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Redes de computadores M.Sc. Carlos Eduardo Gómez M. M.Sc Luis Eduardo Sepúlveda R.

Direcciones IP

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Introducción al direcionamiento IP

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Redes  de  computadores  

M.Sc. Carlos Eduardo Gómez M. M.Sc Luis Eduardo Sepúlveda R.�

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Direccionamiento  IP  

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Direccionamiento  IP  

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Direccionamiento  IP  

 •  El  direccionamiento  IP  es  uno  de  los  componentes  principales  en  el  estudio  de  la  capa  de  red.  

•  Las  direcciones  IP  están  especificadas  en  los  RFC  791  (IPv4)  y  2460  (IPv6).  

•  Especifica  ciertas  normas  que  deben  ser  respetadas  en  el  proceso  de  asignación  de  direcciones  a  los  hosts.  

•  Proporciona  un  esquema  de  idenJficación  lógica  usado  para  enviar  y  recibir  paquetes  de  datos  a  través  de  una  red  IP.  

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Direccionamiento  IP  

 •  Las  direcciones  IP  son  únicas  para  cada  host,  es  decir,  no  se  pueden  repeJr  en  un  mismo  ámbito  de  aplicación.  

•  Cada  dirección  IP  es  única  para  cada  una  de  las  interfaces  de  red  (NIC)  de  cada  host.  

•  Es  posible  uJlizar  diferentes  direcciones  IP  en  una  misma  interfaz  de  red  IP  (concepto  de  sobrecarga).    

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Direccionamiento  IP  

 •  Ejemplo  de  configuración  manual  de  la  dirección  IP  en  MicrosoS  Windows  XP  

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Direccionamiento  IP  

 •  Ejemplo  de  configuración  manual  de  la  dirección  IP  en  GNU/Linux.  

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Qué  es  una  dirección  IP  

 

•  Una  dirección  IPv4  es  un  número  de  32  bits  (4  bytes).  Por  ejemplo:  192.168.0.2.  Usualmente  cada  byte  es  representado  como  su  equivalente  decimal  y  se  separan  por  puntos.  

•  Una  dirección  IPv6  es  un  número  de  128  bits  (16  bytes).  Por  ejemplo:  8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF.  Usualmente  cada  byte  es  representado  por  su  equivalente  hexadecimal  y  cada  dos  bytes  se  uJliza  el  símbolo  “:”  como  separador.  

* Hay excepciones a este concepto.

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Qué  es  una  dirección  IP  

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Qué  es  una  dirección  IP  

 

•  Una  interfaz  de  red  es  una  conexión  entre  un  host  y  un  enlace  esico  conectado  a  la  red.    

•  En  un  host  la  interfaz  de  red  es  la  NIC  (Network  Interface  Card),  conocida  como  tarjeta  de  red.    

•  Existen  NIC  especiales    –  Duo.  –  Quad.  –  Balance  de  carga.  

 

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Qué  es  una  dirección  IP  

 

•  Por  lo  general,  un  computador  de  escritorio  Jene  una  única  interfaz  de  red,  mientras  que  los  computadores  portáJles  de  hoy  en  día  Jenen  una  interfaz  de  red  adicional  (inalámbrica).  

 

 

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Qué  es  una  dirección  IP  

 

•  Los  routers  Jenen  varias  interfaces  de  red.  

* Hay excepciones a este concepto.

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Qué  es  una  dirección  MAC  

•  Cada  tarjeta  de  red  (NIC)  Jene  una  dirección    de  acceso  al  medio  (MAC),  también  llamada  dirección  esica.  

•  La  tecnología  dominante  en  redes  alambradas  es  Ethernet  y  en  redes  inalámbricas  es  802.11  conocida  como  WiFi.  

•  En  ambas  clases  de  tecnología,  la  tarjeta  de  red  Jene  una  dirección  MAC.  

•  Una  dirección  MAC  es  especificada  por  48  bits  (12  dígitos  hexadecimales).  

•  Cada  tarjeta  de  red  Jene  una  única  dirección  MAC  configurada  en  el  hardware,  aunque  es  posible  modificarla  por  soSware  

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Qué  es  una  dirección  MAC  

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Relación  entre  el  nombre  de  host,  la  dirección  IP  y  la  dirección  MAC  

 •  Existe  una  correspondencia  entre  un  nombre    de  host  y  una  o  varias  direcciones  IP.  

•  Las  personas  recordamos  más  fácilmente  los  nombres  de  hots  que  las  direcciones  IP.  

•  Las  direcciones  MAC  dependen  del  fabricante  y  no  se  puede  controlar  el  lugar  en  el  cual  una  tarjeta  de  red  va  a  estar  conectada.  Por  lo  tanto,  la  dirección  IP  permite  crear  compaJbilidad  entre  diferentes  interfaces  de  red  de  una  manera  lógica.  

•  Las  direcciones  IP  son  usadas  para  el  la  entrega  indirecta  entre  routers  mientras  que  la  dirección  MAC  es  usada  para  la  entrega  final  en  el  proceso  de  enrutamiento.  

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Jerarquía  de  las  direcciones  IP  

 •  Una  dirección  IP  se  divide  en  dos  segmentos  (prefijo  y  sufijo),  formando  una  jerarquía  de  dos  niveles,  con  el  fin  de  hacer  más  eficiente  el  enrutamiento  de  paquetes.  

