COMUNICACIONESIP

Comunicaciones IP

En este recurso aprenderás a:

- Definir e identificar la arquitectura TCP/IP- Conocer los protocolos de la arquitectura TCP/IP- Explicar los elementos que forman parte de un sistema TCP/IP- Reconocer qué es una dirección- Clasificar direcciones IP según sus clases- Identificar similitudes y diferencias entre los protocolos de la clase 4 del modelo OSI y TCP- Identificar los métodos de asignación de direcciones IP- Diferenciar entre dirección IP fija y dinámica, así como entre IP lógicas y físicas- Conocer las diferencias entre subredes y supernetting

Qué es la arquitectura TCP/IP

La arquitectura TCP/IP se empezó a desarrollar como base de ARPANET (red de comunicaciones militar delgobierno de EE.UU), y con la expansión de Intenet se ha convertido en una de las arquitecturas de redes másdifundidas.

El protocolo IP

El protocolo IP es la base principal del modelo OSI y parte integral del protocolo TCP/IP.

Sus tareas principales son:

- Direccionamiento de los datagramas de información- Proceso de fragmentación de dichos datagramas.

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El datagrama es la unidad de transferencia utilizada por este protocolo, también conocida como datagramaInternet o datagrama IP.

Características del protocolo IP

Las características de este protocolo son:

- No está orientado a conexión

- Transmite en unidades denominadas datagramas.

- No implementa corrección de errores, ni control de congestión.

- No garantiza la entrega ordenada de los paquetes.

- No contiene suma de verificación para los datos que contiene, solo para la información de la cabecera

El enrutamiento puede realizarse:

- Pasando por todos los nodos

- Mediante tablas de rutas estáticas o dinámicas

La arquitectura del protocolo TCP/IP

Así como el modelo de referencia OSI posee siete niveles o capas, la arquitectura TCP/IP viene definida porcinco niveles:

Nivel 1: FísicoNivel 2: Acceso a red (Enlace de datos)Nivel 3: Internet (Red)Nivel 4: TransporteNivel 5: Aplicación

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Nivel 1: Nivel Físico o de Hardware:

Es el nivel responsable del acceso de las entidades pertenecientes al nivel de red, al medio físico deinterconexión. Define las siguientes características:

- Físicas: tipo de conectores, número de pines, etc.

- Eléctricas: tensión o voltaje en los cables

- Funcionales: señales intercambiadas con el dispositivo transmisor

En este nivel no se incluye software, por lo que no existe ningún protocolo de comunicaciones.

Nivel 2: Interfaz de Acceso a Red o de Enlace de Datos

Es el nivel responsable del intercambio de datagramas IP entre dos entidades del nivel de red. Aceptadatagramas IP y les añade una cabecera de información de control para su transmisión a través de la red. Ala unidad resultante se le denomina trama y cada trama encapsula un único datagrama IP.

El servicio ofrecido por este nivel no está orientado a conexión.

3: Nivel de Internet o de Red.

A partir de este nivel diremos que todas las comunicaciones son extremo a extremo.

Este nivel es el responsable del enrutamiento de los segmentos TCP y datagramas UDP del nivel de transporte,mediante el protocolo IP (Internet Protocol), utilizando el siguiente procedimiento:

- La entidad del nivel de Internet o entidad IP acepta segmentos TCP o datagramas UDP del nivel detransporte y les añade una cabecera, obteniendo así un datagrama IP o paquete.

- Posteriormente, enruta estos datagramas usando un algoritmo y una tabla de enrutamiento parasaber si envía el datagrama a su propia red o lo pasa a un router contiguo.

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No se realiza control de errores, por lo que si un datagrama se pierde, el encargado de su recuperación seráel protocolo TCP del nivel de transporte. Si la aplicación está montada sobre UDP, serán sus mecanismosquienes lleven a cabo la recuperación.

Es importante resaltar que cada segmento TCP o datagrama UDP se encapsula en un único datagrama IP.

Nivel 4: Nivel de Transporte.

Es el nivel responsable del transporte de los mensajes entre entidades del nivel de aplicación. Utiliza dosprotocolos:

- TCP (Transmission Control Protocol) Orientado a conexión

- UDP (User Datagram Protocol) No orientado a conexión

Estos protocolos aceptan los mensajes del emisor y los dividen en unidades de información más pequeñas alas que añaden cabeceras de información de control. Estas cabeceras incluyen información que identifica deforma unívoca los procesos de aplicación de extremo a extremo.

