Este documento explica los conceptos básicos de las comunicaciones IP. Define la arquitectura TCP/IP y sus cinco niveles, incluyendo los protocolos clave como IP, TCP y UDP. También describe los conceptos de direcciones IP, como las direcciones públicas y privadas, y los tipos de direcciones como estáticas y dinámicas. Finalmente, cubre temas como máscaras de subred, puertas de enlace y servidores DNS.

1. COMUNICACIONES
IP

2. Comunicaciones IP
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 del
gobierno de EE.UU), y con la expansión de Intenet se ha convertido en una de las arquitecturas de redes más
difundidas.
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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3. Comunicaciones IP
El datagrama es la unidad de transferencia utilizada por este protocolo, también conocida como datagrama
Internet 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 por
cinco niveles:
Nivel 1: Físico
Nivel 2: Acceso a red (Enlace de datos)
Nivel 3: Internet (Red)
Nivel 4: Transporte
Nivel 5: Aplicación
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4. Comunicaciones IP
Nivel 1: Nivel Físico o de Hardware:
Es el nivel responsable del acceso de las entidades pertenecientes al nivel de red, al medio físico de
interconexión. 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. Acepta
datagramas IP y les añade una cabecera de información de control para su transmisión a través de la red. A
la 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 de
transporte y les añade una cabecera, obteniendo así un datagrama IP o paquete.
- Posteriormente, enruta estos datagramas usando un algoritmo y una tabla de enrutamiento para
saber si envía el datagrama a su propia red o lo pasa a un router contiguo.
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5. Comunicaciones IP
No se realiza control de errores, por lo que si un datagrama se pierde, el encargado de su recuperación será
el protocolo TCP del nivel de transporte. Si la aplicación está montada sobre UDP, serán sus mecanismos
quienes 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 dos
protocolos:
- 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 a
las que añaden cabeceras de información de control. Estas cabeceras incluyen información que identifica de
forma 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, y
datagrama 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 o
corrupción en sus datos.
- Control de errores lógicos: detección y recuperación de segmentos perdidos, desordenados y
duplicados.
- Control de flujo entre entidades TCP para sincronizar la velocidad a la que un equipo transmite y el
otro recibe y almacena.
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6. Comunicaciones IP
Si el servicio ofrecido por el nivel de transporte es no orientado a conexión (UDP), cada datagrama UDP se
trata como una unidad independiente y se envía aisladamente de las demás. Por tanto, no se mantiene
ningún 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 cabecera
de información de control y en ocasiones también contienen datos de usuario. Este nivel también se ocupa
de 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 la
arquitectura de comunicaciones.
Supongamos que queremos comunicar entre sí dos equipos conectados a redes de diferentes tecnologías a
través de un router: el interfaz de red del router se encargará de realizar las conversiones, extrayendo y
encapsulando el contenido del campo de datos de una trama a otra, de forma que eliminan las cabeceras de
las tramas de una red y añade las de la otra.
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7. Comunicaciones IP
Observación:
En un router (exceptuando el caso en que se realice NAT, que estudiaremos posteriormente), las únicas
funciones de comunicaciones realizadas son hasta el nivel de Internet o nivel de Red ya que en un dispositivo
intermedio no se ejecutan procesos de usuario.
Del mismo modo, a partir del nivel de transporte todas las comunicaciones son extremo a extremo ya que
no 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, y
después transmite los datos a niveles superiores; cada uno de esos protocolos es identificado un número de
protocolo 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 protocolos
de 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, que
proporciona 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 conexión
puede ser representada por múltiples direcciones IP. Fue desarrollado inicialmente para aplicaciones
telefónicas.
- UDP (protocolo IP número 17) es un protocolo de datagramas sin conexión y no verifica que los
paquetes lleguen a su destino ni da garantías de que lleguen en orden. Es usado normalmente para
aplicaciones de streaming (audio, video, etc) o para aplicaciones simples de tipo petición/respuesta
como el servicio DNS.
- DCCP está actualmente en desarrollo. Proporciona semántica de control para flujos TCP, y da al
usuario servicio de datagramas UDP.
