CAPITULO 6 “DIRECCIONAMIENTO DE LA RED: IPv4”
INTRODUCCIÓN
En este capítulo continuaremos analizando el protocolo IPv4 de la capa de Red, el cual nos ofrece el transporte de datos por medio del direccionamiento ordenado, esto para que las redes puedan ser manejadas eficazmente, es necesario que exista un buen diseño, administración e implementación de IPv4. Así como también se aprenderá a convertir números binarios de 8 bits a decimal, asignar a las redes direcciones y la forma en que se utilizan estas, explicar como las redes pueden dividirse en subredes para determinar la dirección de un host y por último saber cómo verificar la conexión de red y el estado operativo de la stack en un host.
CONTENIDO
Para que ocurra una transmisión de paquetes en la capa de red, es necesario identificarlos de manera única con IPv4, esto significa que la dirección de origen y destino está compuesta por 32 bits en el encabezado de Capa. Estos 32 bits en formato binario son difíciles de interpretar y recordar por las personas, para esto se representan direcciones IPv4 en formato decimal punteada, separando cada 8 bits (octeto) del patrón binario con un punto.
Por ejemplo: tenemos la dirección
11000000.10101000.00000001
Es formulada en puntos decimales como
192.168.1
Los datos que se tienen en binario se pueden representar de diversas maneras que sean entendibles para los humanos y que tengan relación con el direccionamiento IPv4, en donde vemos a cada byte en un rango de 0 a 255 el decimal. Para poder hacer la conversión de binario a decimal es necesario saber la notación de posición en la que un digito muestra el valor que tiene según la posición, de manera más clara el valor que un dígito representa es el
valor multiplicado por la potencia de la base o raíz representado por la posición que el dígito ocupa.
El sistema de numeración binaria consta de dos dígitos 0 y 1, en donde su raíz es 2 y cada posición representa potencias incrementadas de 2. Según la posición, si el digito es 1 significa que el valor se sumara según la cantidad de unos que existan y si es 0 no se sumarán al total, de esta forma se obtiene el valor en decimal de la expresión binaria. De igual forma es importante el saber convertir de decimal a binario ya que con frecuencia es necesario observar una notación decimal punteada. Primero se determina si el número decimal es igual a o mayor que nuestro valor decimal más grande representado por el bit más significativo. En la posición más alta, se determina si el
valor es igual o mayor que 128. Si el valor es menor que 128, se coloca un 0 en la posición de 128 bits y se mueve a la posición de 64 bits. Si el valor en la posición de 128 bits es mayor o igual que 128, se coloca un 1 en la posición 128 y se resta 128 del número que se está convirtiendo. Luego se comparan los valores restantes de esta operación con el siguiente valor más pequeño, 64. Se sigue este proceso hasta terminar con todos los bits restantantes.
Dentro del rango de direcciones de cada red IPv4, existen tres tipos de direcciones:
Dirección de red: Es una manera de hacer referencia a una red, en donde el rango de dirección IPv4 de una red y la dirección más baja se reserva para la dirección de red. Teniendo un 0 para cada bit de host en la porción de host de la dirección.
Dirección de broadcast: Permite la comunicación a todos los host en 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, llamado broadcast dirigido.
Direcciones host: Cada host en la red posee una dirección única para que puedan llegar a él los paquetes destinados.
Al formular la dirección de red IPv4, se añade una longitud de prefijo que es la cantidad de bits en la dirección que conforma la porción de red. Existe otra entidad que se utiliza para especificar la porción de red de una dirección IPv4 en los dispositivos de red llamada máscara de subred que consta de 32 bits, al igual que la dirección, y utiliza unos y ceros para indicar cuáles bits de la dirección son bits de red y cuáles bits son bits de host.