La unidad de datos resultante se denomina segmento TCP o segmento para el caso del protocolo TCP, ydatagrama UDP o datagrama en el caso del protocolo UDP.

Se realizan los siguientes controles:

- Control de errores físicos: detección y recuperación de segmentos que han sufrido alteraciones ocorrupción en sus datos.

- Control de errores lógicos: detección y recuperación de segmentos perdidos, desordenados yduplicados.

- Control de flujo entre entidades TCP para sincronizar la velocidad a la que un equipo transmite y elotro recibe y almacena.

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Si el servicio ofrecido por el nivel de transporte es no orientado a conexión (UDP), cada datagrama UDP setrata como una unidad independiente y se envía aisladamente de las demás. Por tanto, no se mantieneningún tipo de control de errores ni de flujo.

Nivel 5: Nivel de Aplicación.

Contiene los protocolos o servicios con los que interactúa el usuario:

- Transferencia de ficheros o FTP

- Correo electrónico o SMTP

- Navegación Web o HTTP

- Etc.

Las unidades de datos manejadas en el nivel de aplicación son llamadas mensajes. Constan de una cabecerade información de control y en ocasiones también contienen datos de usuario. Este nivel también se ocupade las posibles necesidades de presentación y de sesión.

Funcionamiento del protocolo TCP/IP

Aunque la arquitectura TCP/IP está formada por muchos protocolos, éstos dos dan nombre a toda laarquitectura de comunicaciones.

Supongamos que queremos comunicar entre sí dos equipos conectados a redes de diferentes tecnologías através de un router: el interfaz de red del router se encargará de realizar las conversiones, extrayendo yencapsulando el contenido del campo de datos de una trama a otra, de forma que eliminan las cabeceras delas tramas de una red y añade las de la otra.

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Observación:

En un router (exceptuando el caso en que se realice NAT, que estudiaremos posteriormente), las únicasfunciones de comunicaciones realizadas son hasta el nivel de Internet o nivel de Red ya que en un dispositivointermedio no se ejecutan procesos de usuario.

Del mismo modo, a partir del nivel de transporte todas las comunicaciones son extremo a extremo ya queno intervienen entidades TCP, UDP o del nivel de aplicación.

Protocolos asociados a cada nivel

El nivel de enlace de datos

Este nivel se subdivide en:

- Control de enlace lógico (Logical Link Control)

- Control de acceso al medio (Media Access Control).

Ejemplos de protocolos de nivel de enlace de datos: Ethernet, Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring y ATM.

PPP es un protocolo independiente que funciona sobre el nivel de enlace HDLC/SDLC.

El nivel de Red o Internet

El protocolo IP realiza las tareas básicas para conseguir transportar datos desde el origen a su destino, ydespués transmite los datos a niveles superiores; cada uno de esos protocolos es identificado un número deprotocolo IP. Por ejemplo:

- Protocolo IP número 1: ICMP (transmite información de diagnóstico sobre transmisiones IP)

- Protocolo IP número 2: IGMP (dirige tráfico multicast)

Los protocolos de enrutamiento como BGP, OSPF, y RIP son también parte del nivel de red. Otros protocolosde nivel de Internet: X.25, Host/IMP Protocol de ARPANET.

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El nivel de Transporte

Los protocolos del nivel de transporte se encargan de la garantizar que los datos lleguen en el orden correcto,así como de determinar a qué aplicación van destinados los datos.

Veamos algunos protocolos de este nivel:

- TCP (protocolo IP número 6) es un mecanismo de transporte fiable y orientado a conexión, queproporciona un flujo fiable de bytes y asegura que los datos llegan completos, sin daños y en orden.TCP realiza medidas sobre el estado de la red para evitar sobrecargarla con demasiado tráfico.

- SCTP es un mecanismo fiable y orientado a conexión soporte de multihoming, donde una conexiónpuede ser representada por múltiples direcciones IP. Fue desarrollado inicialmente para aplicacionestelefónicas.

- UDP (protocolo IP número 17) es un protocolo de datagramas sin conexión y no verifica que lospaquetes lleguen a su destino ni da garantías de que lleguen en orden. Es usado normalmente paraaplicaciones de streaming (audio, video, etc) o para aplicaciones simples de tipo petición/respuestacomo el servicio DNS.

