TIPOS DE DIRECCIONES EN UNA RED IPv4
Dirección de red: la dirección en la que se hace referencia a la red. Dirección de broadcast: una dirección especial utilizada para enviar datos a todos los hosts de la red.
Direcciones host: las direcciones asignadas a los dispositivos finales de la red.
Dirección de red La dirección de red es una manera estándar de hacer referencia a una red. Por ejemplo: se podría hacer referencia a la red de la figura como "red 10.0.0.0". Ésta es una manera mucho más conveniente y descriptiva de referirse a la red que utilizando un término como "la primera red". Todos los hosts de la red 10.0.0.0 tendrán los mismos bits de red.
Dentro del rango de dirección IPv4 de una red, la dirección más baja se reserva para la dirección de red. Esta dirección tiene un 0 para cada bit de host en la porción de host de la dirección.
Dirección de broadcast La dirección de broadcast IPv4 es una dirección especial para cada red que permite la comunicación a todos los host en esa red. Para enviar datos a todos los hosts de una red, un host puede enviar un solo paquete dirigido a la dirección de broadcast de la red.
La dirección de broadcast utiliza la dirección más alta en el rango de la red. Ésta es la dirección en la cual los bits de la porción de host son todos 1. Para la red 10.0.0.0 con 24 bits de red, la dirección de broadcast sería 10.0.0.255. A esta dirección se la conoce como broadcast dirigido.
Direcciones host Como se describe anteriormente, cada dispositivo final requiere una dirección única para enviar un paquete a dicho host. En las direcciones IPv4, se asignan los valores entre la dirección de red y la dirección de broadcast a los dispositivos en dicha red.
CÁLCULOS DE DIRECCIONES HOST, DE
RED Y DE BROADCAST
En el primer cuadro, se encuentra la representación de la dirección de red. Con un prefijo de 25 bits, los últimos 7 bits son bits de host. Para representar la dirección de red, todos estos bits de host son "0". Esto hace que el último octeto de la dirección sea 0. De esta forma, la dirección de red es 172.16.20.0 /25. En el segundo cuadro, se observa el cálculo de la dirección host más baja. Ésta es siempre un número mayor que la dirección de red. En este caso, el último de los siete bits de host se convierte en "1". Con el bit más bajo en la dirección host establecido en 1, la dirección host más baja es 172.16.20.1. El tercer cuadro muestra el cálculo de la dirección de broadcast de la red. Por lo tanto, los siete bits de host utilizados en esta red son todos "1". A partir del cálculo, se obtiene 127 en el último octeto. Esto produce una dirección de broadcast de 172.16.20.127. El cuarto cuadro representa el cálculo de la dirección host más alta. La dirección host más alta de una red es siempre un número menor que la dirección de broadcast. Esto significa que el bit más bajo del host es un '0' y todos los otros bits '1'. Como se observa, esto hace que la dirección host más alta de la red sea 172.16.20.126.
UNICAST, BROADCAST, MULTICAST: TIPOS DE COMUNICACIÓN En una red IPv4, los hosts pueden comunicarse de tres maneras diferentes: Unicast: el proceso por el cual se envía un paquete de un host a un host individual. Broadcast: el proceso por el cual se envía un paquete de un host a todos los hosts de la red. Multicast: el proceso por el cual se envía un paquete de un host a un grupo seleccionado de hosts. Estos tres tipos de comunicación se usan con diferentes objetivos en las redes de datos. En los tres casos, se coloca la dirección IPv4 del host de origen en el encabezado del paquete como la dirección de origen.
Tráfico unicast La comunicación unicast se usa para una comunicación normal de host a host, tanto en una red de cliente/servidor como en una red punto a punto. Los paquetes unicast utilizan la dirección host del dispositivo de destino como la dirección de destino y pueden enrutarse a través de una internetwork. Sin embargo, los paquetes broadcast y multicast usan direcciones especiales como la dirección de destino. Al utilizar estas direcciones especiales, los broadcasts están generalmente restringidos a la red local. El ámbito del tráfico multicast también puede estar limitado a la red local o enrutado a través de una internetwork.