En una red IPv4, los hosts pueden comunicarse de tres maneras distintas:
UNICAST: el proceso por el cual se envía un paquete de un host a un host individual, dichos paquetes unicast utilizan la dirección host del dispositivo de destino como la dirección de destino y pueden enrutarse a través de una internetwork. De donde se tiene que se le denomina dirección de host a aquella dirección unicast que se le aplica a un dispositivo final en un protocolo IPv4
BROADCAST: el proceso por el cual se envía un paquete de un host a todos los hosts de la red, cuando el host recibe un paquete con la dirección de broadcast como destino, éste procesa el paquete como lo haría con un paquete con dirección unicast, esta se transmisión 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
De forma similar, cuando un host necesita enviar información a los hosts de una red, éste crea y Existen dos tipos de broadcasts: broadcast dirigido y broadcast limitado.
Broadcast dirigido: Se envía un broadcast dirigido a todos los hosts en una red específica, es útil para enviar un broadcast a todos los hosts de una red local.
Broadcast limitado: se usa para la comunicación que está limitada a los hosts en la red local, estos paquetes usan una dirección IPv4 de destino 255.255.255.255. Los paquetes dirigidos a la dirección de broadcast limitada sólo aparecerán en la red local, también se hace referencia a una red IPv4 como un dominio de broadcast y los routers son dispositivos fronterizos para un dominio de broadcast .
MULTICAST: el proceso por el cual se envía un paquete de un host a un grupo seleccionado de hosts, está diseñada para conservar el ancho de banda de la red IPv4, reduciendo el tráfico al permitir que un host envíe un único paquete a un conjunto seleccionado de hosts destino. Aquellos hosts que desean recibir datos multicast se llaman clientes multicast, son aquellos que usan servicios iniciados por un programa cliente para subscribirse al grupo multicast.
Direcciones experimentales
Un importante bloque de direcciones reservado con objetivos específicos es el rango de direcciones IPv4 experimentales de 240.0.0.0 a 255.255.255.254. Actualmente, estas direcciones se mencionan como reservadas para uso futuro (RFC3330).
Direcciones multicast
Las direcciones IPv4 multicast de 224.0.0.0 a 224.0.0.255 son direcciones reservadas de enlace local. Estas direcciones se utilizarán con grupos multicast en una red local, tambien se mencionan como reservadas para uso futuro (RFC 3330). Esto sugiere que podrían convertirse en direcciones utilizables.
Direcciones host
Después de explicar los rangos reservados para las direcciones experimentales y las direcciones multicast, queda el rango de direcciones de 0.0.0.0 a 223.255.255.255 que podría usarse con hosts IPv4. Sin embargo, dentro de este rango existen muchas direcciones que ya están reservadas con objetivos específicos.
Las direcciones privadas se utilizan en redes que requieren o no acceso limitado a Internet, un bloque de este tipo de direcciones privadas es 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (172.16.0.0 /12)
Donde los hosts que no requieren acceso a Internet pueden utilizar las direcciones privadas sin restricciones y el router o el dispositivo de firewall del perímetro de estas redes privadas deben bloquear o convertir estas direcciones, con servicios para traducir las direcciones privadas a direcciones públicas, los hosts en una red direccionada en forma privada pueden tener acceso a recursos a través de Internet que es llamada Traducción de dirección de red (NAT), pueden ser implementados en un dispositivo en un extremo de la red privada.NAT permite a los hosts de la red "pedir prestada" una dirección pública para comunicarse con redes externas.
Direcciones públicas son 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.
Existen otras direcciones que no pueden ser asignadas a los hosts por varios motivos. También hay direcciones especiales que pueden ser asignadas a los hosts pero con restricciones en la interacción de dichos hosts dentro de la red.
Ruta predeterminada: Se usa como ruta "comodín" cuando no se dispone de una ruta más específica. El uso de esta dirección también reserva todas las direcciones en el bloque de direcciones 0.0.0.0 - 0.255.255.255 (0.0.0.0 /8).
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, crea un método de acceso directo para las aplicaciones y servicios TCP/IP que se ejecutan en el mismo dispositivo para comunicarse entre sí.
Direcciones de enlace local
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. La comunicación mediante direcciones de enlace local IPv4 sólo es adecuada para comunicarse con otros dispositivos conectados a la misma red; un host no debe enviar un paquete con una dirección de destino de enlace local IPv4 a ningún router para ser enviado.