- DCCP está actualmente en desarrollo. Proporciona semántica de control para flujos TCP, y da alusuario servicio de datagramas UDP.

- RTP es un protocolo de datagramas diseñado para datos en tiempo real como el streaming de audioy video que se monta sobre UDP.

El nivel de Aplicación

Es el nivel que los programas más comunes utilizan para comunicarse con otros a través de una red. Losprocesos de este nivel son aplicaciones específicas que pasan los datos al nivel de aplicación en el formatointerno del programa.

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Estos programas y sus correspondientes protocolos incluyen a HTTP (HyperText Transfer Protocol), FTP(Transferencia de archivos), SMTP (correo electrónico), SSH (login remoto seguro), DNS (Resolución denombres de dominio) y muchos otros.

Una vez que los datos de la aplicación han sido codificados en un protocolo estándar del nivel de aplicaciónson pasados al siguiente nivel de la pila de protocolos TCP/IP.

La dirección de Internet: IP

IPv4 es la versión 4 del Protocolo IP (Internet Protocol), primera versión operativa del protocolo que componela base de Internet.

IPv4 usa direcciones de 32 bits, por lo que permite 232 = 4.294.967.296 direcciones posibles. A causa delenorme crecimiento de Internet y las direcciones que se desperdician, las direcciones IPv4 escasean en laactualidad. Por tanto, ya está disponible y en las primeras fases de implantación la versión IPv6, que seespera termine reemplazando a IPv4.

Una dirección IP se implementa con un número de 32 bits mostrado en cuatro grupos de números decimalesde 8 bits (versión IPv4). Cada uno de esos números puede adoptar cualquier valor en un rango de 0 a 255(expresado en decimal), o de 0 a FF (en hexadecimal) o de 0 a 11111111 (en binario).

Ejemplo de representación de dirección IPv4: 192.16.123.64

Direcciones no utilizadas

El desperdicio de direcciones IPv4 que no se utilizan para nombrar equipos, se debe a varias causas.

El crecimiento de Internet ha sido excesivo respecto a las previsiones iniciales, que asignaron bloques dedirecciones de 16,71 millones de direcciones a países, e incluso a empresas.

Por otro lado, en la mayoría de las redes resulta conveniente dividir la red en subredes, y dentro de cadasubred, la primera y la última dirección no son utilizables. Por ejemplo, si en una subred se quieren conectar80 hosts, se necesita una subred de 128 direcciones por lo que se desperdician las 48 direcciones restantes.

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Tipos de direcciones IPExisten dos tipos de direcciones IP.

Dirección IP pública

Es la dirección con que nos identificamos al conectarnos a otras redes (Internet) y nos la asignanuestro proveedor de acceso a internet (ISP Internet Service Provider). A su vez puede ser de dostipos diferentes:

IP estática: Dirección IP fija asignada, que no varía en cada conexión a Internet.

IP dinámica: El ISP con que se contrata el acceso a Internet nos asigna cada vez una dirección distinta de entre lasque dispone. Esta IP es asignada al equipo que conecta con Internet, entendiéndose como equipo elmódem o router.

Dirección IP privada

Es la dirección IP de cada equipo de nuestra red interna y no tiene por qué coincidir con la pública.Al contrario de lo que ocurre con la IP pública, la IP privada la asignamos nosotros manualmente o deforma automática (mediante DHCP).

Algunos conceptos relacionados con la comunicación IP son:

Máscara de subred:

La máscara de subred forma parte de la dirección IP de un equipo. Se utiliza para identificar cada subredexistente dentro de una red más amplia. El valor de esta dirección está entre 255.0.0.0 y 255.255.255.255y es asignado automáticamente al introducir la dirección IP de nuestro ordenador, en función de la clase ala que pertenezca (A, B o C).

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Puerta de enlace (Gateway):

Es la dirección IP privada del equipo que se conecta a Internet mediante una dirección IP pública.

El rango de esta IP debe ser el mismo que en el resto de la red. Lo habitual es asignar a la puerta de enlaceel valor 1 al último grupo de bits. Las IP más utilizadas por tanto son la 192.168.0.1 y la 192.168.1.1.