Transmisión de broadcast Dado que el tráfico de broadcast se usa para enviar paquetes a todos los hosts de la red, un paquete usa una dirección de broadcast especial. Cuando un host recibe un paquete con la dirección de broadcast como destino, éste procesa el paquete como lo haría con un paquete con dirección unicast. La transmisión de broadcast se usa para ubicar servicios/dispositivos especiales para los cuales no se conoce la dirección o cuando un host debe brindar información a todos los hosts de la red. Algunos ejemplos para utilizar una transmisión de broadcast son: Asignar direcciones de capa superior a direcciones de capa inferior Solicitar una dirección Intercambiar información de enrutamiento por medio de protocolos de enrutamiento Cuando un host necesita información envía una solicitud, llamada consulta, a la dirección de broadcast. Todos los hosts de la red reciben y procesan esta consulta. Uno o más hosts que poseen la información solicitada responderán, típicamente mediante unicast.
Transmisión de multicast La transmisión de multicast está diseñada para conservar el ancho de banda de la red IPv4. Ésta reduce el tráfico al permitir que un host envíe un único paquete a un conjunto seleccionado de hosts. Para alcanzar hosts de destino múltiples mediante la comunicación unicast, sería necesario que el host de origen envíe un paquete individual dirigido a cada host. Con multicast, el host de origen puede enviar un único paquete que llegue a miles de hosts de destino. Algunos ejemplos de transmisión de multicast son: Distribución de audio y video Intercambio de información de enrutamiento por medio de protocolos de enrutamiento Distribución de software Suministro de noticias
Clientes Multicast Los hosts que desean recibir datos multicast específicos se denominan clientes multicast. Los clientes multicast usan servicios iniciados por un programa cliente para subscribirse al grupo multicast. Cada grupo multicast está representado por una sola dirección IPv4 de destino multicast.
DIRECCIONES PUBLICAS Y PRIVADAS Direcciones privadas Los bloques de direcciones privadas son: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (10.0.0.0 /8) 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (172.16.0.0 /12) 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (192.168.0.0 /16) Los bloques de direcciones de espacio privadas, como se muestra en la figura, se separa para utilizar en redes privadas. No necesariamente el uso de estas direcciones debe ser exclusivo entre redes externas. Por lo general, los hosts que no requieren acceso a Internet pueden utilizar las direcciones privadas sin restricciones.
Direcciones públicas La amplia mayoría de las direcciones en el rango de host unicast IPv4 son direcciones públicas. Estas direcciones están diseñadas para ser utilizadas en los hosts de acceso público desde Internet. Aun dentro de estos bloques de direcciones, existen muchas direcciones designadas para otros fines específicos.
DIRECCIONES IPv4 ESPECIALES
Direcciones de red y de broadcast
Ruta predeterminada Loopback: Una de estas direcciones reservadas es la dirección IPv4 de loopback 127.0.0.1. La dirección de loopback es una dirección especial que los hosts utilizan para dirigir el tráfico hacia ellos mismos.
Las direcciones IPv4 del bloque de direcciones de 169.254.0.0 a 169.254.255.255 (169.254.0.0 /16) son designadas como direcciones de enlace local. El sistema operativo puede asignar automáticamente estas direcciones al host local en entornos donde no se dispone de una configuración IP. Direcciones TEST-NET Se establece el bloque de direcciones de 192.0.2.0 a 192.0.2.255 (192.0.2.0 /24) para fines de enseñanza y aprendizaje. Estas direcciones pueden usarse en ejemplos de documentación y redes. A diferencia de las direcciones experimentales, los dispositivos de red aceptarán estas direcciones en su configuración.
DIRECCIONAMIENTO DE IPv4 DE LEGADO Clases de redes antiguas Históricamente, la RFC1700 agrupaba rangos de unicast en tamaños específicos llamados direcciones de clase A, de clase B y de clase C. loques de clase A Se diseñó un bloque de direcciones de clase A para admitir redes extremadamente grandes con más de 16 millones de direcciones host. Las direcciones IPv4 de clase A usaban un prefijo /8 fijo, donde el primer octeto indicaba la dirección de red. Los tres octetos restantes se usaban para las direcciones host. Bloques de clase B El espacio de direcciones de clase B fue diseñado para satisfacer las necesidades de las redes de tamaño moderado a grande con más de 65.000 hosts. Una dirección IP de clase B usaba los dos octetos de orden superior para indicar la dirección de red. Bloques de clase C El espacio de direcciones de clase C era la clase de direcciones antiguas más comúnmente disponible. Este espacio de direcciones tenía el propósito de proporcionar direcciones para redes pequeñas con un máximo de 254 hosts.