 •  El  prefijo  idenJfica  la  red  (netId)  y  el  sufijo  idenJfica  al  host  (hostId)  en  esa  red.  

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Jerarquía  de  las  direcciones  IP  

 •  Dos  redes  diferentes  no  pueden  tener  el  mismo  netId,  y  de  la  misma  forma,  dos  hosts  en  la  misma  red  no  pueden  tener  el  mismo  hostId.    

•  Un  mismo  hostId  puede  ser  asignado  a  un  host  en  otra  red  (que  tenga  un  netId  diferente).    

•  Facilita  la  administración.  

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Direccionamiento  con  clases  (classful)  

Figura 1. Clases de direcciones IP

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Clases  de  direcciones  

•  Dado  que  en  la  Clase  A,  el  bit  más  significaJvo  es  0  (constante)  y  los  7  bits  siguientes  idenJfican  la  red,  sólo  pueden  exisJr  128  (27)  redes  clase  A.  

•  De  forma  similar,  existe  un  límite  de  224  direcciones  para  los  hosts  de  una  red  clase  A.  

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Notación  decimal  

 •  Aunque  las  direcciones  IP  son  números  de  32  bits,  los  usuarios  casi  nunca  las  ingresan  o  las  leen  en  binario.  

•  Una  dirección  IP  se  puede  expresar  en  formato  decimal,  agrupando  cada  8  bits  y  separando  cada  uno  de  estos  grupos  por  un  punto.    

•  La  notación  decimal  con  puntos  es  mucho  más  fácil  de  leer  y  recordar  que  el  formato  binario.  

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Notación  decimal  

•  Dado  que  para  expresar  la  dirección  IP  se  forman  grupos  de  8  bits,  cada  uno  de  los  cuatro  números  decimales  que  representa  una  dirección  IP  Jene  un  valor  mínimo  de  0  y  un  máximo  de  255.    

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Notación  decimal  

•  Teniendo  en  cuenta  que  algunos  bits  están  predefinidos  de  acuerdo  a  la  clase  de  dirección,  se  puede  idenJficar  la  clase  de  una  dirección  al  examinar  el  primer  número  en  la  notación  decimal  con  puntos  de  una  dirección  IP.  

 

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Autoridad  para  las  direcciones  

•  Para   Internet,   con   alcance   global,   una   organización  obJene   las  direcciones   IP  a   través  de  un   Internet   Service  Provider  (ISP).  

•  Un   rango   de   direcciones   es   asignado   por   el   proveedor  para   que   el   administrador   de   la   red   asigne   en   forma  individual  o  automáJca  las  direcciones  para  cada  interfaz  de  red.  

•  Los   ISPs   coordinan   con   ICANN   (Internet   CorporaJon  Assigned  Number   and  Names),   una   enJdad   que   asegura  que  cada  prefijo  de  red  es  único.  

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Direcciones  IP  públicas  

•  ICANN  es  la  organización  responsable  de  la  asignación  de  direcciones  IP  a  los  disJntos  proveedores  con  el  fin  de  mantener  la  estabilidad  de  Internet.  Además,  en  ICANN  administra  y  coordina  el  sistema  de  nombres  de  dominio  y  resuelve  los  conflictos  de  nombre  cuando  se  presentan.  

 

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Direcciones  IP  privadas  

•  Para  una  intranet,  la  organización  puede  escoger  su  prefijo,  mientras  no  se  conecte  a  Internet.    

•  Debe  exisJr  un  administrador  único  que  asigne  prefijos  únicos  a  las  redes  de  la  compañía,  para  asegurarse  que  no  habrán  números  duplicados.  

•  Para  ayudar  a  las  organizaciones  a  escoger  las  direcciones  IP,  los  RFC  1597  y  1918  recomiendan  direcciones  clase  A,  B,  y  C  que  pueden  ser  usadas  en  un  entorno  privado.  

 

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Direcciones  IP  privadas  

•  Son  uJlizadas  para  asignar  direcciones  a  cualquier  red  sin  necesidad  de  solicitarlas  a  un  proveedor.  

•  Son  direcciones  IP  no  reconocidas  por  los  enrutadores  para  la  conexión  a  Internet.  

•  Para  conectar  una  red  con  direcciones  IP  privadas  a  Internet  se  usan  los  servicios  NAT  o  proxy.    

 

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Problemas  con  el  esquema  de  direccionamiento  con  clases    

•  En  algunas  organizaciones  pequeñas,  el  esquema  de  direccionamiento  con  clases  funcionaba  sin  problemas,  pero  en  las  grandes  organizaciones  con  divisiones  internas  este  esquema  de  direccionamiento  no  era  conveniente.  

•  Los  problemas  más  significaJvos  del  direccionamiento  con  clases  son:  •  Falta  de  flexibilidad  en  el  direccionamiento  interno  en  las  organizaciones.  

•  Uso  ineficiente  del  espacio  de  direcciones  IP.  

•  Proliferación  de  entradas  en  las  tablas  de  enrutamiento  de  los  routers.    

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Subredes  y  direccionamiento  sin  clases  

•  El  esquema  de  direccionamiento  con  clases  se  ha  converJdo  en  una  limitación  debido  al  crecimiento  de  Internet,  las  direcciones  IP  se  han  agotado,  especialmente  por  el  desperdicio  de  direcciones  IP  (no  todas  las  redes  se  pueden  acomodar  en  uno  de  los  tres  tamaños  preestablecidos).  