Dirección de Servidor DNS

El Sistema de Nombres de Dominio (DNS, Domain Name System) es una base de datos distribuida quealmacena información asociada a nombres de dominio en Internet. El DNS asocia nombres de dominio (porejemplo http://www.elogos.es) a direcciones IP así como la localización de los servidores de correoelectrónico de cada dominio.

Un Servidor de DNS contiene esta base de datos, cada ISP tiene su servidor de DNS asociado aunque podemosutilizar cualquier otro. Normalmente se utilizan dos Servidores de DNS, uno primario y otro secundario parael caso en que uno esté saturado o fuera de servicio.

Sin tener un Servidor de DNS asignado es posible navegar por Internet, pero tendríamos que indicar ladirección IP de la página a la que queremos conectarnos, en vez de utilizar su nombre.

Las tres clases diferentes de direcciones IP se representan mediante cinco rangos de valores:

- Clase A: Son las que en su primer byte tienen un valor comprendido entre 1 y 126, incluyendo ambosvalores. Estas direcciones utilizan únicamente este primer byte para identificar la red, quedando losotros tres bytes disponibles para cada uno de los hosts que pertenezcan a esta misma red. Estosignifica que podrán existir más de 1.6 millones de hosts u ordenadores en cada una de las redes deesta clase.

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- Clase B: Son las que en su primer byte tienen un valor comprendido entre 128 y 191, incluyendoambos valores. Estas direcciones utilizan los dos primeros bytes para identificar la red, usando valoresentre 128.1 y 191.254 (los valores 0 y 255 están reservados para usos especiales) quedando los otrosdos bytes disponibles para cada uno de los hosts que pertenezcan a esta misma red. Esto permitetener 16320 redes con 65024 host en cada una.

- Clase C: En este caso el primer byte tendrá que estar comprendido entre 192 y 223, ambos incluidos.Este tercer tipo de direcciones utiliza los tres primeros bytes para la dirección de la red, con unrango de entre 192.1.1 hasta 223.254.254. Por tanto, solo el último byte queda libre para nombrarlos host conectados a la red, lo cual permite tener cerca de 2 millones de redes con 254 host encada una.

- Clases D y E: Las direcciones de Clase D se usan con fines de multidifusión para enviar los mensajesa más de un dispositivo. Su rango es desde 224.0.0.0 hasta 239.255.235.255. Las direcciones de ClaseE no se pueden utilizar, ya que su uso está reservado para fines experimentales.

La nueva versión de IP (IPng)

El protocolo IPv6 es la última versión de IP (Internet Prococol), diseñada para reemplazar a la versión IPv4actualmente en uso. También recibe el nombre de IPng (Internet Protocol Next Generation)

Está destinado a sustituir a IPv4, cuyo límite en el número de direcciones de red admisibles está empezandoa restringir el crecimiento de Internet y su uso. A día de hoy se calcula que las dos terceras partes de lasdirecciones que ofrece IPv4 están ya asignadas.

IPv4 proporciona 232=4.294.967.296 direcciones de red diferentes. En cambio, IPv6 admite2128=340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456.

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Ver apéndice Características de NAT

Formato de la cabecera.

El tamaño de la cabecera que el protocolo IPv6 añade a los datos es de 320 bits, el doble que en la versión4. Sin embargo, esta nueva cabecera se ha simplificado con respecto a la anterior. Algunos campos se hanretirado y otros se han convertido en opcionales de modo que los routers no tienen que procesar parte de lainformación de la cabecera, hecho que aumenta el rendimiento en la transmisión.

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El formato completo de la cabecera sin las extensiones es el siguiente:

- Versión: Número de versión del protocolo IP, que en este caso contendrá el valor 6. Tamaño: 4 bit.

- Prioridad: Contiene el valor de la prioridad o importancia del paquete que se está enviando conrespecto a otros paquetes provenientes de la misma fuente. Equivalente a TOS en IPv4. Tamaño: 8bit.

- Etiqueta de flujo: Campo que se utiliza para indicar que el paquete requiere un tratamiento especialpor parte de los routers que lo soporten. para permitir tráfico con requisitos de tiempo real. Tamaño:20 bits.

- Longitud: Es la longitud de carga útil (de los datos), que pueden alcanzar hasta 65536 bytes. Tamaño:16 bits.

