1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ
MATERIA: FUNDAMENTOS DE REDES
DOCENTE: MC. SUSANA MÓNICA ROMÁN NAJERA
TEMA 3: CAPA DE RED Y DIRECCIONAMIENTO DE LA RED: IPV4
ACTIVIDAD 1: TRABAJO DE INVESTIGACION (IPV4)
ALUMNO: MARÍA ASUNCIÓN MORENO MENDOZA
CARRERA: ING. EN TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LAS
COMUNICACIONES
SALINA CRUZ, OAXACA A 07 DE NOVIEMBRE DEL 2017
3. INTRODUCCIÓN
Las redes han ido más allá que la interacción entre dos o más
computadoras, ya que han revolucionado las comunicaciones donde la
difusión de la información no es lo único que se puede realizar sino
además se ha aprovechado esta tecnología para proveer servicios ,
que pueden ser bancarios, educativos, de telefonía, entretenimiento,
un sin fin de posibilidades que existen en el aprovechamiento de esta
tecnología y se ha venido adaptando a las nuevas necesidades.
La evolución tecnológica al protocolo base del funcionamiento de
Internet, el protocolo IP hoy en día necesita de una actualización para
poder soportar no sólo el crecimiento de usuarios, sino el mayor uso
de los servicios de red.
4. QUÉ ES IPv4
Internet Protocol (o Protocolo de Internet), según el MODELO OSI es un protocolo
de comunicación de datos perteneciente a la Capa de Red, su funcionalidad radica
en el uso bidireccional de comunicación para llevar datos a través de redes físicas
enlazadas usando un protocolo no orientado a conexiona.
IPv4 es la cuarta versión de este protocolo, pero la primera que ha sido
implementada de forma extensiva. Es el protocolo que mayormente se usa en la
Capa de Red del Modelo TCP/IP para conexiones a Internet.
Propósito general:
Proveer una dirección única a cada sistema para que cuando una computadora o
equipo con la posibilidad de manejar IP’s pueda identificar a otro equipo, porque
no solo las computadoras tienen la capacidad para ser configuradas con una
dirección IP, también puede ser configurado una impresora de red, un servidor, un
teléfono ip, etc.
FUNCIONAMIENTO ORIGINAL
IPv4 no ha cambiado desde su concepción en un detalle: Su formato de dirección,
consta de 32 bits para poder identificar a un dispositivo dentro de la red de redes
(Internet, aunque esa expresión solo delata que me gusta el cocol), con esos 32
bits estamos hablando de un total de 4,294,967,296 direcciones.
Este número actualmente es pequeño pero en aquel entonces era enorme
y para poder facilitar la repartición de esas direcciones se manejó un concepto
denominado “Classful” que estaba basado en identificar a la clase a la que
pertenecía un bloque a partir de los bits más altos.
Classles – CIDR y VLSM
Un gran problema que se tenía, era modificar algo sin dejarlo irreconocible. En
telecomunicaciones eso significa que aquello que se envía con un tamaño fijo y
con cierto orden significa que no puede cambiar o dejara de ser lo que era.
Entonces el problema residía en como poder introducir un elemento que nos
permitiera una mejor distribución de los bloques de direcciones sin alterar el
mensaje a enviar. El diseño original no había dejado espacio para tal componente
ya que la decisión se tomaba con los primeros bits.
La solución vino siendo introducida con CIDR (classless interdomain
routing) con el cual apareció un nuevo campo de 32 bis denominado mascara de
sub-red (Subnet mask) que actualmente también se le denomina prefijo.
Obviamente, estos nuevos 32 bits no pueden ser introducidos al encabezado
existente de IPv4 así que se manejan en los dispositivos finales e intermediarios.
Con CIDR se puedo rehacer el diseño de bloques haciendo más eficiente la
asignación de los mismos.
5. Una dirección de red con su máscara eran otorgadas por el representante
de Internet a una institución (el ISP al cliente en el nivel más bajo) y la institución
entonces podría crear su propio sistema de subredes modificando la máscara para
cada uno de ellas.
Máscaras y prefijos
Todo se maneja con un nuevo campo de 32 bits que representa una máscara, el
objetivo de esta mascara es identificar que porciones de la red pertenecen a la
red y cuales a los nodos. El método es endiabladamente sencillo: Un AND lógico
entre la máscara y la dirección.
Se tienen dos posibles valores en un símbolo binario. Normalmente lo
representamos como “0” y “1” (true y false es otro clásico). Si tenemos A y B
siendo ambos binarios y ejecutamos un AND lógico tenemos los siguientes
posibles resultados: 0 y 1. Solo es 1 si tanto A y B son 1.