Limitaciones del sistema basado en clases No todos los requisitos de las organizaciones se ajustaban a una de estas tres clases. La asignación con clase de espacio de direcciones a menudo desperdiciaba muchas direcciones, lo cual agotaba la disponibilidad de direcciones IPv4. Por ejemplo: una compañía con una red con 260 hosts necesitaría que se le otorgue una dirección de clase B con más de 65.000 direcciones. Un ejemplo es la adopción de la máscara por parte de algunos protocolos de enrutamiento. Cuando algunos protocolos de enrutamiento reciben una ruta publicada, se puede adoptar la longitud del prefijo de acuerdo con la clase de dirección.
Es necesario que la asignación del espacio de direcciones de la capa de red dentro de la red corporativa esté bien diseñada. Evitar duplicación de direcciones: Cada host en PLANIFICACION DE DIRECCIONAMIENTO DE LA RED una interwork debe tener una dirección única. Brindar acceso y controlarlo: Algunos hosts ofrecen recursos tanto para la red interna como para la red externa. Un ejemplo de estos dispositivos son los servidores.
Monitorear la seguridad y el rendimiento: De igual manera, es necesario monitorear la seguridad y el rendimiento de los hosts de la red y de la red en general. Asignación de direcciones dentro de una red: hosts se asocian con una red IPv4 por medio de una porción de red en común de la dirección. Dentro de una red, existen diferentes tipos de hosts.
Una parte importante de la planificación de un esquema de direccionamiento IPv4 es decidir cuándo utilizar direcciones privadas y dónde se deben aplicar. Se debe tener en cuenta lo siguiente: ¿Habrá más dispositivos conectados a la red que direcciones públicas asignadas por el ISP de la red? ¿Se necesitará acceder a los dispositivos desde fuera de la red local? Si los dispositivos a los que se pueden asignar direcciones privadas requieren acceso a Internet, ¿está la red capacitada para proveer el servicio de Traducción de dirección de red (NAT)?
¿QUIEN ASIGNA LAS DIFERENTES DIRECCIONES? (http://www.iana.net) es un soporte maestro de direcciones IP. Las direcciones IP multicast y las direcciones IPv6 se obtienen directamente de la IANA. Hasta mediados de los años noventa, todo el espacio de direcciones IPv4 era directamente administrado por la IANA.
PROVEEDORES DE SERVICIOS DE INTERNET El papel de ISP: La mayoría de las compañías u organizaciones obtiene sus bloques de direcciones IPv4 de un ISP. Un ISP generalmente suministrará una pequeña cantidad de direcciones IPv4 utilizables (6 ó 14) a sus clientes como parte de los servicios. En cierto sentido, el ISP presta o alquila estas direcciones a la organización. Si se elige cambiar la conectividad de Internet a otro ISP, el nuevo ISP suministrará direcciones de los bloques de direcciones que ellos poseen,
Servicios ISP Para tener acceso a los servicios de Internet, tenemos que conectar nuestra red de datos a Internet usando un Proveedor de Servicios de Internet (ISP). Los ISP poseen sus propios conjuntos de redes internas de datos para administrar la conectividad a Internet y ofrecer servicios relacionados. SP Tiers Los ISP son designados por una jerarquía basada en su nivel de conectividad a la backbone de Internet.
Nivel 1: En la parte superior de la jerarquía de ISP están los ISP de nivel 1. Éstos son grandes ISP a nivel nacional o internacional que se conectan directamente al backbone de Internet. Los clientes de ISP de nivel 1 son ISP de menor nivel o grandes compañías y organizaciones. Las principales ventajas para los clientes de ISP de nivel 1 son la confiabilidad y la velocidad. Nivel 2: Los ISP de nivel 2 adquieren su servicio de Internet de los ISP de nivel 1. Los ISP de nivel 2 generalmente se centran en los clientes empresa. Los ISP de nivel 2 normalmente ofrecen más servicios que los ISP de los otros dos niveles.
Estos ISP de nivel 2 suelen tener recursos de TI para ofrecer sus propios servicios como DNS, servidores de correo electrónico y servidores web. Otros servicios ofrecidos por los ISP de nivel 2 pueden incluir desarrollo y mantenimiento de sitios web, e- commerce/e-business y VoIP. Nivel 3: Los ISP de nivel 3 compran su servicio de Internet de los ISP de nivel 2. El objetivo de estos ISP son los mercados minoristas y del hogar en una ubicación específica. Típicamente, los clientes del nivel 3 no necesitan muchos de los servicios requeridos por los clientes del nivel 2. Su necesidad principal es conectividad y soporte.