•  Dos  nuevos  mecanismos  surgieron  para  superar  el  problema:  las  subredes  y  el  direccionamiento  sin  clases.  

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Máscara  de  subred  

•  Tanto  las  subredes  como  el  direccionamiento  sin  clases  necesitan  una  información  adicional  a  la  dirección  IP  de  32  bits  la  cual  consiste  en  un  número  de  32  bits  (similar  a  una  dirección  IP)  que  especifica  el  límite  entre  el  prefijo  y  el  sufijo,  llamado  máscara  de  subred.    

•  La  máscara  de  subred  es  usada  para  ayudar  a  los  routers  y  hosts  a  determinar  si  el  host  desJno  está  ubicado  en  la  misma  red  o  en  otra.    

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Máscara  de  subred  

•  La  máscara  de  subred  es  un  número  especial  formado  por  una  secuencia  de  bits  en  1  seguida  por  otra  secuencia  de  bits  en  cero.  Hay  tres  notaciones  que  se  pueden  usar  para  representar  una  máscara  de  subred,  la  notación  binaria,  la  notación  decimal  o  una  representación  resumida.  

•  Por  ejemplo:  •  Notación  binaria    11111111      11111111      11111111      00000000  •  Notación  decimal    255.255.255.0  •  Notación  resumida  /24  

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Máscara  de  subred  

•  Cada  bit  de  la  máscara  de  subred  corresponde  a  un  bit  de  la  dirección  IP.    

•  Los  bits  que  ocupan  las  posiciones  del  idenJficador  de  la  red  y  del  idenJficador  de  la  subred  en  la  dirección  IP,  son  bits  en  1  en  la  máscara  de  subred,  mientras  que  los  bits  que  ocupan  las  posiciones  del  idenJficador  del  host  en  la  dirección  IP,  son  bits  en  0  en  la  máscara  de  subred.    

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Máscara  de  subred  

•  Para  que  un  disposiJvo  conozca  la  dirección  de  la  subred  aplica  la  operación  AND  booleana  entre  la  dirección  IP  y  la  máscara  de  subred.    

•  Cuando  se  aplica  la  máscara  de  subred  a  la  dirección  IP,  se  ponen  en  0  los  bits  del  sufijo  de  host.  La  máscara  de  subred  fija  los  bits  del  prefijo  de  red  y  de  subred.    

•  Esta  operación  es  realizada  por  los  routers  para  tomar  decisiones  de  enrutamiento.    

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Máscara  de  subred  

Operación  AND  •  x  &  1  =  x  –  0  &  1  =  0  –  1  &  1  =  1  

•  x  &  0  =  0  –  0  &  0  =  0  –  1  &  0  =  0  

 •  IP  de  host  &  Mascara  =  IP  de  red  

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Máscara  de  subred  

•  174.23.18.4  &  255.255.255.0  =  174.23.18.0    

•  185.243.79.45  &  255.255.192.0  =  185.243.64.0  79  =      0100  1111          79  &  192  =  0100  0000  =  64  192  =  1100  0000  

 •  35.48.175.17  &  255.255.224.0  =  35.48.160.0  175  =  1010  1111        175  &  224  =  1010  0000  =  160  224  =  1110  0000  

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Máscara  de  subred  

•  Ejercicio    –  Obtener  la  dirección  de  red  para  la  siguiente  dirección  IP:  184.35.77.15/22  

 –  R:/  La  dirección  de  la  red  es:  184.35.76.0  

 

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Direccionamiento  sin  clases  

•  El  formato  de  las  direcciones  IP  sin  clase  es:  a.b.c.d/x,  donde  x  es  el  número  de  bits  del  prefijo  de  la  red.    

11001000 00010111 00010000 00000000

prefijo sufijo

200.23.16.0/23

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Ejercicio  1  

•  Considere  la  dirección    IP  para  la  red  128.211.0.32  /28.  •  Cuál  es  la  máscara  de  subred  en  formato  decimal?  •  Cuántos  bits  idenJfican  la  red?  •  Cuántos  bits  idenJfican  los  hosts?  •  Cuántos  hosts  se  pueden  idenJficar  en  esta  red?  •  Cuál  es  el  rango  de  direcciones  para  asignar  a  los  hosts?  

   

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Ejercicio  1  

•  Considere  la  dirección    IP  para  la  red  128.211.0.32  /28.  •  Cuál  es  la  máscara  de  subred  en  formato  decimal?    /28  =  255.255.255.240.  

•  Cuántos  bits  idenJfican  la  red?  28.  •  Cuántos  bits  idenJfican  los  hosts?  4.  •  Cuántos  hosts  se  pueden  idenJficar  en  esta  red?  16.  •  Cuál  es  el  rango  de  direcciones  para  asignar  a  los  hosts?  128.211.0.33  –  128.211.0.46.  

   

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Ejercicio  1  

128.211.0.32  /28    

Rango  de  direcciones:  

•  32  =  0010  0000  •  33  =  0010  0001  •  34  =  0010  0010  •  35  =  0010  0011  •  …    

•  …  •  44  =  0010  1100  •  45  =  0010  1101  •  46  =  0010  1110  •  47  =  0010  1111    

Page 41: Direcciones IP

Ejercicio  2  

•  Considere  la  dirección    IP  para  la  red  128.211.0.96  /28.  •  Cuál  es  la  máscara  de  subred  en  formato  decimal?  •  Cuántos  bits  idenJfican  la  red?  •  Cuántos  bits  idenJfican  los  hosts?  •  Cuántos  hosts  se  pueden  idenJficar  en  esta  red?  •  Cuál  es  el  rango  de  direcciones  para  asignar  a  los  hosts?  

