capitulo 8

capitulo 8

1. Asignación de direcciones IP

   • En este capítulo, se examina detalladamente la estructura de las direcciones IP y su aplicación en la construcción y la puesta a prueba de redes y subredes IP.
     • 8.1.1.1 Notación binaria
       • Las PC se comunican mediante datos binarios. Los datos binarios se pueden utilizar para representar muchas formas distintas de datos.
         • la PC traduce cada letra a una serie de dígitos binarios para su almacenamiento y transporte
           • utiliza el Código Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información (ASCII).
         • Notación de posición
           • Aprender a convertir el sistema binario a decimal requiere el conocimiento de los fundamentos matemáticos de un sistema de numeración denominado notación de posición. “Notación de posición” significa que un dígito representa diferentes valores según la posición que ocupa. En un sistema denotación de posición, la base numérica se denomina “raíz”. En el sistema de base 10, la raíz es 10. En el sistema binario, se utiliza una raíz de 2. Los términos “raíz” y “base” se pueden utilizar de manera indistinta. Usando la notación de posición en el sistema de numeración con base 10, 192 representa: 192 = (1 * 10^2) + (9 * 10^1) + (2 * 10^0) o 192 = (1 * 100) + (9 * 10) + (2 * 1)
     • 8.1.1.2 Sistema de numeración binario
       • En IPv4, las direcciones son números binarios de 32 bits.
         • los patrones binarios que representan direcciones IPv4 se expresan en formato decimal punteado.
           • Se le llama octeto debido a que cada número decimal representa un byte u 8 bits.
             • Cuando se interpreta un byte como un número decimal, se obtiene la cantidad que esa posición representa si el dígito es 1, y no se obtiene la cantidad si el dígito es 0
     • 8.1.1.3 Conversión de una dirección binaria a decimal
       • Cada octeto está compuesto por 8 bits y cada bit tiene un valor, 0 o 1. Los cuatro grupos de 8 bits tienen el mismo conjunto de valores válidos en el rango de 0 a 255 inclusive. El valor de cada ubicación de bits, de derecha a izquierda, es 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128.
         • Si en esa posición hay un 0, no sume el valor. Si los 8 bits son 0, 00000000, el valor del octeto es 0. Si los 8 bits son 1, 11111111, el valor del octeto es 255 (128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1). Si los 8 bits están combinados, los valores se agregan juntos. Por ejemplo, el octeto 00100111 tiene un valor de 39 (32 + 4 + 2 + 1). Por lo tanto, el valor de cada uno de los cuatro octetos puede ir de 0 a un máximo de 255.
     • 8.1.1.5 Conversión de decimal en binario
       • Dado que representamos las direcciones IPv4 mediante el formato decimal punteado, solo es necesario analizar el proceso de conversión de valores binarios de 8 bits a valores decimales de 0 a 255 para cada octeto en una dirección IPv4.
         • Para comenzar el proceso de conversión, empezaremos determinando 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 número de octeto es igual o superior a 128. Si el número de octeto es inferior a 128, se coloca un 0 en la posición de bit para el valor decimal 128 y se avanza a la posición de bit para el valor decimal 64. Si el número de octeto en la posición de bit para el valor decimal 128 es mayor o igual que 128, se coloca un 1 en la posición de bit para el valor decimal 128 y se resta 128 del número de octeto que se está convirtiendo. A continuación, comparamos el resto de esta operación con el siguiente valor más pequeño, 64. Continuamos este proceso para todas las posiciones de bits restantes.

2. 8.1.2.1 Porción de red y porción de host de una dirección IPv4

   • Es importante entender la notación binaria para determinar si dos hosts están en la misma red. Recuerde que una dirección IP es una dirección jerárquica que consta de dos partes: una porción de red y una porción de host. Pero al determinar la porción de red en comparación con la porción de host, es necesario analizar el stream de 32 bits, y no el valor decimal.
     • Los bits dentro de la porción de host de la dirección deben ser únicos para identificar un host específico dentro de una red.
   • 8.1.2.2 Análisis de la duración de prefijo
     • la duración de prefijo es otra forma de expresar la máscara de subred. La duración de prefijo es la cantidad de bits establecidos en 1 en la máscara de subred. Se escribe en “notación con barras”, una “/” seguida de la cantidad de bits establecidos en 1.
       •  El prefijo asignado puede variar de acuerdo con la cantidad de hosts de la red. Tener un número de prefijo diferente cambia el rango de host y la dirección de broadcast para cada red.
   • 8.1.2.3 Direcciones de red, de host y de broadcast IPv4
     • La dirección de red es una manera estándar de hacer referencia a una red. Al referirse a la dirección de red, también es posible utilizar la máscara de subred o la duración de prefijo
       • la red 10.1.1.0 255.255.255.0 o la red 10.1.1.0/24. Todos los hosts en la red 10.1.1.0/24 tendrán los mismos bits de porción de red.
     • Dirección de host Cada dispositivo final requiere una dirección única para comunicarse en la red. En direcciones IPv4, los valores entre la dirección de red y la dirección de broadcast se pueden asignar a los dispositivos finales en una red
     • 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 en una red a la vez, un host puede enviar un único paquete dirigido a la dirección de broadcast de la red, y cada host en la red que recibe este paquete procesa su contenido. 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. Todos 1 en un octeto en forma binaria es igual al número 255 en forma decimal, para la red 10.1.1.0/24, en la cual se utiliza el último octeto para la porción de host, la dirección de broadcast sería 10.1.1.255. Observe que la porción de host no siempre es un octeto entero. A esta dirección se la conoce como broadcast dirigido
     • 8.1.2.4 Primera y última dirección de host
       • Primera dirección de host: contiene todos bits 0 con un bit 1 que representa el bit de orden más bajo o el bit que está más a la derecha. Esta dirección es siempre un número mayor que la dirección de red. En este ejemplo, la primera dirección de host en la red 10.1.1.0/24 es 10.1.1.1. En muchos esquemas de direccionamiento, es común utilizar la primera dirección de host del router o la dirección de gateway predeterminado.
       • la última dirección de host contiene todos bits 1, con un bit 0 que representa el bit de orden más bajo o el bit que está más a la derecha. Esta dirección es siempre una menos que la dirección de broadcast. Como se observa en la figura 2, la última dirección de host en la red 10.1.1.0/24 es 10.1.1.254.
     • 8.1.2.5 Operación AND bit a bit