- Siguiente cabecera: Se utiliza para indicar el protocolo al que corresponde la cabecera que se sitúaa continuación de la actual. El valor de este campo es el mismo que el de protocolo en la versión 4de IP. Tamaño: 8 bit.

- Límite de existencia: Tiene el mismo propósito que el campo de la versión 4, y es un valor quedisminuye en una unidad cada vez que el paquete pasa por un nodo. Tamaño:8 bit.

- Dirección de origen: El número de dirección del host que envía el paquete. Su longitud es cuatroveces mayor que en la versión 4. Tamaño: 128 bit.

- Dirección de destino: Número de dirección de destino, aunque puede no coincidir con la direccióndel host final en algunos casos. Su longitud es cuatro veces mayor que en la versión 4 del protocoloIP. Tamaño: 128 bit.

IPv6 es la segunda versión del protocolo de internet que se ha adoptado para uso general. Previamente sedesarrolló una versión IPv5, pero fue un protocolo experimental orientado al flujo de streaming (ver u oír unarchivo en red sin necesidad de descargarlo previamente) que intentaba soportar voz, video y audio.

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Protocolo ICMP

El Protocolo de Mensajes de Control de Internet (ICMP, Internet Control Message Protocol) es elsubprotocolo de control y notificación de errores del Protocolo de Internet (IP). Se utiliza para indicar queun servicio no está disponible o que un dispositivo no puede ser localizado.

Generalmente no es utilizado directamente por las aplicaciones de usuario en la red. La única excepción sonlas herramientas ping y traceroute, que envían mensajes de petición de ICMP para determinar si un dispositivode red está disponible.

La versión de ICMP para IPv4 se denomina ICMPv4. IPv6 tiene su protocolo equivalente ICMPv6.

Los mensajes ICMP se transmiten como datagramas IP normales, con el campo de cabecera “protocolo” conun valor 1, y comienzan con un campo de 8 bits que define el tipo de mensaje de que se trata.

A continuación viene un campo código, de o bits, que a veces ofrece una descripción del error concreto quese ha producido y después un campo suma de control, de 16 bits, que incluye una suma de verificación deerrores de transmisión. Tras estos campos viene el cuerpo del mensaje, determinado por el contenido delcampo “tipo”. Contienen además los 8 primeros bytes del datagrama que ocasionó el error.

Los mensajes ICMP son construidos en el nivel de capa de red. IP encapsula el mensaje con una nuevacabecera IP para obtener los mensajes de respuesta desde el dispositivo emisor, y transmite el datagramaresultante.

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Cada mensaje ICMP es encapsulado directamente en un solo datagrama IP, lo cual no garantiza su entrega.

Los principales tipos de mensaje ICMP son los siguientes:

Mensajes informativos: Entre estos mensajes hay algunos de suma importancia, como los mensajes de peticiónde ECO (tipo 8) y los de respuesta de Eco (tipo 0). Las peticiones y respuestas de eco se usan en redes paracomprobar si existe una comunicación entre dos host a nivel de capa de red, por lo que nos pueden servirpara identificar fallos en este nivel, ya que verifican si las capas física (cableado), de enlace de datos (tarjetade red) y red (configuración IP) se encuentran en buen estado y configuración.

Mensajes de error.

En el caso de obtener un mensaje ICMP de destino inalcanzable, con campo “tipo” de valor 3, el errorconcreto que se ha producido vendrá dado por el valor del campo “código”, pudiendo presentar los siguientesvalores que se muestran a continuación:

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Este tipo de mensajes se generan cuando el tiempo de vida del datagrama a llegado a cero mientras seencontraba en tránsito hacia el host destino (código=0), o porque, habiendo llegado al destino, el tiempo dereensamblado de los diferentes fragmentos expira antes de que lleguen todos los necesarios (código=1).

Mensajes tipo 5:

Los mensajes de tipo=5 (mensajes de redirección) se suelen enviar cuando, existiendo dos o más routersdiferentes en la misma red, el paquete se envía al router equivocado. En este caso, el router receptordevuelve el datagrama al host origen junto con un mensaje ICMP de redirección, lo que hará que ésteactualice su tabla de enrutamiento y envíe el paquete al siguiente router.

Mensajes tipo 12:

Los mensajes ICMP de tipo= 12 (problemas de parámetros) se originan por ejemplo cuando existe informacióninconsistente en alguno de los campos del datagrama, que hace que sea imposible procesar el mismocorrectamente, cuando se envían datagramas de tamaño incorrecto o cuando falta algún campo obligatorio.