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, se pueden usarse en ejemplos de documentación y redes. A diferencia de las direcciones experimentales, los dispositivos de red aceptarán estas direcciones en su configuración.
Las direcciones unicast de clases A, B y C definían redes de tamaños específicos, así como bloques de direcciones específicos para estas redes, a este uso de espacio de dirección es denominado direccionamiento con clase.
Bloques de clase A: admite redes extremadamente grandes con más de 16 millones de direcciones host. Las direcciones IPv4 de clase A usaba un prefijo /8 fijo, donde el primer octeto indicaba la dirección de red. Los tres octetos restantes se usaban para las direcciones host, .esto significaba que sólo había 128 redes de clase A posibles, de 0.0.0.0 /8 a 127.0.0.0 /8, antes de excluir los bloques de direcciones reservadas.
Bloques 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. Los dos octetos restantes especificaban las direcciones host, con las direcciones de clase B, los dos bits más significativos del octeto de orden superior eran 10.
Bloques de clase C era la clase de direcciones antiguas más comúnmente disponible, donde el espacio de direcciones tenía el propósito de proporcionar direcciones para redes pequeñas con un máximo de 254 hosts. Los bloques de direcciones de clase C utilizaban el prefijo /24, lo cual quiere decir que una red de clase C usaba sólo el último octeto como direcciones host, con los tres octetos de orden superior para indicar la dirección de red. Los bloques de direcciones de clase C reservaban espacio de direcciones para la clase D (multicast) y la clase E (experimental) mediante el uso de un valor fijo de 110 para los tres bits más significativos del octeto de orden superior.
Hay limitaciones del sistema basado en clases, ya que no todos los requerimientos de las organizaciones concordaban con una de las tres clases, ya que la asignación con clase de espacio de direcciones a menudo desperdiciaba muchas direcciones, lo cual agotaba la disponibilidad de direcciones IPv4. El sistema que utilizamos actualmente se denomina direccionamiento sin clase. Con el sistema classless, se asignan los bloques de direcciones adecuados para la cantidad de hosts a las compañías u organizaciones sin tener en cuenta la clase de unicast.
Se ha llegado a la necesidad de la asignación del espacio de direcciones de la capa de red, donde los administradores de red no deben seleccionar de forma aleatoria las direcciones utilizadas en sus redes.
La asignación de estas direcciones dentro de las redes debería ser planificada y documentada a fin de:
Evitar duplicación de direcciones
Cada host en una interwork debe tener una dirección única. Sin la planificación y documentación adecuadas de estas asignaciones de red, se podría fácilmente asignar una dirección a más de un host.
Brindar acceso y controlarlo
El acceso a estos recursos puede ser controlado por la dirección de la Capa 3. Si las direcciones para estos recursos no son planificadas y documentadas, no es posible controlar fácilmente la seguridad y accesibilidad de los dispositivos.
Monitorear la seguridad y el rendimiento
Es necesario monitorear la seguridad y el rendimiento de los hosts de la red y de la red en general. Como parte del proceso de monitoreo, se examina el tráfico de la red mediante la búsqueda de direcciones que generan o reciben demasiados paquetes.
Como ya sabemos los dispositivos finales como PC, teléfonos IP, impresoras, que son contenidos dentro de la población de hosts, debido a que esta población representa la mayor cantidad de dispositivos en una red, debe asignarse la mayor cantidad de direcciones a estos hosts.
Asignación estática de direcciones: donde el administrador de red debe configurar manualmente la información de red para un host, las direcciones estáticas tienen algunas ventajas en comparación con las direcciones dinámicas. Sin embargo, puede llevar mucho tiempo ingresar la información en cada host. Al utilizar direccionamiento IP estático, es necesario mantener una lista precisa de las direcciones IP asignadas a cada dispositivo. Éstas son direcciones permanentes y normalmente no vuelven a utilizarse.
