen y versión del IOS
○
Versión del programa bootstrap almacenado en la ROM
○
Nombre del archivo de imagen y ubicación del lugar de carga
○
Cantidad y tipo de interfaces.Cantidad de NVRAM.Cantidad de memoria flash
○
Registro de configuración
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El router como un ordenador ●
La interfaz del router es un conector físico que permite que el router envíe o reciba paquetes (1.1.5.1)
●
Cada interfaz se conecta a una red diferente
●
Consiste en un socket o jack (conector) ubicado en el exterior del router
●
Tipos de interfaces del router: ○
Ethernet
○
Fastethernet
○
GigaEthernet
○
Serial
○
Consola
○
Aux
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El router como un ordenador ●
Hay dos grupos principales de interfaces del router ○
Interfaces LAN (posibilidades de cableado para una interface FaEth): ■
cable directo que une la interfaz fastethernet (será el gateway de esa LAN) al switch de la LAN
■
cable cruzado que une la interfaz fastethernet a un dispositivo final sin switch
■
cable cruzado que une dos routers próximos geográficamente (una fastethernet de un router con otra fastethernet de otro router)
■
Tienen una dirección MAC de capa 2 y se les puede asignar una dirección IP de capa 3 (comando binomio: interface/ip address)
■ ○
Se componen de un conector RJ-45
Interfaces WAN (seriales): ■
interconectan routers geográficamente distantes creando una red wan
■
no tienen MAC de capa 2
■
Usan una dirección IP de capa 3 © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.
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El router como un ordenador
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El router como un ordenador: las Interfaces de un Router Análisis de las interfaces del router Utilizaremos los siguientes comandos cisco IOS para comprobar que todas las interfaces de mis routers están configuradas y habilitadas correctamente. ○
El comando show IP route se usa para ver la tabla de enrutamiento
○
El comando show interfaces se usa para mostrar el estado de una interfaz. ejemplos ■
show interfaces Fa0/0
■
show interfaces Gi0/1
■
show interfaces Se0/0/0
○
El comando show IP interface brief muestra un resumen del estado de mis interfaces
○
El comando show running-config muestra el archivo de configuración de la RAM
○
El comando show start-config muestra el archivo de configuración de la NVRAM
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El router como un ordenador: las Interfaces de un Router Serial0/0/0 is up significa que la interface físicamente está habilitada con no shutdown. Line protocol is up significa que recibe señal portadora. Encapsulation HDLC ( High-Level Data Link Control ): HDLC es un protocolo que utiliza la transmisión serial síncrona, que proporciona una comunicación sin errores entre dos puntos. HDLC define una estructura de trama de capa 2 que permite el control del flujo y de errores mediante el uso de acuses de recibo. © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los derechos reservados.
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El router como un ordenador: las Interfaces de un Router show IP interface brief
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El router como un ordenador: las Interfaces de un Router show IP route
Rutas C corresponden a redes conectadas directamente al router y que se dan de “alta” en la tabla de enrutamiento cuando se habilita la interfaz a la que están conectadas. Rutas S corresponden a rutas estáticas configuradas manualmente © 2007 Cisco Systems, Inc. Todos los por el administrador de redes. derechos reservados.
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El router como un ordenador: las Interfaces de un Router Configuración de una interfaz Ethernet ○
Por defecto, todas las interfaces seriales y Ethernet están inhabilitadas
○
Para habilitar una interfaz, use el comando no shutdown
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El router como un ordenador: las Interfaces de un Router Verificación de la interfaz Ethernet (2.2.1.1) ○
El comando show interfaces fastEthernet 0/0 muestra el estado del puerto de Fast Ethernet.
○
Las interfaces Ethernet participan en el proceso ARP
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El router como un ordenador: las Interfaces de un Router Configuración de una interfaz serial ○
Entre a modo de configuración de interfaz
○
Escriba la dirección IP y la máscara de subred
○
Escriba el comando no shutdown
Ejemplo de configuración de una interfaz serial DTE: ○
R1(config)#interface serial 0/0/0
○
R1(config-if)#ip address 172.16.2.1 255.255.255.0
○
R1(config-if)#no shutdown
○
una interfaz serial no está en up hasta que no se configura correctamente su otra interface “extremo” DCE.