- RTP es un protocolo de datagramas diseñado para datos en tiempo real como el streaming de audio
y 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. Los
procesos de este nivel son aplicaciones específicas que pasan los datos al nivel de aplicación en el formato
interno del programa.
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9. Comunicaciones IP
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 de
nombres de dominio) y muchos otros.
Una vez que los datos de la aplicación han sido codificados en un protocolo estándar del nivel de aplicación
son 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 compone
la base de Internet.
IPv4 usa direcciones de 32 bits, por lo que permite 232 = 4.294.967.296 direcciones posibles. A causa del
enorme crecimiento de Internet y las direcciones que se desperdician, las direcciones IPv4 escasean en la
actualidad. Por tanto, ya está disponible y en las primeras fases de implantación la versión IPv6, que se
espera termine reemplazando a IPv4.
Una dirección IP se implementa con un número de 32 bits mostrado en cuatro grupos de números decimales
de 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 de
direcciones 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 cada
subred, la primera y la última dirección no son utilizables. Por ejemplo, si en una subred se quieren conectar
80 hosts, se necesita una subred de 128 direcciones por lo que se desperdician las 48 direcciones restantes.
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Tipos de direcciones IP
Existen dos tipos de direcciones IP.
Dirección IP pública
Es la dirección con que nos identificamos al conectarnos a otras redes (Internet) y nos la asigna
nuestro proveedor de acceso a internet (ISP Internet Service Provider). A su vez puede ser de dos
tipos 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 las
que dispone. Esta IP es asignada al equipo que conecta con Internet, entendiéndose como equipo el
módem 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 de
forma 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 subred
existente dentro de una red más amplia. El valor de esta dirección está entre 255.0.0.0 y 255.255.255.255
y es asignado automáticamente al introducir la dirección IP de nuestro ordenador, en función de la clase a
la 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 enlace
el 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 que
almacena información asociada a nombres de dominio en Internet. El DNS asocia nombres de dominio (por
ejemplo http://www.elogos.es) a direcciones IP así como la localización de los servidores de correo
electrónico de cada dominio.
Un Servidor de DNS contiene esta base de datos, cada ISP tiene su servidor de DNS asociado aunque podemos
utilizar cualquier otro. Normalmente se utilizan dos Servidores de DNS, uno primario y otro secundario para
el 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 la
dirección 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 ambos
valores. Estas direcciones utilizan únicamente este primer byte para identificar la red, quedando los
otros tres bytes disponibles para cada uno de los hosts que pertenezcan a esta misma red. Esto
significa que podrán existir más de 1.6 millones de hosts u ordenadores en cada una de las redes de
esta clase.
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- Clase B: Son las que en su primer byte tienen un valor comprendido entre 128 y 191, incluyendo
ambos valores. Estas direcciones utilizan los dos primeros bytes para identificar la red, usando valores
entre 128.1 y 191.254 (los valores 0 y 255 están reservados para usos especiales) quedando los otros
dos bytes disponibles para cada uno de los hosts que pertenezcan a esta misma red. Esto permite
tener 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 un
rango de entre 192.1.1 hasta 223.254.254. Por tanto, solo el último byte queda libre para nombrar
los host conectados a la red, lo cual permite tener cerca de 2 millones de redes con 254 host en
cada una.
- Clases D y E: Las direcciones de Clase D se usan con fines de multidifusión para enviar los mensajes
a más de un dispositivo. Su rango es desde 224.0.0.0 hasta 239.255.235.255. Las direcciones de Clase
E 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 IPv4
actualmente 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 empezando
a restringir el crecimiento de Internet y su uso. A día de hoy se calcula que las dos terceras partes de las
direcciones que ofrece IPv4 están ya asignadas.
IPv4 proporciona 232=4.294.967.296 direcciones de red diferentes. En cambio, IPv6 admite
2128=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 versión
4. Sin embargo, esta nueva cabecera se ha simplificado con respecto a la anterior. Algunos campos se han
retirado y otros se han convertido en opcionales de modo que los routers no tienen que procesar parte de la
información 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 con
respecto a otros paquetes provenientes de la misma fuente. Equivalente a TOS en IPv4. Tamaño: 8
bit.