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Protocolo DHCP

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol - Protocolo Configuración Dinámica de Anfitrión) es un protocolode red que permite a los nodos de una red IP obtener automáticamente sus parámetros de configuración.

Es un protocolo tipo cliente/servidor donde un servidor posee una lista de direcciones IP dinámicas y lasasigna según van quedando libres.

Este protocolo provee los parámetros de configuración a los equipos conectados a la red informática con lapila de protocolos TCP/IP (máscara de red, puerta de enlace y otros) y también incluyen mecanismo deasignación de direcciones IP

Sin DHCP, cada dirección IP debe configurarse manualmente en cada equipo y en cada subred. El DHCPpermite al administrador supervisar y distribuir de forma centralizada las direcciones IP.

Métodos de asignación de direcciones IP

- Asignación manual o estática: Asigna una dirección IP a cada máquina concreta.

- Asignación automática: La primera vez que el equipo se conecta a la red, se le asigna una IP, y lamantiene hasta que el propio cliente la libera.

- Asignación dinámica: Permite la reutilización dinámica de las direcciones IP. El administradordetermina un rango de direcciones IP y cada equipo conectado solicita su dirección IP al servidorcuando la tarjeta red se inicializa.

Las implementaciones de DHCP actualizan el DNS asociado con los servidores para reflejar las nuevasdirecciones IP mediante el protocolo RFC 2136. Cuando el DHCP es incapaz de asignar una dirección IP, seejecuta un proceso llamado Automatic Private Internet Protocol Addressing.

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DHCP es el más avanzado de los protocolos de gestión de direcciones IP, aunque también se usan otros comoBOOTP.

El servidor DHCP puede aplicar una configuración opcional a la computadora cliente.

Opciones configurables:

- Dirección del servidor DNS

- Nombre DNS

- Puerta de enlace de la dirección IP

- Dirección de Publicación Masiva (broadcast address)

- Máscara de subred

- Tiempo máximo de espera del ARP (Protocolo de Resolución de Direcciones)

- MTU (Unidad de Transferencia Máxima) para la interfaz

- Servidores NIS (Servicio de Información de Red)

- Dominios NIS

- Servidores NTP (Protocolo de Tiempo de Red)

- Servidor SMTP

- Servidor TFTP

- Nombre del servidor WINS

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Implementaciones de DHCP:

- Microsoft introdujo por primera vez el protocolo DHCP en sus servidores en la versión 3.5 de WindowsNT.

- El Consorcio de Software de Internet (ISC) publicó distribuciones de DHCP para Unix en la versión1.0.0 del ISC DHCP Server.

- Disponemos de un servidor DHCP habilitado en Cisco IOS 12.0 (1999)

- Sun añadió soporte para DHCP a su sistema operativo Solaris en 2001.

Tipos de DHCP

- DHCP Discovery: Al enviar un paquete DHCPDISCOVER, las IP’s de broadcast correspondientes al origeny al destino serán 0.0.0.0 y 255.255.255.255. El servidor DHCP almacenará los campos del paqueteCHADDR (dirección Ethernet origen, MAC) y el que identifica al cliente.

- DHCP Request: Al seleccionar la configuración de los paquetes recibidos de DHCP Offer, el clientesolicita una dirección IP específica que indicó el servidor.

- DHCP Release: Al enviar una petición al servidor DHCP, el cliente, puede liberar su dirección IP y elrouter podrá ser configurado para redireccionar los paquetes a un servidor DHCP de otra subred. Laimplementación cliente crea un paquete UDP con destino 255.255.255.255 que requiere su últimadirección IP conocida, aunque esto ser ignorado por el servidor.

- DHCP Offer: El servidor determina la configuración según el registro CHADDRvbnv, basándose en ladirección del soporte físico de la computadora cliente. El servidor especifica la dirección IP en elregistro YIADDR.

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- DHCP Acknowledge: El servidor DHCP inicia la última fase de la configuración al recibir el mensajeDHCPREQUEST del cliente. Esto implica el reconocimiento DHCPACK del envío de un paquete alcliente, lo que incluye la información de configuración que el cliente pueda solicitar, lo cual completala configuración TCP/IP. El servidor reconoce la solicitud y le envía acuse de recibo al cliente.