   

Page 42: Direcciones IP

Ejercicio  3  

•  Considere  la  dirección    IP  para  la  red  128.211.0.64  /26.  •  Cuál  es  la  máscara  de  subred  en  formato  decimal?  •  Cuántos  bits  idenJfican  la  red?  •  Cuántos  bits  idenJfican  los  hosts?  •  Cuántos  hosts  se  pueden  idenJficar  en  esta  red?  •  Cuál  es  el  rango  de  direcciones  para  asignar  a  los  hosts?  

   

Page 43: Direcciones IP

Solución  Ejercicio  3  

•  1000  0000      1101  0011      0000  0000      0100  0000        128.211.0.64  

 

•  1111  1111      1111  1111      1111  1111      1100  0000          255.255.255.192  

 

•  De  dónde  sale  el  192?  128  +  64  (los  dos  úlJmos  bits  de  la  máscara  de  subred  –  en  el  cuarto  octeto).  

 

•  Cuántos  bits  idenJfican  la  red?  26  

•  Cuántos  bits  idenJfican  el  host?  6  

 

•  Cuántas  posibles  direcciones  IP  hay  para  los  hosts?  64  =  26,  donde  6  es  el  número  de  bits.  

Page 44: Direcciones IP

Solución  Ejercicio  3  

64  posibles  combinaciones  de  seis  bits:    000000  =  0  000001  =  1  000010  =  2  000011  =  3  …  111100  =  60  111101  =  61  111110  =  62  111111  =  63    

Page 45: Direcciones IP

Solución  Ejercicio  3  

Entonces,  al  reemplazar  los  úlJmos  6  bits  de  la  dirección  IP,  se  obJene  el  rango  de  direcciones  posibles:    1000  0000      1101  0011      0000  0000      0100  0000          128.211.0.64        primera  dirección  del  rango  1000  0000      1101  0011      0000  0000      0111  1111          128.211.0.127    úlJma  dirección  del  rango  

Page 46: Direcciones IP

Ejercicio  4  

•  Considere  la  dirección    IP  para  la  red  173.34.64.0  /19.  •  Cuál  es  la  máscara  de  subred  en  formato  decimal?  •  Cuántos  bits  idenJfican  la  red?  •  Cuántos  bits  idenJfican  los  hosts?  •  Cuántos  hosts  se  pueden  idenJficar  en  esta  red?  •  Cuál  es  el  rango  de  direcciones  para  asignar  a  los  hosts?  

   

Page 47: Direcciones IP

Ejercicio  4  

•  Considere  la  dirección    IP  para  la  red  173.34.64.0  /19.  •  Cuál  es  la  máscara  de  subred  en  formato  decimal?  255.255.224.0.  •  Cuántos  bits  idenJfican  la  red?  19.  •  Cuántos  bits  idenJfican  los  hosts?  13.  •  Cuántos  hosts  se  pueden  idenJficar  en  esta  red?  8192.  •  Cuál  es  el  rango  de  direcciones  para  asignar  a  los  hosts?  173.34.64.1  –  173.34.95.254.  

   

Page 48: Direcciones IP

Ejercicio  5  

•  Considere  la  dirección    IP  para  la  red  214.37.96.0  /20.  •  Cuál  es  la  máscara  de  subred  en  formato  decimal?  •  Cuántos  bits  idenJfican  la  red?  •  Cuántos  bits  idenJfican  los  hosts?  •  Cuántos  hosts  se  pueden  idenJficar  en  esta  red?  •  Cuál  es  el  rango  de  direcciones  para  asignar  a  los  hosts?  

   

Page 49: Direcciones IP

Direcciones  IP  especiales  

•  Además  de  asignar  direcciones  a  cada  computador,  es  conveniente  tener  unas  direcciones  IP  especiales  que  son  usadas  para  denotar  una  red  o  un  conjunto  de  computadores.  

•  El  protocolo  IP  define  una  serie  de  direcciones  especiales  las  cuales  están  reservadas  y  no  pueden  ser  asignadas  a  los  hosts.  •  Dirección  de  la  red  •  Dirección  de  broadcast  dirigido  •  Dirección  de  broadcast  limitado  •  Dirección  de  “este  computador”  •  Dirección  de  Loopback  

Page 50: Direcciones IP

Dirección  de  la  red  

•  Es  conveniente  tener  una  dirección  que  pueda  ser  usada  para  denotar  el  prefijo  de  la  red  para  una  red  dada.  

•  El  protocolo  IP  reserva  la  dirección  de  host  0.  •  Ejemplo:  128.211.0.0  /  16    denota  una  red  que  Jene  asignado  el  prefijo  128.211.  

•  La  dirección  de  la  red  se  refiere  a  la  red  en  sí  misma  y  no  a  los  host  conectados  a  ella.    

•  La  dirección  de  la  red  nunca  debe  aparecer  como  la  dirección  de  desJno  en  ningún  paquete.  