- Etiqueta de flujo: Campo que se utiliza para indicar que el paquete requiere un tratamiento especial
por 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 sitúa
a continuación de la actual. El valor de este campo es el mismo que el de protocolo en la versión 4
de IP. Tamaño: 8 bit.
- Límite de existencia: Tiene el mismo propósito que el campo de la versión 4, y es un valor que
disminuye 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 cuatro
veces mayor que en la versión 4. Tamaño: 128 bit.
- Dirección de destino: Número de dirección de destino, aunque puede no coincidir con la dirección
del host final en algunos casos. Su longitud es cuatro veces mayor que en la versión 4 del protocolo
IP. Tamaño: 128 bit.
IPv6 es la segunda versión del protocolo de internet que se ha adoptado para uso general. Previamente se
desarrolló una versión IPv5, pero fue un protocolo experimental orientado al flujo de streaming (ver u oír un
archivo 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 el
subprotocolo de control y notificación de errores del Protocolo de Internet (IP). Se utiliza para indicar que
un 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 son
las herramientas ping y traceroute, que envían mensajes de petición de ICMP para determinar si un dispositivo
de 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” con
un 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 que
se ha producido y después un campo suma de control, de 16 bits, que incluye una suma de verificación de
errores de transmisión. Tras estos campos viene el cuerpo del mensaje, determinado por el contenido del
campo “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 nueva
cabecera IP para obtener los mensajes de respuesta desde el dispositivo emisor, y transmite el datagrama
resultante.
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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 petición
de ECO (tipo 8) y los de respuesta de Eco (tipo 0). Las peticiones y respuestas de eco se usan en redes para
comprobar si existe una comunicación entre dos host a nivel de capa de red, por lo que nos pueden servir
para identificar fallos en este nivel, ya que verifican si las capas física (cableado), de enlace de datos (tarjeta
de 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 error
concreto que se ha producido vendrá dado por el valor del campo “código”, pudiendo presentar los siguientes
valores 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 se
encontraba en tránsito hacia el host destino (código=0), o porque, habiendo llegado al destino, el tiempo de
reensamblado 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 routers
diferentes en la misma red, el paquete se envía al router equivocado. En este caso, el router receptor
devuelve el datagrama al host origen junto con un mensaje ICMP de redirección, lo que hará que éste
actualice 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 información
inconsistente en alguno de los campos del datagrama, que hace que sea imposible procesar el mismo
correctamente, 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 protocolo
de 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 las
asigna según van quedando libres.
Este protocolo provee los parámetros de configuración a los equipos conectados a la red informática con la
pila de protocolos TCP/IP (máscara de red, puerta de enlace y otros) y también incluyen mecanismo de
asignación de direcciones IP
Sin DHCP, cada dirección IP debe configurarse manualmente en cada equipo y en cada subred. El DHCP
permite 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 la
mantiene hasta que el propio cliente la libera.
- Asignación dinámica: Permite la reutilización dinámica de las direcciones IP. El administrador
determina un rango de direcciones IP y cada equipo conectado solicita su dirección IP al servidor
cuando la tarjeta red se inicializa.
Las implementaciones de DHCP actualizan el DNS asociado con los servidores para reflejar las nuevas
direcciones IP mediante el protocolo RFC 2136. Cuando el DHCP es incapaz de asignar una dirección IP, se
ejecuta 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 como
BOOTP.
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 Windows
NT.
- El Consorcio de Software de Internet (ISC) publicó distribuciones de DHCP para Unix en la versión
1.0.0 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 origen
y al destino serán 0.0.0.0 y 255.255.255.255. El servidor DHCP almacenará los campos del paquete
CHADDR (dirección Ethernet origen, MAC) y el que identifica al cliente.