Asignación dinámica de direcciones: dentro de ésta asignación se utiliza el Protocolo de Configuración Dinámica del Host (DHCP) que permite la asignación automática de información de direccionamiento como la dirección IP, la máscara de subred, el gateway por defecto y otra información de configuración. La configuración del servidor DHCP requiere que un bloque de direcciones, llamado conjunto de direcciones, sea definido para ser asignado a los clientes DHCP en una red. DHCP es generalmente el método preferido para asignar direcciones IP a los hosts de grandes redes, dado que reduce la carga para al personal de soporte de la red y prácticamente elimina los errores de entrada y también DHCP no se asigna de manera permanente una dirección a un host, sino que sólo se la "alquila" durante un tiempo. Si el host se apaga o se desconecta de la red, la dirección regresa al pool para volver a utilizarse. Esta función es muy útil para los usuarios móviles que entran y salen de la red.
Se tiene que los servidores y periféricos son un punto de concentración para el tráfico de red y se envían muchos paquetes desde las direcciones IPv4 de estos dispositivos y hacia éstas.
Direcciones para hosts accesibles desde Internet
En el caso de los servidores a los que se puede acceder desde Internet, cada uno debe tener una dirección de espacio público asociada y las variaciones en la dirección de uno de estos dispositivos harán que no se pueda acceder a éste desde Internet. Por lo tanto los dispositivos se encuentran en una red numerada mediante direcciones privadas, entonces el router o el firewall del perímetro de la red debe estar configurado para traducir la dirección interna del servidor en una dirección pública. Debido a esta configuración adicional del dispositivo que actúa como intermediario del perímetro, resulta aun más importante que estos dispositivos tengan una dirección predecible.
Direcciones para dispositivos intermediarios
Los dispositivos intermediarios también son un punto de concentración para el tráfico de red donde casi todo el tráfico dentro de redes o entre ellas pasa por alguna forma de dispositivo intermediario, por lo que a la mayoría de los dispositivos intermediarios se le asigna direcciones de Capa 3, ya que estos dispositivos de red pueden ofrecer una ubicación a tiempo para la administración, el monitoreo y la seguridad de red. Los dispositivos como hubs, switches y puntos de acceso inalámbricos no requieren direcciones IPv4 para funcionar como dispositivos intermediarios. Sin embargo, si es necesario acceder a estos dispositivos como hosts para configurar, monitorear o resolver problemas de funcionamiento de la red, éstos deben tener direcciones asignadas.
Routers y firewalls
Asigna a los dispositivos de router y firewall una dirección IPv4 para cada interfaz que se encuentra en una red diferente y funciona como gateway para los hosts de esa red, por lo regular la interfaz del router utiliza la dirección más baja o más alta de la red. Las interfaces de router y firewall son el punto de concentración del tráfico que entra y sale de la red, debido a que los hosts de cada red usan una interfaz de dispositivo router o firewall como gateway para salir de la red, existe un flujo abundante de paquetes. Con esto se tiene que los dispositivos pueden cumplir una función importante en la seguridad de red al filtrar los paquetes según las direcciones IPv4 de origen y destino.
Se dice que si una compañía u organización desea acceder a la red mediante hosts desde Internet debe tener un bloque de direcciones públicas asignado. El uso de estas direcciones públicas es regulado y la compañía u organización debe tener un bloque de direcciones asignado. La IANA (Autoridad de números asignados a Internet) es un soporte maestro de direcciones IP multicast y las direcciones IPv6. Las compañías que otorgan direcciones IPv4 a otros registros para que sean administradas por áreas regionales o con algún propósito particular son llamados Registros regionales de Internet (RIR).
Un ISP generalmente suministrará una pequeña cantidad de direcciones IPv4 utilizables (6 ó 14) a sus clientes como parte de los servicios. Se pueden obtener bloques mayores de direcciones de acuerdo con la justificación de las necesidades y con un costo adicional por el servicio, 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, y el ISP anterior devuelve los bloques prestados a su asignación para prestarlos nuevamente a otro cliente. 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) que poseen sus propios conjuntos de redes internas de datos para administrar la conectividad a Internet y ofrecer servicios relacionados. El ISP ofrece ciertos servicios a sus clientes tales como los servicios DNS, servicios de correo electrónico y un sitio Web.