Page 51: Direcciones IP

Dirección  de  broadcast  dirigido  

•  Para  enviar  una  copia  de  un  paquete  a  todos  los  host  en  una  red  se  usa  la  dirección  de  broadcast.  

•  Cuando  un  paquete  es  enviado  a  la  dirección  de  broadcast  dirigido,  una  única  copia  del  paquete  viaja  a  través  de  la  red  hasta  que  alcanza  la  red  especificada.  Luego  el  paquete  es  entregado  a  todos  los  hosts  en  la  red.  

•  La  dirección  de  broadcast  dirigido  Jene  todos  los  bits  en  1  en  el  sufijo  y  es  una  dirección  reservada  por  el  protocolo  IP.  

Page 52: Direcciones IP

Dirección  de  broadcast  limitado  

•  El  término  “broadcast  limitado”  se  refiere  a  un  broadcast  en  la  red  local.  

•  Es  usado  durante  el  proceso  de  arranque  por  un  computador  que  aún  no  conoce  su  dirección  IP.  

•  IP  reserva  la  dirección  que  consta  de  32  bits  en  1  para  el  broadcast  limitado.  

Page 53: Direcciones IP

Dirección  de  “este  computador”  

•  Un  computador  necesita  saber  su  dirección  IP  para  enviar  o  recibir  paquetes  (cada  paquete  conJene  la  dirección  origen  y  la  dirección  desJno).  

•  El  conjunto  de  protocolos  TCP/IP  conJene  protocolos  que  un  computador  puede  usar  para  obtener  su  dirección  IP  automáJcamente  en  el  proceso  de  arranque.  

•  Los  protocolos  de  arranque  usan  el  protocolo  IP  para  comunicarse  pero  el  computador  no  puede  suministrar  correctamente  su  dirección  IP  .  

•  Para  manejar  estos  casos,  el  protocolo  IP  reserva  una  dirección  con  32  bits  en  0  la  cual  hace  referencia  a  “este  computador”.  

Page 54: Direcciones IP

Dirección  de  loopback  

•  Los  programadores  usan  la  dirección  de  loopback  para  la  realización  de  pruebas  preliminares  y  depuración  en  las  aplicaciones  distribuidas.  

•  Las  aplicaciones  distribuidas  pueden  probarse  en  un  único  computador  usando  la  dirección  de  loopback  en  lugar  de  tener  que  hacerlo  en  varias  máquinas  al  mismo  Jempo.  

•  Cuando  una  aplicación  envía,  los  datos  viajan  hacia  abajo  en  la  pila  de  protocolos,  y  luego  se  reenvía  de  nuevo  hacia  el  origen.  Durante  el  proceso  la  prueba  con  loopback,  los  paquetes  nunca  salen  del  computador.  

•  El  protocolo  IP  reserva  el  prefijo  127  /  8  ,  sin  embargo,  por  convención,  la  dirección  127.0.0.1  es  la  dirección  de  loopback  usada  con  mayor  frecuencia.  

•  También  es  usada  para  verificar  la  correcta  configuración  de  una  interfaz  de  red.  

Page 55: Direcciones IP

Direcciones  IP  reservadas  

•   Existen  ciertas  direcciones  IP  que  son  especiales  y  no  se  pueden  asignar  a  ninguna  interfaz  de  red.  

Page 56: Direcciones IP

Múl_ples  direcciones  IP  en  un  host    

•  Un  host  puede  tener  varias  direcciones  IP,  una  por  cada  tarjeta  de  red  que  tenga  conectada  o  sobrecargar  una  misma  interfaz  con  varias  direcciones.  

•  Un  host  con  varias  direcciones  IP  puede  ser  usado  para  aumentar  la  confiabilidad  y  el  desempeño,  en  casos  parJculares.  

•  También  puede  ser  usado  como  router,  firewall  o  como  proxy.  

Page 57: Direcciones IP

Asignación  de  direcciones  IP  

•  Después  de  conocer  el  rango  de  direcciones  disponible,  el  administrador  de  la  red  determina  si  las  direcciones  IP  serán  asignadas  en  forma  estáJca  o  dinámica.  

•  La  dirección  IP  estáJca  se  asigna  a  cada  máquina  (una  por  una).  

•  La  dirección  IP  dinámica  es  asignada  automáJcamente  por  un  servicio  conocido  como  DHCP.  

Page 58: Direcciones IP

DHCP  

•  Protocolo  de  configuración  dinámica  de  host  DHCP,  es    especificado  en  el  RFC  2131.  

•  Se  uJliza  para  asignar  las  direcciones  IP  a  los  host  de  una  red  en  forma  dinámica.  

•  También  asigna  otros  parámetros  como  son  la  máscara  de  subred,  la  puerta  de  enlace  (gateway)  y  el  servidor  DNS.  

•  La  asignación  de  la  dirección  IP  es  por  un  Jempo  determinado  (concesión).  

•  Cuando  el  Jempo  expira,  el  host  solicita  de  nuevo  la  dirección  y  puede  obtener  una  disJnta  a  la  asignada  en  el  Jempo  anterior,  dependiendo  de  la  configuración  del  servidor  DHCP.  

Page 59: Direcciones IP

DHCP  

•  Es  una  ventaja  desde  el  punto  de  vista  del  trabajo  del  administrador  de  la  red  porque  evita  la  configuración  manual  de  cada  computador  en  la  red,  evita  errores  en  la  asignación  y  evita  el  mantenimiento  de  una  base  de  datos  con  las  direcciones  asignadas  a  los  hosts.  