6.3.6 Descripción de IPv6 Un Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF) centró su interés en el agotamiento de direcciones de red IPv4 y busco un reemplazo. Esto produjo el desarrollo de lo que hoyse conoce como IPv6. El objetivo de este protocolo fue: Crear mayores capacidades de direccionamiento. También se consideraron otros temas durante el desarrollo de IPv6, como: • Manejo mejorado de paquetes • Escalabilidad y longevidad mejoradas • Mecanismos QoS (Calidad del Servicio)
Seguridad integrada Paraproveerestascaracterísticas, IPv6 ofrece: • Direccionamiento jerárquicode 128 bits: paraexpandir las capacidadesde direccionamiento. • Simplificación del formatodeencabezado: para mejorarel manejode paquetes. • Soporte mejorado paraextensionesy opciones: para escabilidad/longevidad mejoradasy manejo mejoradode paquetes. • Capacidad de rotuladode flujo: como mecanismos QoS • Capacidades deautenticacióny privacidad: para integrar la seguridad.
IPv6 no es meramente un nuevo protocolo de Capa 3: es un nuevo conjunto de aplicaciones de protocolo Se han desarrollado nuevos protocolos en varias capas del stack para admitir este nuevo protocolo. Hay un nuevo protocolo de mensajería (ICMPv6) y nuevos protocolos de enrutamiento. Debido al mayor tamaño del encabezado de IPv6, también repercuteen la infraestructurade red subyacente. Transicióna IPv6 IPv6 ha sido diseñado con escalabilidad para permitir años de crecimiento de la internetwork. Sin embargo, IPv6 se está implementando lentamente y en redes selectas. Debido a las mejores herramientas, tecnologías y administración de direcciones en los últimos años, IPv4 todavía se utiliza ampliamente y probablemente permanezca durante algún tiempo.
6.4 ¿Esta es mi red? 6.4.1 Máscara de subred: definición de las porciones de red y host Para definir las porciones de red y de host de una dirección, los dispositivos usan un patrón separado de 32 bits llamado máscara de subred, como se muestra en la figura. La máscara de subred se expresa con el mismo formato decimal punteado que la dirección IPv4. La máscara de subred se crea al colocar un 1 binario en cada posición de bit que representa la porción de red y un 0 binario en cada posición de bit que representa la porción de host. El prefijo y la máscara de subred son diferentes formas de representar lo mismo, la porciónde red de unadirección.
Como se muestra en la figura, un prefijo /24 se expresa como máscaradesubred deesta forma 255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000). Los bits restantes (orden inferior) de la máscara de subred son números cero, que indican la dirección hostdentrode la red. La máscara de subred se configura en un host junto con la dirección IPv4 para definir la porción de red deesa dirección.
Como los bits de orden superior de las máscaras de subred son contiguos números 1, existe solamente un número limitado de valores de subred dentro de un octeto. Sólo es necesario ampliar un octeto si la división de red y host entra en dicho octeto. Por lo tanto, se usan patrones de 8 bits limitados en las Estos patronesson:
00000000 = 0
10000000 = 128
11000000 = 192
11100000 = 224
11110000 = 240
11111000 = 248
11111100 = 252
11111110 = 254
11111111 = 255 máscaras de subred. Si la máscara de subred de un octeto está representada por 255, entonces todos los bits equivalentes de ese octeto de la dirección son bits de red. De igual manera, si la máscara de subred de un octeto está representada por 0, entonces todos los bits equivalentes de ese octeto de la dirección son bits de host. En cada uno de estos casos, no es necesario ampliar este octeto a binario para determinar las porciones de red y host.
6.4.2 Lógica AND: ¿Qué hay en nuestra red? Dentro de los dispositivos de redes de datos, se aplica la lógica digital para interpretar las direcciones. Cuando se crea o envía un paquete IPv4, la dirección de red de destino debe obtenerse de la dirección de destino. Esto se hace por medio de una lógica llamadaAND. Se aplica la lógica AND a la dirección host IPv4 y a su máscara de subred para determinar la dirección de red a la cual se asocia el host. Cuando se aplica esta lógica AND a la dirección y a la máscara de subred, el resultado que se produce es la dirección de red.