Los ISP son designados por una jerarquía basada en su nivel de conectividad a la backbone de Internet. Cada nivel inferior obtiene conectividad al backbone por medio de la conexión a un ISP de nivel superior:
Nivel 1
Éstos son grandes ISP a nivel nacional o internacional que se conectan directamente al backbone de Internet, debido a que se encuentran en la cima de la conectividad a Internet, ofrecen conexiones y servicios altamente confiables. Las principales ventajas para los clientes de ISP de nivel 1 son la confiabilidad y la velocidad. La desventaja para los clientes de ISP de nivel 1 es el costo elevado.
Nivel 2
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. La principal desventaja de los ISP de nivel 2, comparados con los ISP de nivel 1, es el acceso más lento a Internet. Como los IPS de Nivel 2 están al menos a una conexión más lejos de la backbone de Internet, tienden a tener menor confiabilidad que los IPS de Nivel 1.
Nivel 3
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. A pesar de que pueden tener un menor ancho de banda y menos confiabilidad que los proveedores de nivel 1 y 2, suelen ser buenas opciones para pequeñas y medianas empresas.
El Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF) a principios de los años 90 centró su interés en el agotamiento de direcciones de red IPv4 y comenzó a buscar un reemplazo para este protocolo, conocido como IPv6.
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
Para proveer estas características, IPv6 ofrece:
• Direccionamiento jerárquico de 128 bits: para expandir las capacidades de direccionamiento
• Simplificación del formato de encabezado: para mejorar el manejo de paquetes
• Soporte mejorado para extensiones y opciones: para escabilidad/longevidad mejoradas y manejo mejorado de paquetes.
• Capacidad de rotulado de flujo: como mecanismos QoS
• Capacidades de autenticación y privacidad: para integrar la seguridad
Por lo tanto IPv6 ha sido diseñado con escalabilidad para permitir años de crecimiento de la internetwork. 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 en el futuro. No obstante, IPv6 podrá eventualmente reemplazar a IPv4 como protocolo de Internet dominante.
La máscara de subred es un patrón separado de 32 bits para definir las porciones de red y de host, ésta máscara se puede crear colocando un 1 binario en cada posición de bit que representa la porción de red y un 0 para cada posición de bit que representa la porción de host. La forma de expresar la máscara de subred es similar a IPv4 en formato decimal punteado.
Una máscara de subred de prefijo /24 se expresa de la forma 255.255.255.0 y de forma binaria equivale a 11111111.11111111.11111111.00000000, los bits menos significativos de la máscara de subred (los ceros) indican la dirección host de la red.
La máscara de subred se configura en un host junto con la dirección IPv4 para definir la porción de red de esa dirección.
Por ejemplo: El host 172.16.4.35/27
Dirección
172.16.20.35
10101100.00010000.00010100.00100011
Máscara de subred
255.255.255.224
11111111.11111111.11111111.11100000
Dirección de red
172.16.20.32
10101100.00010000.00010100.00100000
Para los números de orden mayor de las máscaras de subred cuando los 1s son contiguos es necesario ampliar un octeto si la división de red y host entra en dicho octeto, se usan patrones de 8 bits del 0 al 255, si ésta máscara de subred está representada por 255, entonces todos los bits equivalentes de ese octeto son bits de red, si la máscara de subred está representada por 0 se refiere a que la dirección de ese octeto son bits de host.
Para obtener la dirección de destino al enviar un paquete IPv4, se utiliza la lógica digital para interpretar las direcciones, entonces se aplicará la lógica ADN a la dirección de host y a su máscara de subred, para poder determinar la dirección de red a la que se afilia el host, de esta forma tendremos como resultado la dirección de red. La lógica AND es la comparación de dos bits que produce los siguientes resultados:
| 1 | and | 1 | =1 |
| 1 | and | 0 | =0 |
| 0 | and | 1 | =0 |
| 0 | and | 0 | =0 |
Como podemos apreciar en la tabla la aplicación de AND con 0 en cualquier caso produce un 0 y solo 1 AND 1 producirá 1. La aplicación de AND a la dirección de host y la máscara de subred se realiza por los dispositivos como los routers para determinar una ruta indicada a un paquete entrante, en los host origen para determinar si un paquete debe ser envidado a un host local o si debe ser dirigido al gateway. Es importante mencionar que debemos saber la lógica AND para comprender cómo los dispositivos calculan estos procesos y así podamos predecir el funcionamiento de una red, administrarla y realizar diseños.