•  Otra  ventaja  es  la  posibilidad  de  reuJlización  de  las  direcciones  IP  y  el  soporte  a  la  movilidad  de  los  usuarios  dentro  de  la  red.  

•  Una  desventaja  es  que  el  servidor  DHCP  es  un  punto  único  de  fallo  (si  hay  sólo  un  servidor  DHCP).  

•  Otra  desventaja  es  que  el  proceso  para  determinar  la  máquina  que  tuvo  una  dirección  IP  en  un  instante  de  Jempo  es  más  engorroso.  

Page 60: Direcciones IP

DHCP  

•  Cada  host  que  desea  obtener  una  dirección  IP  envía  un  mensaje  “DHCP  discover”  en  broadcast.  

•  El  servidor  DHCP  responde  con  un  mensaje  “DHCP  offer”.  

•  El  host  solicita  la  dirección  IP  con  un  mensaje  “DHCP  request”.  

•  El  servidor  DHCP  envía  la  dirección  IP  en  el  mensaje  “DHCP  ack”.  

 

Page 61: Direcciones IP

Escenario  DHCP  

Servidor DHCP: 223.1.2.5 cliente

Tiempo

DHCP discover

src : 0.0.0.0, 68 dest.: 255.255.255.255,67 addr: 0.0.0.0 transaction ID: 654

DHCP offer src: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68 addrr: 223.1.2.4 transaction ID: 654 Lifetime: 3600 secs

DHCP request

src: 0.0.0.0, 68 dest:: 255.255.255.255, 67 addrr: 223.1.2.4 transaction ID: 654 Lifetime: 3600 secs

DHCP ACK src: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68 addrr: 223.1.2.4 transaction ID: 654 Lifetime: 3600 secs

Page 62: Direcciones IP

Direcciones  APIPA  

•  AutomaJc  Private  IP  Addressing.  •  Los  clientes  DHCP  pueden  autoconfigurar  sus  direcciones  IP  y  máscara  de  subred  cuando  el  servidor  DHCP  no  está  disponible.  

•  No  incluye  la  puerta  de  enlace  ni  el  servidor  DNS,  por  lo  que  permite  la  funcionalidad  básica  dentro  de  una  red  local  sin  salida  a  Internet.  

 

Page 63: Direcciones IP

Direcciones  APIPA  

 •  Está  reservado  el  rango  169.254.0.1  a  169.254.255.254.    •  El  servicio  APIPA  verifica  periódicamente  la  presencia  de  un  servidor  DHCP  en  la  red  para  reemplazar  la  dirección  cuando  el  servidor  esté  disponible.  

Page 64: Direcciones IP

Asignación  de  direcciones  

Figura 7. Asignación de Direcciones IP

Page 65: Direcciones IP

Asignación  de  direcciones  

•  Los  computadores  que  están  en  el  mismo  segmento  de  red  comparten  el  mismo  netId.  

•  El  router  que  conecta  las  tres  redes  Jene  tres  interfaces  de  red,  una  conectada  con  cada  una  de  las  redes.    

•  La  dirección  IP  de  la  interfaz  del  router  en  cada  red  hace  parte  del  segmento  de  red.  

•  Cuando  son  varios  routers  conectados  entre  sí,  es  necesario  formar  una  red  entre  cada  par  de  interfaces  de  routers  conectados.  

Page 66: Direcciones IP

Asignación  de  direcciones  

Figura 8. Asignación de Direcciones IP

Page 67: Direcciones IP

Subredes  

•  La  administración  en  las  redes  demasiado  grandes  puede  converJrse  en  un  dolor  de  cabeza  para  el  administrador  de  la  red.    

•  Para  enfrentar  los  requerimientos  técnicos    y  administraJvos  de  las  grandes  organizaciones,  la  técnica  conocida  como  subnevng,  añade  un  nivel  fomando  una  jerarquía  de  tres  niveles.  

•  Este  mecanismo  permite  dividir  una  red  en  redes  más  pequeñas  que  pueden  agrupar  cierto  número  de  hosts  y  facilitar  de  este  modo  su  administración  y  crecimiento.  

 

Page 68: Direcciones IP

Subredes  

•  El  mecanismo  consiste  en  tomar  algunos  de  los  bits  del  sufijo  de  host  en  la  red  para  crear  un  tercer  nivel  en  la  jerarquía  de  las  direcciones  IP.    

•  El  tercer  nivel  es  conocido  como  idenJficador  de  la  subred.  

•  Una  subred  es  una  división  lógica  de  una  red  más  grande.  El  número  de  subredes  en  que  se  divide  una  red  está  asociado  con  la  estructura  de  la  organización.  

•  La  división  en  subredes  es  un  asunto  interno  y  es  oculto  a  otras  organizaciones  o  redes  externas.    

Page 69: Direcciones IP

Subredes  

•  Por  fuera  de  la  red,  la  subred  no  es  visible,  por  lo  que  no  es  necesario  solicitar  autorización  a  una  enJdad  de  coordinación  global.  

•  Para  implementar  subredes,  el  enrutador  principal  necesita  la  máscara  de  subred  que  indique  en  dónde  ha  quedado  la  división  entre  el  número  de  red  +  el  número  de  subred  y  el  número  de  host.  