Operación AND
AND es unade las tres operaciones binarias básicas utilizadasen la lógicadigital. Las otras dos son OR y NOT. 1 AND 1
1 AND 0
0 AND 1
0 AND 0 =1
=0
=0
=0 Mientras que las tres se usan en redes de datos, AND se usa para determinar la dirección de red. Por lo tanto, sólo se tratará aquí la lógica AND. La lógica AND es la comparación de dos bits que produce los siguientes resultados:
El resultado de la aplicación de AND con 1 en cualquier caso produce un resultado que es el bit original. Es decir, 0 AND 1 es 0 y 1 AND 1 es 1. En consecuencia, la aplicación de AND con 0 en cualquier caso produce un 0.Estas propiedades de la aplicación de AND se usan con la máscara de subred para "enmascarar" los bits de host de una dirección IPv4. Se aplica la lógica AND a cada bit de la dirección con el bit de máscara de subred correspondiente.
Motivos para utilizar AND Laaplicación de AND a ladirección hosty a la máscarade subred se realiza mediantedispositivos en una red de datos pordiversos motivos. Losrouters usan AND paradeterminar una rutaaceptable paraun paquete entrante. El routerverifica ladirección de destinoe intentaasociarlacon un salto siguiente. Cuando llega un paquetea un router, éste realizael procedimientode aplicación de AND en ladirección IP dedestinoen el paquete entrantey con la máscarade subred de las rutas posibles. De esta forma, se obtieneunadirección de red que se comparacon la rutade la tablade enrutamientode la cual se usó la máscarade subred.
Un host de origen debe determinar si un paquete debe ser directamente enviado a un host en la red local o si debe ser dirigido al gateway. Para tomar esta determinación, un host primerodebeconocersu propiadireccióndered. Un host obtiene su dirección de red al aplicar la lógica AND a la dirección con la máscara de subred. La lógica AND también es llevada a cabo por un host de origen entre la dirección de destino del paquete y la máscara de subred de este host. Esto produce la dirección de red de destino. Si esta dirección de red coincide con la dirección de red del host local, el paquete es directamente enviado al host de destino. Si las dos direccionesde red nocoinciden, el paquete es enviadoal gateway.
La importancia de AND Si los routers y dispositivos finales calculan estos procesos sin la intervención de nadie, ¿por qué debemos aprender acerca de AND? Cuanto más comprendamos y podamos predecir sobre el funcionamiento de una red, más equipados estaremos para diseñaryadministraruna. En la verificación/resolución de problemas de una red, a menudo es necesario determinar en qué red IPv4 se encuentra un host o si dos hosts se encuentran en la misma red IP. Es necesario tomar esta determinación desde el punto de vista de los dispositivos de red. Debido a una configuración incorrecta, un host puede encontrarse en una red que no era la planificada. Esto puede hacer que el funcionamiento parezca irregular, a menos que se realice el diagnóstico mediante el análisis de los procesos de aplicación de AND utilizados porel host.
AND 6.4.3 El proceso de aplicación de Laoperación AND se aplicaacada bit de la dirección binaria.
6.5 Cálculo de direcciones 6.5.1 Principios de división en subredes La división en subredes permite crear múltiples redes lógicas de un solo bloque de direcciones. Como usamos un router para conectar estas redes, cada interfaz en un router debe tener un ID únicode red. Cada nodo en eseenlaceestáen la misma red. Creamos las subredes utilizando uno o más de los bits del host como bits de la red. Esto se hace ampliando la máscara para tomar prestado algunos de los bits de la porción de host de la dirección, a fin de crear bits de red adicionales. Para cada bit que se tomó prestado, se duplica la cantidad de subredes disponibles. Por ejemplo: si se toma prestado 1 bit, es posible definir 2 subredes. Si se toman prestados 2 bits, es posible tener 4 subredes. Sin embargo, con cada bit que se toma prestado, sedisponede menosdirecciones host porsubred.