- DHCP ACK: El servidor DHCP responde a la DHCPREQUEST con un DHCPACK, completando así el ciclode iniciación. La dirección origen y destino (broadcast) es 255.255.255.255. El campo YIADDR contienela dirección del cliente, y los campos CHADDR y DHCP Client Identifier contienen la dirección físicade la tarjeta de red del cliente, por lo que DHCP identifica el paquete como un ACK.

- DHCP Inform: El cliente envía una petición si necesita más información que la recibida del servidor

- DHCP con el DHCPACK original. Dichas peticiones hacen que el servidor de DHCP no refresque eltiempo de vencimiento de IP en su base de datos.

Protocolo de resolución de direcciones ARP

ARP Address Resolution Protocol (Protocolo de resolución de direcciones).

Es un protocolo de nivel de red responsable de encontrar la dirección hardware (Ethernet MAC) quecorresponde a una determinada dirección IP. Para ello se envía un paquete (ARP request) que contiene ladirección IP y se espera a que alguna máquina responda (ARP reply) con la dirección Ethernet que lecorresponde. ARP permite a la dirección de Internet ser independiente de la dirección Ethernet.

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El protocolo RARP realiza la operación inversa. Se envía un paquete (RARP request) que contiene la direcciónEthernet y se espera a que alguna máquina responda (RARP reply) con la dirección IP que le corresponde

En Ethernet, la capa de enlace trabaja con direcciones físicas. ARP se encarga de traducir las direcciones IPa direcciones MAC. Para ello, el nivel de enlace utiliza las tablas ARP y cada interfaz tiene tanto una direcciónIP como una dirección física MAC.

ARP se puede utilizar en 4 casos:

1. Dos host están en la misma red y uno quiere enviar un paquete a otro.

2. Dos host están en redes diferentes y deben usar un Gateway o un router para comunicarse entre si.

3. Un router necesita enviar un paquete a un host a través de otro router.

4. Un router necesita enviar un paquete a un host de la misma red.

Subnetting y supernetting

Modificar enlace “Proceso de subnetting” y poner “Interpretación de una máscara de subred”

La división en subredes o subnetting nos permite crear múltiples redes, partiendo de una sola dirección IPde clase A, B o C.

Cada dirección IP tiene asociada una mascara de subred, que identifica que parte de la dirección determinala red y subred, y qué parte determina los equipos. En caso de que no queramos crear subredes, usaremoslas mascaras de subred por defecto para cada clase:

Clase A: 255.0.0.0 Clase B: 255.255.0.0 Clase C: 255.255.255.0

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Al realizar una división en subredes, todas las direcciones de se obtengan tendrán la misma mascara desubred. Los ordenadores y los routers utilizan la misma mascara para determinar a que subred pertenecenlas direcciones.

Interpretar una máscara de subred es muy simple.

La máscara 255.255.0.0 indica que todas las direcciones IP que pertenezcan a esa subred deberán tener losmismos valores en los dos primeros octetos de sus IPs, diferenciándose entre si en el tercer y cuarto octeto.

La máscara de subred 255.255.255.0 indica que deben coincidir los tres primeros octetos, pudiendo variarexclusivamente el cuarto dígito de nuestras IPs.

Supongamos las siguientes direcciones como ejemplo: 192.168.3.3 y 192.168.2.3.

Si utilizamos una mascara de subred 255.255.0.0, ambas direcciones pertenecerán a una misma red, pero siutilizamos un mascara 255.255.255.0, el tercer octeto se estará utilizando para dividir en subredes, por loque las direcciones pertenecerán a subredes distintas.

Factores a tener en cuenta

La primera dirección de cada red esta reservada como identificador de dicha red. Del mismo modo, la ultimadirección de cada red también esta reservada para broadcast.

Por tanto, para conocer la cantidad de subredes utilizable debemos elevar al cuadrado la cantidad de bitsde que podamos disponer para definir subredes y restarle 2.

Para conocer la cantidad de equipos que podemos conectar debemos elevar al cuadrado la cantidad de bitsque nos quedan disponibles para equipos y restarle 2.

IMPORTANTE:

El número mínimo de bits para crear subredes es 2.

El número mínimo de bits que deben quedar para equipos es 2.