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El router como un ordenador: las Interfaces de un Router Un lado de una conexión serial debe considerarse DCE que es quien sincronizará o controlará a través de una señal de reloj o temporizador la comunicación. ○
Esto requiere colocar una señal de temporización: use el comando clockrate
○
Ejemplo: ■
R1(config)#interface serial 0/0
■
R1(config-if)#clockrate 64000
Una conexión WAN de capa física tiene dos lados: ○
El equipo de terminación del circuito de datos (DCE): es el proveedor de servicios. Las CSU/DSU se consideran dispositivos DCE
○
El equipo terminal de datos (DTE): en general, el router es el dispositivo DTE
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El router como un ordenador: las Interfaces de un Router
“cuando se configura y se habilita una interfaz es cuando se “da de alta” su ruta en la tabla de enrutamiento”
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El router como un ordenador
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Configuración básica de un router mediante comandos IOS Cisco ●
Configuración básica del router (1.2.2.3): una configuración básica de un router debe tener lo siguiente: ○
Nombre del router: El nombre de host debe ser único; comando hostname
○
Título: Como mínimo, el título debe prohibir el uso no autorizado; comando banner motd
○
Contraseñas: Se deben usar contraseñas seguras
○
■
contraseña de entrada por consola; comando line console 0. password..
■
contraseña de entrada a modo privilegiado; comando enable secret cisco
Configuración de interfaces: Se debe especificar el tipo de interfaz, la dirección IP, la máscara de subred y la descripción de la función de la interfaz. Ejecute el comando no shutdown. Para la interfaz serial DCE, ejecute el comando clock rate 64000.
●
Después de introducir la configuración básica, deben realizarse las siguientes tareas ○
Verifique la configuración básica y el funcionamiento del router (comandos show)
○
Guardar los cambios en un router (copy run start)
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Configuración básica de un router mediante comandos IOS Cisco
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Configuración básica de un router mediante comandos IOS Cisco Verificación de la configuración básica del router ●
Ejecute el comando show running-config para ver la configuración que se está ejecutándose
en RAM ●
Ejecute el comando copy running-config startup-config para guardar la configuración en ejecución en el archivo de configuración de inicio del router (startup-config)
●
Estos son los comandos adicionales que le permitirán verificar con más detalle la configuración del router: ○
Show running-config: muestra el archivo de configuración en ejecución en RAM
○
Show startup-config: muestra el archivo de configuración de inicio ubicado en NVRAM
○
Show IP route: muestra la tabla de enrutamiento
○
Show interfaces fa0/0: muestra información de una interfaz, en nuestro ejemplo fa0/0
○
Show ip int brief: muestra información resumida de las configuraciones de las interfaces
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Un router conmuta paquetes: acepta paquetes por una interface y los envía por otra, a no ser que descarte el paquete. Un router opera en capa 1,2 y 3. 1.
capa física: sus interfaces son físicas, decodifican señales en bits y codifican bits en señales.
2.
capa de enlace de datos: cuando acepta un paquete por una interface, desentrama y pasa el paquete a capa 3.
3.
capa de red: procesa la IP de destino del paquete en busca de la mejor coincidencia.
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Cuando un paquete entra a un router por una interface de entrada, sube a capa 2, se desencapsula la trama, sube a capa 3 y se examina la dirección IP de destino de ese paquete (si el campo TTL llega con el valor 1 al router, se descarta). El router consulta entonces su tabla de enrutamiento, buscando en sus rutas la mejor coincidencia para la IP de destino: ●
cuando encuentra la mejor coincidencia, encapsula el paquete en una trama y lo envía por la interfaz de salida asociada a la ruta coincidente, codificando los bits de la trama en función del medio (en señales eléctricas, pulsos de luz u ondas de radio).
●
si no encuentra una coincidencia en su tabla de enrutamiento, el paquete es descartado por el router.
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Resumiendo: Los routers funcionan en las capas 1, 2 y 3 (1.1.6.1) ○
El router recibe un stream o cadena de bits codificados (capa física)
○
Se decodifican los bits y se transmiten a la capa 2
○
El router desencapsula la trama
○
El paquete resultante se transmite a la capa 3
○
Para tomar las decisiones de enrutamiento de esta capa, se examina la dirección IP de destino
○
Luego, el paquete se vuelve a encapsular y se envía a la interfaz de salida
○
Recordamos: conmutar paquetes es aceptar paquetes por una interfaz y enviarlos por otra.