Con la descripción del AND lógico entonces viene la importancia de la sub-
mascara, se van levantando los bits más significativos hacia los menos
significativos de tal forma que la porción de red quede representado por bits con
valor de “1” y los de host con valor de “0”. Así se compara por ejemplo la dirección
que tiene la máquina contra su máscara para que el mismo host pueda detectar
cuál es su dirección de red.
Un ejemplo: Tenemos un host con la dirección: 10.127.127.127 y una sub-
mascara de 255.255.0.0 y se desea comunicarse con el host 10.128.127.128.
Aplicando el AND lógico en su dirección y su máscara descubre que pertenece a
la sub-red 10.127.0.0 y que destino está en la red 10.128.0.0 por lo tanto debe de
enviar el paquete hacia su Gateway (Si tiene uno configurado) o descartar el
mensaje por no ser posible de entregarlo.
Finalmente, existe una notación decimal para representar la máscara y se le
suele referir como “prefijo”. Esta es la nomenclatura que se intenta utilizar hoy en
día más que la palabra “mascara”. Por ejemplo, en el caso anterior de la dirección
10.127.127.127 su prefijo sería 16, ya que tiene 16 bits de mascara habilitado, de
tal forma la sintaxis de la dirección es: 10.127.127.127/16.
Funcionamiento de la máscara de subred
La máscara de subred sirve para identificar qué parte de una dirección IP hace
referencia a la subred a la que pertenece.
Una explicación más detallada empieza por saber un poco más acerca de
detalles sobre redes IP. Primero de todo que es una dirección IP. Una dirección IP
identifica una interfaz de red que utiliza el protocolo IP. Debe ser única dentro de
dicha red. El protocolo IP tiene diferentes versiones basadas en estándares de la
IETF[1]. La versión más usada en la actualidad es IPv4, basada en el estándar de
6. la IETF RFC 791[2]de 1981. Actualmente, por diversos motivos se está migrando
a IPv6 basado en el estándar de la IETF RFC 3513[3], que actualiza y hace
obsoletos otros que tienen origen en 1998. Las redes IPv4 y IPv6 son
incompatibles entre ellas de por sí, aunque hay técnicas para que convivan entre
ellas.
Voy a usar ejemplos del estándar IPv4, pero los conceptos aplican a
cualquiera de ellos. En IPv4 las direcciones IP tienen 32 bits[4], esto ofrece un
máximo de 4.294.967.296 (2^32) direcciones diferentes. La notación más usada
para direcciones IP es la punto-decimal, que permite una representación concisa y
fácil de recordar para las personas. En esta notación se dividen los 32 bits de la
dirección en 4 grupos de 1 byte (octeto) cada uno, separados por puntos y con
base decimal.
ESTRUCTURA DEL ENCABEZADO
En el encabezado de IPv4, el contenido de los datos suelen ser protocolos de nivel
superior o del mismo nivel que IP (ICMP la mayoría de los casos).
A continuación un breve listado de estos campos.
Version – Indica la versión del encabezado IP. Para IPv4 siempre será 4 (Si
el paquete no inicia con esto, simplemente se trata de otro protocolo).
IHL (Header Lenght) – Ya que el encabezado puede omitir “Options” este
campo se encarga de avisar de antemano tal cosa. Esto es para que se
pueda identificar a partir de cual byte empiezan los datos.
Type of service - Utilizado para indicar la prioridad, actualmente tiene
importancia para los servicios de Qos (Quality of Service).
Identification – Utilizado para identificar los fragmentos de paquetes IP
originales (cuando el paquete solo es ese ).
Flag – 3 banderas para poder identificar ciertos servicios o señales, por
ejemplo: Indicar que el paquete no se puede desfragmentar o indicar si es
el ultimo paquete fragmentado del original.
Fragment Offset – Es una ventana para identificar el orden de los
fragmentos del paquete original.
Time to Live (TTL) - Este campo es un salvavidas, el objetivo es que si por
alguna razón la red esta mal diseñada o existen problemas y el mensaje
esta vagando o incluso duplicándose, cuando el contador llegue a cero
(solo tocado por dispositivos intermedios de capa red) el mensaje es
descartado.
Protocol - Notifica que tipo de protocolo es el que se encuentra en los
datos. ICMP, TCP y UDP son de los más usuales.
Header Checksum -Es un salvavidas para garantizar que el paquete (Su
encabezado) llego intrigo. Se debe de entender que no valida los datos,
solo el contenido del header.
Options – Se pensó para poder ampliar las opciones de IPv4, actualmente
es casi un desperdicio.