En un solo bloque de direcciones se puede crear múltiples redes lógicas mediante la división en subredes para esto se utiliza uno o mas de los bits del host como bits de la red 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. Cuantos más bits de host se usen, mayor será la cantidad de subredes que puedan definirse y para cada bit que se tomó prestado, se duplica la cantidad de subredes disponibles.
Tenemos la siguiente formula para calcular subredes:
2^n
Donde: n = la cantidad de bits que se tomaron prestados
Ejemplo: 2^1 = 2 subredes
Para calcular la cantidad de hosts por red tenemos:
2^n – 2
Donde: n = la cantidad de bits para hosts.
Ejemplo: 2^7 - 2 = 126 Cada una de estas subredes puede tener 126 hosts.
La apropiada división en subredes implica que se determine el tamaño adecuado, para esto debemos considerar la cantidad total de hosts necesarios para la red, se deben usar direcciones para incluir dispositivos de usuarios finales, servidores, dispositivos intermediarios e interfaces de routers. Se debe considerar también la cantidad de redes y el tamaño de cada una, teniendo en cuenta los factores de direccionamiento para la ubicación de los host: ubicación geográfica, propósitos y propiedad. El siguiente paso será asignar direcciones de red, comenzando por las ubicaciones que requieren la mayoría de los hosts hasta los enlaces punto a punto, se debe tener una cuidadosa planificación para asegurarse que los bloques de direcciones asignados a la subred no se superpongan.
La subdivisión en subredes fue diseñada para maximizar la eficiencia del direccionamiento, ya que todas las subredes tienen diferentes cantidades de hosts. Para obtener más subredes para menos hosts, cada subred puede soportar un número de hosts, dejando libres las subredes originales para que puedan ser asignadas a otros dispositivos y evitando que se desperdicien direcciones. Por ejemplo examinaremos los requisitos para una red, entonces tenemos que:
Este escenario posee los siguientes requisitos:
AtlantaHQ 58 direcciones de host
PerthHQ 26 direcciones de host
SydneyHQ 10 direcciones de host
CorpusHQ 10 direccciones de host
Enlaces WAN 2 direcciones de host (cada una)
Queda claro que, a partir de estos requerimientos, el uso de un esquema de armado estándar de subredes sería un gran desperdicio. En esta internetwork, el armado estándar de subredes bloquearía cada subred en bloques de 62 hosts, lo que llevaría a un significativo desperdicio de direcciones potenciales. Este desperdicio es especialmente evidente donde se ve que la LAN PerthHQ admite 26 usuarios y que los routers de LAN SydneyHQ y CorpusHQ admiten 10 usuarios cada uno.
Al crear un esquema de direccionamiento adecuado, se comienza con la mayor demanda. En este caso, AtlantaHQ, con 58 usuarios, tiene la mayor demanda. A partir de 192.168.15.0, se precisarán 6 bits de host para incluir la demanda de 58 hosts; esto deja 2 bits adicionales para la porción de red. El prefijo para esta red sería /26 y la máscara de subred 255.255.255.192, y así sucesivamente se determinaran los hosts necesarios, dirección y máscara para cada subred requerida. También se puede realizar la planificación de direcciones utilizando un cuadro de VLSM para identificar los bloques de direcciones disponibles para su uso y también para saber los que ya están asignados, de esta forma es más sencillo asignar las direcciones de subred.