Fórmulaparacalcularsubredes Useesta fórmula paracalcular lacantidad de subredes: 2^n donde n = la cantidad de bits que se tomaron prestados En esteejemplo, el cálculo es así: 2^1 = 2 subredes La cantidad de hosts
Para calcular la cantidad de hosts por red, se usa la fórmula 2^n – 2 donde n = la cantidad de bits para hosts. La aplicación de esta fórmula, (2^7 – 2 = 126) muestra que cada una de estas subredes puede tener 126 hosts. En cada subred, examine el último octeto binario. Los valores de estos octetos para las dos redes son:
Subred 1: 00000000 = 0 Subred 2: 10000000 = 128
6.5.2 División en subredes: División en redes del tamaño adecuado Es necesario que los administradores de red diseñen el esquema de direccionamiento de la internetwork para incluir la cantidad máxima de hosts para cada red. La cantidad de hosts en cada división debe permitirel crecimientode la cantidad de hosts. Determinelacantidad total de hosts Veael Paso 1 de la figura. Primero, considere la cantidad total de hosts necesarios por toda la internetwork corporativa. Se debe usar un bloque de direcciones lo suficientemente amplio como para incluir todos los dispositivos en todas las redes corporativas. Esto incluye dispositivos de usuarios finales, servidores, dispositivos intermediariose interfaces de routers. Considere el ejemplo de una internetwork corporativa que necesita incluir 800 hosts en sus cuatro ubicaciones.
Veael Paso 2 de la figura. A continuación, considere la cantidad de redes y el tamaño de cada una requeridas de acuerdo con los grupos comunes de hosts. Se dividen las subredes de la red para superar problemas de ubicación, tamaño y control. Al diseñar el direccionamiento,se tienen en cuenta los factores para agrupar los hosts antes tratados: • Agrupar basándonos en una ubicación geográficacomún • Agrupar hosts usados para propósitosespecíficos • Agrupar basándonos en la propiedad Cadaenlace WAN es una red. Se crean subredes para la WAN que interconectadiferentesubicaciones geográficas.
Asignación de direcciones Veael Paso 3 en la figura. Ahora que se conoce la cantidad de redes y la cantidad de hosts para cada red, es necesario comenzar a asignar direcciones a partir del bloquegeneral de direcciones. Este proceso comienza al asignar direcciones de red para ubicaciones de redes especiales. Se comienza por las ubicaciones que requieren la mayoría de los hosts y se continúa hasta los enlaces punto a punto. Este proceso asegura que se disponga de bloques de direcciones lo suficientemente amplios para incluir los hosts y las redes para estas ubicaciones. Al hacer las divisiones y asignar las subredes disponibles, es necesario asegurarse de que haya direcciones del tamaño adecuado para mayores demandas. Además, se debe realizar una cuidadosa planificación para asegurar que los bloques de direcciones asignados a la subred nosesuperpongan.
Otra herramienta útil para este proceso de planificación es una hoja de cálculo. Es posible colocar las direcciones en columnas para visualizar laasignaciónde direcciones. Veael Paso 1 de la figura. En el ejemplo, se asignan bloques de direcciones a las cuatro ubicaciones, así comoenlaces WAN. Con los principales bloques asignados, se continúa realizando la división en subredes de cualquiera de las ubicaciones que requiera dichadivisión. En el ejemplo, sedivide la sede corporativaen dos redes.
Veael Paso 2 en la figura. Esta división adicional de las direcciones a menudo se llama división en subredes. Al igual que con la división en subredes, es necesario planificar detenidamente la asignación de direcciones de maneraque se dispongade bloques dedirecciones. La creación de nuevas redes más pequeñas de un bloque de direcciones determinado se hace ampliando la longitud del prefijo; es decir, agregando números 1 a la máscara de subred. De esta forma se asignan más bits a la porción de red de la dirección para brindar más patrones para la nueva subred. Para cada bit que se pide prestado, se duplica la cantidad de redes. Por ejemplo: si se usa 1 bit, existe la posibilidad de dividir ese bloque en dos redes más pequeñas. Con un solo patrón de bit podemos producir dos patrones únicos de bit, 1 y 0. Si pedimos prestados 2 bits podemos proveer 4 patrones únicos para representar redes 00, 01, 10 y 11. Los 3 bits permitirían 8 bloques y así sucesivamente.
6.5.3 División en subredes: subdivisión de una subred La subdivisión en subredes, o el uso de una Máscara de subred de longitud variable (VLSM), fue diseñada para maximizar la eficiencia del direccionamiento. Al identificar la cantidad total de hosts que utiliza la división tradicional en subredes, se asigna la misma cantidad de direcciones para cada subred. Si todas las subredes tuvieran los mismos requisitos en cuanto a la cantidad de hosts, estos bloques de direcciones de tamaño fijo serían eficientes. Sin embargo, esto no es lo que suele suceder.