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Ejemplos de subnetting con redes tipo B

(Mascara de subred. : 255.255.0.0)

a. Dirección IP: 192.168.0.0/21

Elegimos la máscara 255.255.248.0 para nuestra subred.

Convertimos a binario 248 y nos da 11111000, luego la máscara queda:

255.255.11111000.00000000

Subredes posibles: 25 bits - 2 = 30 (5 bits iguales a 1 en la máscara)

Equipos por Subred: 211 bits - 2 = 2046 (11 bits iguales a 0 en la máscara)

Rango de las Redes: 23 bits = 8 (3 bits iguales a 0 en el tercer octeto)

Tomando los bits restantes del octeto que pertenece al Host_ID, nos quedan los rangos:

192.168.0.0/21

192.168.8.0/21

192.168.16.0/21...248.

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b. Dirección IP: 192.168.0.0/23

Elegimos la máscara 255.255.254.0 para nuestra subred.

Convertimos a binario 254 y nos da 11111110, luego la máscara queda:

255.255.11111110.00000000

Subredes posibles: 27 bits - 2 = 126 (7 bits iguales a 1 en la máscara)

Equipos por Subred: 29 bits - 2 = 510 (9 bits iguales a 0 en la máscara)

Rango de las Redes: 21 = 2 (1 bits igual a 0 en el tercer octeto)

Tomando los bits restantes del octeto que pertenece al Host_ID, nos quedan los rangos.

192.168.0.0/21

192.168.2.0/21

192.168.4.0/21...127.

¿Cómo saber si una dirección IP es una red o una subred?

Para determinar si una dirección IP es una red hay que comparar la dirección IP con la mascara de red pordefecto de la clase a la que pertenece, y observar si el campo Host_ID (último byte) esta libre (es igual a 0).

Ejemplo:

Mascara Clase C por defecto: 255.255.255.0

a. 192.168.20.64/28: 255.255.255.240 ES SUBRED.

b. 192.168.20.0/24: 255.255.255.0 ES RED.

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APENDICE

Network Address Translation

NAT (Network Address Translation, Traducción de Dirección de Red) es un mecanismo utilizado paraintercambiar información entre dos redes cuyas asignación de direcciones IP es incompatible. Consiste enconvertir en tiempo real las direcciones incluídas en los paquetes de información.

Funcionamiento

El protocolo TCP/IP puede generar varias conexiones simultáneas con dispositivos remotos. Para ello, en lacabecera de un paquete IP existen campos en los que se indica su dirección origen y de destino con susrespectivos puertos, lo cual define una única conexión.

El procedimiento NAT cambia la dirección origen en cada paquete de salida. Estas traducciones de direcciónse almacenan en una tabla, para recordar qué dirección le corresponde a cada dispositivo cliente y así saberdonde enviar los paquetes de respuesta. Si un paquete que intenta ingresar a la red interna no existe en latabla de traducciones, es descartado.

Por tanto, se puede establecer en la tabla que en una determinada dirección se pueda acceder a undeterminado dispositivo, como por ejemplo un servidor web, lo que se denomina NAT inverso o DNAT(Destination NAT).

Las diferentes formas de uso de NAT son:

- Estático (SNAT) Una dirección IP privada se traduce a una dirección IP pública que es siempre lamisma. Esto le permite a un host tener una dirección IP de red privada y ser visible en Internet.

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- Dinámico: Una dirección IP privada se asocia a una IP pública basándose en una tabla de direccionesde IP públicas. El router NAT mantendrá una tabla de direcciones IP registradas, y cuando una IPprivada requiera acceso a Internet, el router elegirá una dirección IP de la tabla que no esté siendousada por otra IP privada.

- Esto enmascara la configuración interna de una red privada, lo que dificulta el acceso a los hostsexternos.

- Sobrecarga: La forma más utilizada de NAT es una versión del NAT dinámico, que toma múltiplesdirecciones IP privadas generadas mediante DHCP y las traduce a una única dirección públicautilizando diferentes puertos.

- Esto se conoce también como PAT (Port Address Translation - Traducción de Direcciones por Puerto),NAT de única dirección o NAT multiplexado a nivel de puerto.

- Solapamiento: Cuando las direcciones IP utilizadas en la red privada son direcciones IP públicas enuso en otra red, el router posee una tabla de traducciones en donde se especifica su equivalencia conuna única dirección IP pública.

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