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Resumiendo: funciones de un router: ○
Selecciona la mejor ruta para un paquete basándose en la IP de destino del paquete y en la información de su tabla de enrutamiento. Decide para un paquete “cuál va a ser su siguiente router”, proceso que se repite hasta que el paquete llega al router final, que “lo entrega a su LAN conectada directamente”.
○
Conmuta paquetes.
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Sintetizando, la función de conmutación de un router es el proceso que usa un router para intercambiar un paquete de una interfaz de entrada a una interfaz de salida en el mismo router. Mientras un paquete, a lo largo de su camino desde origen a destino, “salta de router en router”: ○
Las direcciones IP de origen y destino NO cambian
○
Las direcciones MAC de origen y destino CAMBIAN cuando el paquete se reenvía de un router a otro
○
El campo TTL disminuye en 1 cada vez que un paquete entra a un router, es decir, en cada “salto”; si llega un momento en que toma el valor cero, ahí , el router descarta el paquete. Este mecanismo evita que los paquetes se transmitan a través de la red de forma indefinida, creando bucles infinitos. El router puede descartar también un paquete porque no encuentre una coincidencia en su tabla de enrutamiento
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Veámoslo a través de un ejemplo gráfico. A continuación, se muestra parte de lo que ocurre cuando el PC1 desea enviar un paquete al PC2: ○
Paso 1: el PC1 de la izquierda encapsula el paquete en una trama. La trama tiene la dirección MAC de destino de su gateway (interfaz fa0/0 de R1)
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Paso 2: el R1 recibe la trama de Ethernet. ●
El R1 reconoce que la dirección MAC de destino coincide con la dirección MAC propia de su interface fa0/0.
●
Luego, el R1 elimina la trama de Ethernet.
●
El R1 examina la IP de destino.
●
El R1 busca la IP de destino en la tabla de enrutamiento.
●
Una vez que encontró la coincidencia para la IP de destino en la tabla de enrutamiento, R1 busca la dirección IP de siguiente salto.
●
El R1 vuelve a encapsular el paquete IP con una nueva trama de Ethernet. Observar que R1 y R2 se unen a través de una LAN ethernet
●
El R1 reenvía el paquete Ethernet a través de la interfaz Fa0/1.
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Paso 3: el paquete llega al R2 ■
R2 recibe la trama de Ethernet por fa0/0
■
El R2 reconoce que la dirección MAC de destino coincide con la dirección MAC propia (0B-31)
■
Luego, el R2 elimina la trama de Ethernet
■
El R2 examina la IP de destino
■
El R2 busca una coincidencia de la IP de destino del paquete en su en la tabla de enrutamiento. R2 resuelve la interfaz de salida para su paquete. El paquete deberá enviarlo por su interface serial s0/0/0
■
El R2 vuelve a encapsular el paquete IP con una nueva trama de enlace de datos. El enlace es WAN (MAC de origen: 00-00 MAC de destino: FF-FF)
■
El R2 reenvía el paquete Ethernet a través de la interfaz S0/0/0 para llegar inequívocamente a la interface s0/0/0 de R3
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Paso 4: el paquete llega al R3 ■
R3 recibe la trama PPP (Point to Point es un protocolo de capa de enlace de datos con servicios para la capa de red)
■
Luego, R3 elimina la trama PPP
■
R3 examina la IP de destino. Busca la mejor coincidencia de la IP de destino en su tabla de enrutamiento. La encuentra a través de la ruta C 192.168.4.0/24 que es una red conectada directamente a R3 a través de la interfaz Fa0/0
■
R3 resuelve el protocolo ARP para localizar la MAC de destino de PC2. La MAC de origen de la trama será el gateway Fa0/0 de R3
■
R3 vuelve a encapsular el paquete IP con una nueva trama de Ethernet
■
R3 reenvía el paquete Ethernet a través de la interfaz Fa0/0. Suponiendo que en esta LAN terminal hubiera un switch con varios dispositivos, el switch leería la MAC de destino de la trama y enviaría ésta a PC2
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La conmutación de paquetes. el proceso de desencapsulación/encapsulación Paso 5: el paquete IP llega a PC2. Se desencapsula la trama, se verifica la IP de destino, se desencapsula el paquete hasta que los datos son procesados por la capa de aplicación de PC2.
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