- DHCP Request: Al seleccionar la configuración de los paquetes recibidos de DHCP Offer, el cliente
solicita 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 el
router podrá ser configurado para redireccionar los paquetes a un servidor DHCP de otra subred. La
implementación cliente crea un paquete UDP con destino 255.255.255.255 que requiere su última
dirección IP conocida, aunque esto ser ignorado por el servidor.
- DHCP Offer: El servidor determina la configuración según el registro CHADDRvbnv, basándose en la
dirección del soporte físico de la computadora cliente. El servidor especifica la dirección IP en el
registro YIADDR.
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- DHCP Acknowledge: El servidor DHCP inicia la última fase de la configuración al recibir el mensaje
DHCPREQUEST del cliente. Esto implica el reconocimiento DHCPACK del envío de un paquete al
cliente, lo que incluye la información de configuración que el cliente pueda solicitar, lo cual completa
la 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 ciclo
de iniciación. La dirección origen y destino (broadcast) es 255.255.255.255. El campo YIADDR contiene
la dirección del cliente, y los campos CHADDR y DHCP Client Identifier contienen la dirección física
de 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 el
tiempo 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) que
corresponde a una determinada dirección IP. Para ello se envía un paquete (ARP request) que contiene la
dirección IP y se espera a que alguna máquina responda (ARP reply) con la dirección Ethernet que le
corresponde. 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 dirección
Ethernet 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 IP
a direcciones MAC. Para ello, el nivel de enlace utiliza las tablas ARP y cada interfaz tiene tanto una dirección
IP 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 IP
de clase A, B o C.
Cada dirección IP tiene asociada una mascara de subred, que identifica que parte de la dirección determina
la red y subred, y qué parte determina los equipos. En caso de que no queramos crear subredes, usaremos
las 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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23. Comunicaciones IP
Al realizar una división en subredes, todas las direcciones de se obtengan tendrán la misma mascara de
subred. Los ordenadores y los routers utilizan la misma mascara para determinar a que subred pertenecen
las 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 los
mismos 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 variar
exclusivamente 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 si
utilizamos un mascara 255.255.255.0, el tercer octeto se estará utilizando para dividir en subredes, por lo
que 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 ultima
dirección de cada red también esta reservada para broadcast.
Por tanto, para conocer la cantidad de subredes utilizable debemos elevar al cuadrado la cantidad de bits
de 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 bits
que 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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24. Comunicaciones IP
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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25. Comunicaciones IP
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 por
defecto 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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26. Comunicaciones IP
APENDICE
Network Address Translation
NAT (Network Address Translation, Traducción de Dirección de Red) es un mecanismo utilizado para
intercambiar información entre dos redes cuyas asignación de direcciones IP es incompatible. Consiste en
convertir 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 la
cabecera de un paquete IP existen campos en los que se indica su dirección origen y de destino con sus
respectivos puertos, lo cual define una única conexión.
El procedimiento NAT cambia la dirección origen en cada paquete de salida. Estas traducciones de dirección
se almacenan en una tabla, para recordar qué dirección le corresponde a cada dispositivo cliente y así saber
donde enviar los paquetes de respuesta. Si un paquete que intenta ingresar a la red interna no existe en la
tabla de traducciones, es descartado.
Por tanto, se puede establecer en la tabla que en una determinada dirección se pueda acceder a un
determinado 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 la
misma. Esto le permite a un host tener una dirección IP de red privada y ser visible en Internet.
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27. Comunicaciones IP
- Dinámico: Una dirección IP privada se asocia a una IP pública basándose en una tabla de direcciones
de IP públicas. El router NAT mantendrá una tabla de direcciones IP registradas, y cuando una IP
privada requiera acceso a Internet, el router elegirá una dirección IP de la tabla que no esté siendo
usada por otra IP privada.
- Esto enmascara la configuración interna de una red privada, lo que dificulta el acceso a los hosts
externos.
- Sobrecarga: La forma más utilizada de NAT es una versión del NAT dinámico, que toma múltiples
direcciones IP privadas generadas mediante DHCP y las traduce a una única dirección pública
utilizando 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 en
uso en otra red, el router posee una tabla de traducciones en donde se especifica su equivalencia con
una única dirección IP pública.
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