Por ejemplo: la topología en la Figura 1 muestra los requisitos de subred de siete subredes, una para cada una de las cuatro LAN y una para cada una de las tres WAN. Con la dirección 192.168.20.0, es necesario pedir prestados 3 bits de los bits del host en el último octeto para satisfacer los requisitos de subred de siete subredes.
Estos bits son bits que se toman prestados al cambiar la máscara de subred correspondiente por números "1" para indicar que estos bits ahora se usan como bits de red. Entonces, el último octeto de la máscara se representa en binario con 11100000, que es 224. La nueva máscara 255.255.255.224 se representa mediante la notación /27 para representar un total de 27 bits para la máscara. En binario, esta máscarade subred se representa como: 11111111.11111111.11111111.11100000
Obtención de más subredes para menos hosts Creando subredes más pequeñas, cada subred puede soportar 2 hosts, dejando libres las subredes originales para ser asignadas a otros dispositivos y evitando que muchas direcciones puedan ser desperdiciadas. Para crear estas subredes más pequeñas para los enlaces WAN, comience con 192.168.20.192. Podemos dividir esta subred en subredes más pequeñas. Para suministrar bloques de direcciones para las WAN con dos direcciones cada una, se tomarán prestados tres bits de host adicionales para usar como bits de red. Dirección: 192.168.20.192 En binario:
11000000.10101000.00010100.11000000
Máscara: 255.255.255.252 30 bits en binario:
11111111.11111111.11111111.11111100
La topología en la figura 2 muestra un plan de direccionamiento que divide las subredes 192.168.20.192 /27 en subredes más pequeñas para suministrar direcciones para las WAN. De esta forma se reduce la cantidad de direcciones por subred a un tamaño apropiado para las WAN. Con este direccionamiento, se obtienen subredes 4, 5 y 7 disponibles para futuras redes, así comovarias subredes disponibles para las WAN.
6.6 Prueba de la capa de Red 6.6.1 Ping 127.0.0.1 – Prueba del stack local Ping es una utilidad para probar la conectividad IP entre hosts. Ping envía solicitudes de respuestas desde una dirección host específica. Ping usa un protocolo de capa 3 que forma parte del conjunto de aplicaciones TCP/IP llamado Control Message Protocol (Protocolo de mensajes de control de Internet, ICMP). Ping usa un datagrama de solicitud de eco ICMP. Si el host en la dirección especificada recibe la solicitud de eco, éste responde con un datagrama de respuesta de eco ICMP. En cada paquete enviado, el ping mideel tiempo requerido para la respuesta. A medida que se recibe cada respuesta, el ping muestra el tiempo entre el envío del ping y la recepción de la respuesta. Ésta es una medida del rendimiento de la red. Ping posee un valor de límite de tiempo de espera para la respuesta. Si no se recibe una respuesta dentro de ese intervalo de tiempo, el ping abandona la comunicación y proporciona un mensaje que indica que no se recibió una respuesta.
Ping del loopback local Existen casos especialesde pruebayverificación para los cuales se puede usarel ping. Un casoes la pruebade la configuración interna del IP en el host local. Para haceresta prueba, se realizael ping de ladirección reservadaespecial del loopback local (127.0.0.1.
6.6.2 Ping de gateway – Prueba de la conectividad de la LAN local También es posible utilizar el ping para probar la capacidad de comunicación del host en la red local. Generalmente, esto se hace haciendo ping a la dirección IP del gateway del host, como se muestra en la figura. Un ping en el gateway indica que la interfaz del host y del router que funcionan como gateway funcionanen la red local. Para esta prueba, se usa la dirección de gateway con mayor frecuencia, debido a que el router normalmente está en funcionamiento. Si la dirección de gateway no responde, se puede intentar con la dirección IP de otro host que sepa que funcionaen la red local. Si el gateway u otro host responden, entonces los hosts locales pueden comunicarse con éxito en la red local. Si el gateway no responde pero otro host sí lo hace, esto podría indicar un problemacon la interfazdel routerque funcionacomo gateway.