Page 70: Direcciones IP

Subredes  

•  Por  ejemplo,  la  dirección  195.50.100.0/24  se  puede  dividir  en  8  subredes,  cada  una  de  32  hosts.    

•  Para  idenJficar  cada  una  de  las  8  subredes,  se  uJlizan  3  bits.  

 

Page 71: Direcciones IP

Uso  de  la  máscara  de  subred  en  subredes  

•  Cuando  se  usan  subredes,  los  routers  también  necesitan  saber  la  forma  como  se  han  dividido  los  idenJficadores  de  hosts  en  subredes.  

•  Además,  si  se  usan  subredes,  el  idenJficador  de  la  subred  y  el  idenJficador  del  host  debe  ser  comunicado  a  los  disposiJvos  que  interpretan  las  direcciones  IP.  

•  La  máscara  de  subred  le  dice  a  los  disposiJvos  TCP/IP  cuáles  bits  de  la  dirección  IP  idenJfican  la  red  y  la  subred  y  cuáles  idenJfican  el  host.    

Page 72: Direcciones IP

Subredes  

•  Así  como  está  reservada  la  dirección  de  la  red  (donde  todos  los  bits  del  hostId  son  ceros),  está  reservada  la  dirección  de  broadcast  en  la  red  (donde  todos  los  bits  del  hostId  son  unos).  

•  Igual  sucede  con  las  subredes  en  la  cual  se  reservan  la  primera  y  la  úlJma  dirección  de  cada  subred.  

•  Además,  la  dirección  de  la  subred  0,  es  la  misma  que  la  dirección  de  la  red,  y  la  dirección  de  broadcast  de  la  úlJma  subred  es  igual  a  la  dirección  de  broadcast  de  la  red.  

Page 73: Direcciones IP

Subredes  

•  Por  lo  tanto,  se  descartan  dos  subredes  (la  primera  y  la  úlJma),  así  como  dos  direcciones  en  cada  subred  (la  primera  y  la  úlJma).    

•  Es  decir,  en  el  ejemplo,  sólo  se  pueden  uJlizar  6  subredes  y  30  hosts  en  cada  una  de  ellas.  

 

Page 74: Direcciones IP

Subredes  

•  El  rango  de  direcciones  IP  de  la  subred  1  es  el  siguiente:  

Page 75: Direcciones IP

Subredes  

•  El  rango  de  direcciones  IP  de  la  subred  2  es  el  siguiente:  

Page 76: Direcciones IP

Subredes  

•  El  rango  de  direcciones  IP  de  la  subred  3  es  el  siguiente:  

Page 77: Direcciones IP

Subredes  

•  El  rango  de  direcciones  IP  de  la  subred  4  es  el  siguiente:  

Page 78: Direcciones IP

Subredes  

•  El  rango  de  direcciones  IP  de  la  subred  5  es  el  siguiente:  

Page 79: Direcciones IP

Subredes  

•  El  rango  de  direcciones  IP  de  la  subred  6  es  el  siguiente:  

Page 80: Direcciones IP

Subredes  

•  Las  subredes  0  y  7  son  descartadas  completamente.  

Page 81: Direcciones IP

Taller  1  -­‐  Subredes  

•  Suponga  que  desea  dividir  la  red  192.168.12.0/24  en  subredes  de  manera  que  se  tomen  4  bits  del  hostId.  

•  Complete  la  siguiente  tabla:  

Page 82: Direcciones IP

Taller  1  -­‐  Subredes  

Page 83: Direcciones IP

Taller  1  -­‐  Subredes  

•  Complete la siguiente tabla para las subredes 1, 2, 13 y 14:

•  El rango de direcciones IP de la subred 1 es el

siguiente:

Page 84: Direcciones IP

Taller  1  -­‐  Subredes  

•  El  rango  de  direcciones  IP  de  la  subred  2  es  el  siguiente:  

Page 85: Direcciones IP

Taller  1  -­‐  Subredes  

•  El  rango  de  direcciones  IP  de  la  subred  13  es  el  siguiente:  

Page 86: Direcciones IP

Taller  1  -­‐  Subredes  

•  El  rango  de  direcciones  IP  de  la  subred  14  es  el  siguiente:  

Page 87: Direcciones IP

Taller  2  -­‐  Subredes  

•  Suponga  que  desea  dividir  la  red  172.16.0.0/16  en  subredes  de  manera  que  se  tomen  6  bits  para  la  subred  y10  bits  para  el  hostId.  

•  Complete  la  siguiente  tabla:    

Page 88: Direcciones IP

Taller  2  -­‐  Subredes  

Page 89: Direcciones IP

Taller  2  -­‐  Subredes  

•  Complete  la  siguiente  tabla  para  las  subredes  1,  2,  31,  32,  61  y  62:  

 

Page 90: Direcciones IP

Taller  2  -­‐  Subredes  

El rango de direcciones IP de la subred 1 es el siguiente:

Page 91: Direcciones IP

Taller  2  -­‐  Subredes  

El rango de direcciones IP de la subred 2 es el siguiente:

Page 92: Direcciones IP

Taller  2  -­‐  Subredes  

El rango de direcciones IP de la subred 31 es el siguiente:

Page 93: Direcciones IP

Taller  2  -­‐  Subredes  

El rango de direcciones IP de la subred 32 es el siguiente:

Page 94: Direcciones IP

Taller  2  -­‐  Subredes  

El rango de direcciones IP de la subred 61 es el siguiente:

Page 95: Direcciones IP

Taller  2  -­‐  Subredes  

El rango de direcciones IP de la subred 62 es el siguiente:

Page 96: Direcciones IP

ipcalc  

http://jodies.de/ipcalc

Page 97: Direcciones IP

Network  Address  Transla_on  -­‐  NAT  

10.0.0.1  

10.0.0.2  

10.0.0.3  

10.0.0.4  

138.76.29.7  

Red  local  10.0.0/24  

Resto  de  Internet  

Los  Datagrams  origen  o  desJno  en  esta  red  Jenen  la  dirección  IP  10.0.0/24  como  dirección  origen  y  la  dirección  IP  de  desJno  que  corresponda  

Todos  los  datagramas  que  salen  de  la  red  local  Jenen  la  misma  dirección  origen:  

138.76.29.7,  con  números  de  puerto  disJntos  

Page 98: Direcciones IP

NAT  

•  MoJvación:  La  red  local  usa  solo  una  dirección  IP  que  sea  conocida  en  el  lado  exterior  de  la  red:  

•  El  rango  de  direcciones  no  necesita  ser  asignado  por  el  proveedor:  solo  se  necesita  una  dirección  IP  pública  para  todos  los  disposiJvos.  

•  Puede  cambiar  la  dirección  de  los  disposiJvos  en  la  red  local  sin  necesidad  de  noJficar  a  nadie.    

•  Puede  cambiar  de  proveedor  sin  necesidad  de  cambiar  las  direcciones  de  los  disposiJvos  de  la  red  local  

•  Los  disposiJvos  de  la  red  local  no  son  explícitamente  visibles  desde  el  exterior,  una  ventaja  desde  el  punto  de  vista  de  la  seguridad.  

Page 99: Direcciones IP

Implementación  de  un  NAT  

Un  router  debe  hacer:  •  Reemplazar  la  dirección  IP  y  el  número  de  puerto  por  la  dirección  IP  NAT  y  el  nuevo  número  de  puerto  en  todos  los  datagramas  salientes.  Los  clientes  y  servidores  remotos  responderán  usando  como  dirección  de  desJno  la  dirección  IP  NAT  y  el  nuevo  número  de  puerto.  

•  Recordar  en  una  tabla  NAT  todas  las  parejas  de  traducción  (dirección  IP  origen,  número  de  puerto)  a  (dirección  IP  NAT,  nuevo  número  de  puerto)    

•  Reemplazar  la  dirección  IP  NAT  y  el  nuevo  número  de  puerto  en  los  campos  de  desJno  de  todos  los  datagramas  entrantes  con  la  correspondiente  dirección  IP  origen  y  número  de  puerto  almacenados  en  la  tabla  NAT.  

Page 100: Direcciones IP

NAT  

Page 101: Direcciones IP

NAT  

•  El  campo  Número  de  puerto  es  de  16  bits:    

•  Se  pueden  tener  mas  de  60,000  conexiones  simultáneas  con  una  sola  dirección  IP  en  el  lado  LAN!  

•  NAT  genera  polémica:  •  Los  routers  solo  deberían  procesar  información  hasta  la  capa  de  red.  

•  Viola  los  argumentos  end-­‐to-­‐end.  

•  Los  desarrolladores  de  aplicaciones  distribuidas  deben  tener  en  cuenta  el  NAT  en  el  diseño  de  sus  aplicaciones.  

•  La  escasez  de  direcciones  IP  debería  ser  resuelta  por  IPv6.  

Page 102: Direcciones IP

El  problema  de  atravesar  un  NAT  

•  El  cliente  quiere  conectarse  a  un  servidor  con  dirección  IP  10.0.0.1.  

•  La  dirección  IP  del  servidor  10.0.0.1  es  local  a  la  LAN  (Es  una  dirección  IP  que  no  se  puede  usar  como  dirección  de  desJno)  

•  Solo  es  visible  externamente  la  dirección  IP  del  NAT:  138.76.29.7.  

 

10.0.0.1

10.0.0.4

router NAT

138.76.29.7

Cliente ?

Page 103: Direcciones IP

El  problema  de  atravesar  un  NAT  

•  Solución:  RetransmiJr  (usado  en  Skype)  

•  El  servidor  que  está  detrás  del  NAT  establece  una  conexión  para  retransmiJr.  

•  El  cliente  externo  contacta  el  retransmisor.  •  El  retransmitor  hace  de  puente  entre  las  conexiones.  

10.0.0.1

router NAT

138.76.29.7

Client

1. Connection al retransmisor iniciada por el host que está detrá del NAT.

2. Conexión al retransmisor iniciada por el cliente.

3. Retransmisión establecida.

Page 104: Direcciones IP

PAT  

PAT    

(Traduccion  de  Direcciones  de  Puertos)    

 

•  es  parecido  a  NAT,  pero  nos  brinda  mayor  ahorro  de  IPs,  debido  a  que  con  una  dirección  IP,  pueden  salir  innumerables  direcciones  Privadas,  asignándoles  a  cada  salida  la  mismo  IP  Pública,  pero  con  diferente  numero  de  Puerto,  lo  que  nos  permite  ahorrar  el  uso  de  direcciones  IP.