Ahora aprenderemos lo que es un ping, el cual es una utilidad para probar la conectividad IP entre hosts, enviando solicitudes de respuestas desde una dirección de host especifica. Si el host indicado recibe la solicitud de eco, éste responde con un datagrama de respuesta ICMP (Protocolo de mensajes de control de Internet), mide el tiempo requerido para la respuesta, si no se recibe una respuesta en el intervalo de tiempo calculado, el ping abandona la comunicación y manda un mensaje indicando que no se recibió una respuesta, al final ping provee un informe que incluye la tasa de éxito y el tiempo promedio del recorrido de ida y vuelta al destino de cada petición. Se puede realizar una verificación de prueba mediante ping a la dirección reservada especial del loopback 127.0.0.1 para que nos indique la configuración interna del IP en el host local, pero no nos indica si las direcciones, máscaras o los gateways estén correctamente configurados, simplemente prueba la IP en la capa de red del protocolo IP. De igual manera es posible utilizar ping para probar la capacidad de comunicación del host en la red local, esto se hace haciendo ping a la dirección IP del Gateway del host pues indica que la interfaz del host y del router que funcionan como Gateway funcionan en la red local. Si el gateway y host responden, quiere decir que los hosts locales pueden comunicarse a la red local, en cambio si el gateway no responde pero el host si, esto indica un problema con la interfaz del router que funciona como gateway.
Es posible realizar un ping a un host que funciona en una red remota, si se realiza con éxito, se verifica la comunicación del host en la red local, el funcionamiento del router que se utiliza como gateway y el mismo funcionamiento en el host remoto. Entonces el ping se usa para indicar la conectividad entre dos host y Traceroute (tracert) es una utilidad que nos permite observar la ruta entre estos hosts, el uso de traceroute proporciona el tiempo de ida y vuelta (RTT) para cada salto a lo largo del camino e indica si se ocasiona una falla en la contestación del salto. Utiliza tiempo de vida (TTL) 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 éste es descartado.
IPv4 ofrece el envío de mensajes en caso de ocurrir error, estos mensajes se envían mediante servicios del Control Messaging Protocol (Protocolo de mensajes de control de Internet, ICMPv4) y proporcionan respuestas acerca de temas relacionados con el procesamiento de paquetes IP. ICMP suministra mensajes de control y error mediante las utilidades ping y traceroute. Los mensajes ICMP que se pueden enviar incluyen:
• Confirmación de host
• Destino o servicio inalcanzable
• Tiempo excedido
• Redirección de ruta
• Disminución de velocidad en origen
Se puede usar el destino inalcanzable del ICMP y la confirmación para notificar a un host que el destino o servicio es inalcanzable, el destino inalcanzable tendrá códigos que indican el motivo por el cual el paquete no es enviado, los códigos son los siguientes:
0 = red inalcanzable
1 = host inalcanzable
2 = protocolo inalcanzable
3 = puerto inalcanzable
Un router puede usar un mensaje de redireccionamiento de ICMP para informar a los hosts de una red acerca de una ruta disponible para un destino en particular. 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 mensaje de redireccionamiento de ICMP al host de origen. Este mensaje informará al host de origen acerca del próximo salto en una ruta de la tabla de enrutamiento. Un mensaje de disminución de velocidad puede usarse para informa al origen que deje de enviar paquetes por un determinado tiempo. Un host de destino también puede enviar un mensaje de disminución de velocidad en origen si los datagramas llegan demasiado rápido para ser procesados.
Cuando un host recibe un mensaje de disminución de velocidad en origen de ICMP, lo informa a la capa de transporte.
CONCLUSIONES
Este capítulo comprendimos la estructura del direccionamiento del protocolo IPv4 de la capa de red y para poder interpretar la dirección de origen y destino en el encabezado de la capa, aprendimos a convertir números decimales a binarios y binarios a decimal, de esta manera se comprende de donde y cómo se obtiene la dirección de red, máscara de red, host etc. Al saber como se obtiene las direcciones, también analizamos las formas de asignar éstas direcciones a la red. Examinamos la manera en que se puede dividir la red en subredes y asignar los hosts adecuados por cada subred, así como las direcciones correspondientes a los componentes que lo requieren e integran la subred. Se observó los resultados de conectividad IP entre host, gateway, host remoto por medio del comando ping, enviando solicitudes de respuesta desde una dirección específica, así mismo comprendimos la utilidad de Traceroute, pues permite observar la ruta entre hosts.