Una posibilidad es que se tiene la dirección equivocada para el gateway. Otra posibilidad es que la interfaz del router puede estar en funcionamiento, pero se le ha aplicado seguridad, de manera que no procesa o responde a peticiones de ping. También puede suceder que otros hosts tengan la misma restricción de seguridad aplicada
6.6.3 Ping de host remoto – Prueba de conectividad con una LAN remota También se puede utilizar el ping para probar la capacidad de comunicación del host IP local en una internetwork. El host local puede hacer ping a un host que funciona en una red remota, como se muestraen la figura. Si el ping se realiza con éxito, se habrá verificado la operación de una porción amplia de la internetwork. Esto significa que se ha verificado la comunicación del host en la red local, el funcionamiento del routerque se usa como gateway y los demás routers que puedan encontrarse en la rutaentre la red y la red del host remoto. Además, se ha verificado el mismo funcionamiento en el host remoto. Si, por algún motivo, el host remoto no pudo usar su red local para comunicarse fuera de la red, entonces no se habría producido una respuesta.
6.6.4 Traceroute (tracert) – Prueba de la ruta El ping se usa para indicar la conectividad entre dos hosts. Traceroute (tracert) es una utilidad que permiteobservar la ruta entre estos hosts. El rastreo genera una lista de saltos alcanzadoscon éxito a lo largode la ruta. Esta lista puede suministrar información importante para la verificación y el diagnóstico de fallas. Si los datos llegan a destino, entonces el rastreador menciona la interfaz en cada routerqueapareceen el camino. Si los datos fallan en un salto durante el camino, se tiene la dirección del último router que respondió al rastreo. Esto indica el lugar donde se encuentra el problema o las restricciones de seguridad.
Tiempo de ida y vuelta (RTT): El uso de traceroute proporciona el tiempo de ida y vuelta (RTT) para cada salto a lo largo del camino e indica si se produce una falla en la respuesta del salto. El tiempo de ida y vuelta (RTT) es el tiempo que le lleva a un paquete llegar al host remoto y a la respuesta regresar del host. Se usa un asterisco (*) para indicar la pérdida de un paquete. Tiempo de vida (TTL): Traceroute hace uso de una función del campo Tiempo de vida (TTL) en el encabezado de Capa 3 y Mensaje excedidoen tiempo ICMP. El campo TTL se usa para limitar la cantidad de saltos que un paquete puede cruzar. Cuando un paquete ingresa a un router, el campo TTL disminuye en 1. Cuando el TTL llega a cero, el router no envía el paquete y éstees descartado.
6.6.5 ICMPv4. Protocolo que admite pruebas y mensajería ICMP es el protocolo de mensajería para el conjunto de aplicaciones TCP/IP. ICMP proporciona mensajes de control y error y se usa mediante las utilidades ping y traceroute. A pesar de que ICMP usa el soporte básico de IP como si fuera un protocolo ICMP de mayor nivel, en realidad es una capa 3 separadadel conjunto de aplicaciones TCP/IP. Confirmación de host: Se puede utilizar un Mensaje de eco del ICMP para determinar si un host está en funcionamiento. El host local envía una petición de eco de ICMP a un host. El host que recibe el mensaje de eco responde mediante la respuesta de eco de ICMP, como se muestra en la figura. Este uso de los mensajes de ecode ICMP es la basede la utilidad ping. Destino o servicio inalcanzable: Se puede usar el destino inalcanzable de ICMP para notificar a un host que el destino o servicio es inalcanzable. Cuando un host o gateway recibe un paquete que no puede enviar, puede enviar un paquete de destino inalcanzable de ICMP al host que origina el paquete. El paquete de destino inalcanzable tendrá códigos que indican el motivo por el cual el paquete no pudo serenviado.
Tiempo superado: Un router utiliza un mensaje de tiempo superado de ICMP para indicar que no se puede enviar un paquete debido a que el campo TTL del paquete ha expirado. Sin un router recibe un paquete ydismimuyeel campo TTL del paquete a cero, éstedescartael paquete. Redireccionamiento de ruta: Un router puede usar un mensaje de redireccionamiento de ICMP para notificar a los hosts de una red acerca de una mejor ruta disponible para un destino en particular. Es posible que este mensaje sólo pueda usarse cuando el host de origen esté en la misma red física que ambos gateways. SI un router recibe un paquete para el cual tiene una ruta y para el próximo salto se conecta con la misma interfaz del paquete recibido, el router puede enviar un mensajede redireccionamientode ICMP al hostdeorigen. Disminución de velocidad en origen: El mensaje de disminución de velocidad en origen de ICMP puede usarse para informar al origen que deje de enviar paquetes por un tiempo. Si un router no posee suficiente espacio en búfer para recibir paquetes entrantes, un router descartará los paquetes.
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