7. Total Lenght – Indica el total del tamaño del paquete, este dato incluye el
área de Datos.
CLASES
Clase A
La dirección Clase A se diseñó para admitir redes de tamaño extremadamente
grande, de más de 16 millones de direcciones de host disponibles.
Las direcciones IP Clase A utilizan sólo el primer octeto para indicar la
dirección de la red. Los tres octetos restantes son para las direcciones host.
El primer bit de la dirección Clase A siempre es 0. Con dicho primer bit, que
es un 0, el menor número que se puede representar es 00000000, 0 decimal.
El valor más alto que se puede representar es 01111111, 127 decimal.
Estos números 0 y 127 quedan reservados y no se pueden utilizar como
direcciones de red. Cualquier dirección que comience con un valor entre 1 y 126
en el primer octeto es una dirección Clase A.
La red 127.0.0.0 se reserva para las pruebas de loopback. Los Routers o
las maquinas locales pueden utilizar esta dirección para enviar paquetes
nuevamente hacia ellos mismos. Por lo tanto, no se puede asignar este número a
una red.
Clase B
La dirección Clase B se diseñó para cumplir las necesidades de redes de tamaño
moderado a grande. Una dirección IP Clase B utiliza los primeros dos de los
cuatro octetos para indicar la dirección de la red. Los dos octetos restantes
especifican las direcciones del host.
Los primeros dos bits del primer octeto de la dirección Clase B siempre son
10. Los seis bits restantes pueden poblarse con unos o ceros. Por lo tanto, el
menor número que puede representarse en una dirección Clase B es 10000000,
128 decimal. El número más alto que puede representarse es 10111111, 191
decimal. Cualquier dirección que comience con un valor entre 128 y 191 en el
primer octeto es una dirección Clase B.
El espacio de direccionamiento Clase C es el que se utiliza más
frecuentemente en las clases de direcciones originales. Este espacio de
direccionamiento tiene el propósito de admitir redes pequeñas con un máximo de
254 hosts.
8. Clase C
El espacio de direccionamiento Clase C es el que se utiliza más frecuentemente
en las clases de direcciones originales. Este espacio de direccionamiento tiene el
propósito de admitir redes pequeñas con un máximo de 254 hosts.
Una dirección Clase C comienza con el binario 110. Por lo tanto, el menor
número que puede representarse es 11000000, 192 decimal. El número más alto
que puede representarse es 11011111, 223 decimal. Si una dirección contiene un
número entre 192 y 223 en el primer octeto, es una dirección de Clase C.
Clase D
La dirección Clase D se creó para permitir multicast en una dirección IP. Una
dirección multicast es una dirección exclusiva de red que dirige los paquetes con
esa dirección destino hacia grupos predefinidos de direcciones IP. Por lo tanto,
una sola estación puede transmitir de forma simultánea una sola corriente de
datos a múltiples receptores.
El espacio de direccionamiento Clase D, en forma similar a otros espacios
de direccionamiento, se encuentra limitado matemáticamente. Los primeros cuatro
bits de una dirección Clase D deben ser 1110. Por lo tanto, el primer rango de
octeto para las direcciones Clase D es 11100000 a 11101111, o 224 a 239. Una
dirección IP que comienza con un valor entre 224 y 239 en el primer octeto es una
dirección Clase D.
9. CONCLUSIONES
Internet ofrece la posibilidad de que cualquier persona pueda compartir infinidad
de información, intercambiar ideas, investigar y crear, pero para llegar a este punto
en el que todos podemos tener acceso a esta enorme red, tuvieron que pasar
varios años y la tecnología tuvo que evolucionar, esta evolución continuará con el
cambio de IPv4 a IPv6 es fundamental para nuestra sociedad entender esta
evolución y los medios existentes para realizarla.
10. FUENTES CONSULTADAS:
Quora. “¿Para qué sirve la máscara de subred y cómo funciona?”. Consultado el 7
de Noviembre. Disponible en: https://es.quora.com/Para-qu%C3%A9-sirve-la-
m%C3%A1scara-de-subred-y-c%C3%B3mo-funciona
Timeslide. “IPv4 - Encabezado y estructura”. Consultado el 7 de Noviembre.
Disponible en: https://rfuentess.blogspot.mx/2012/01/ipv4-encabezado-y-
estructura.html
Todo sobre redes. “Direccionamiento IPv4”. Consultado el 7 de Noviembre.
Disponible en:
https://redesinformaticas.wordpress.com/2009/02/11/direccionamiento-ipv4/
Conceptos. “¿Qué es IPv40?”. Consultado el 7 de Noviembre. Disponible en:
https://10conceptos.com/que-es-ipv4/