3. 8.1.3.1 Asignación de una dirección IPv4 estática a un host

   • Con una asignación estática, el administrador de red debe configurar manualmente la información de red para un host.
     • El direccionamiento estático tiene varias ventajas. Por ejemplo, es útil para impresoras, servidores y otros dispositivos de red que no suelen cambiar la ubicación y que deben ser accesibles para los clientes en la red sobre la base de una dirección IP fija. Si los hosts normalmente acceden a un servidor en una dirección IP en particular, esto provocaría problemas si se cambiara esa dirección. Además, la asignación estática de información de direccionamiento puede proporcionar un mayor control de los recursos de red. Por ejemplo, es posible crear filtros de acceso sobre la base del tráfico desde y hacia una dirección IP específica. Sin embargo, introducir el direccionamiento estático en cada host puede llevar mucho tiempo.
   • 8.1.3.2 Asignación de una dirección IPv4 dinámica a un host
     • Asignación dinámica En las redes locales, es habitual que la población de usuarios cambie frecuentemente. Se agregan nuevos usuarios con computadoras portátiles, y esos usuarios requieren una conexión. Otros tienen estaciones de trabajo nuevas u otros dispositivos de red, como smartphones, que deben conectarse. En lugar de que el administrador de red asigne direcciones IP para cada estación de trabajo, es más simple que las direcciones IP se asignen automáticamente. Esto se realiza mediante un protocolo conocido como Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP),

4. 8.1.3.3 Transmisión de unidifusión

   • Tráfico unicast La comunicación unicast se usa para la comunicación normal de host a host, tanto en redes cliente/servidor como en redes punto a punto. Los paquetes unicast utilizan las direcciones del dispositivo de destino como la dirección de destino y pueden enrutarse a través de una internetwork.
   • 8.1.3.4 Transmisión de broadcast
     • El tráfico de broadcast se utiliza para enviar paquetes a todos los hosts en la red usando la dirección de broadcast para la red. Para broadcast, el paquete contiene una dirección IP de destino con todos unos (1) en la porción de host. Esto significa que todos los hosts de esa red local (dominio de broadcast) recibirán y verán el paquete.
       • Un broadcast dirigido se envía a todos los hosts de una red específica. Este tipo de broadcast es útil para enviar un broadcast a todos los hosts de una red local. Por ejemplo, para que un host fuera de la red 172.16.4.0/24 se comunique con todos los hosts dentro de esa red, la dirección de destino del paquete sería 172.16.4.255. Aunque los routers no reenvían broadcasts dirigidos de manera predeterminada, se les puede configurar para que lo hagan.
       • El broadcast limitado se usa para la comunicación que está limitada a los hosts en la red local. Estos paquetes siempre utilizan la dirección IPv4 de destino 255.255.255.255. Los routers no reenvían broadcasts limitados. Por esta razón, también se hace referencia a una red IPv4 como un dominio de broadcast. Los routers son dispositivos fronterizos para un dominio de broadcast.

5. 8.1.3.5 Transmisión de multicast

   • La transmisión de multicast está diseñada para conservar el ancho de banda de las redes IPv4. Reduce el tráfico al permitir que un host envíe un único paquete a un conjunto seleccionado de hosts que forman parte de un grupo multicast suscrito. 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. La responsabilidad de la internetwork es reproducir los flujos multicast en un modo eficaz para que alcancen solamente a los destinatarios.

6. 8.1.4.1 Direcciones IPv4 públicas 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)
   • 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 IPv4, existen muchas direcciones designadas para otros fines específicos.

7. 8.1.4.3 Direcciones IPv4 de uso especial

   • loopback IPv4 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 que va de 169.254.0.0 a 169.254.255.255 (169.254.0.0/16) se designan como direcciones link-local.
   • Direcciones TEST-NET El bloque de direcciones que va de 192.0.2.0 a 192.0.2.255 (192.0.2.0/24) se reserva para fines de enseñanza y aprendizaje.
   • Direcciones experimentales Las direcciones del bloque que va de 240.0.0.0 a 255.255.255.254 se indican como reservadas para uso futuro (RFC 3330). En la actualidad, estas direcciones solo se pueden utilizar para fines de investigación o experimentación,

8. 8.1.4.6 Asignación de direcciones IP

   • Servicios del 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. Entre los demás servicios que los ISP suelen proporcionar a sus clientes se encuentran los servicios DNS, los servicios de correo electrónico y un sitio Web. Dependiendo del nivel de servicio requerido y disponible, los clientes usan diferentes niveles de un ISP.
     • en la cima de la jerarquía de ISP se encuentran los ISP de nivel 1. Estos 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. Debido a que se encuentran en la cima de la conectividad a Internet, ofrecen conexiones y servicios altamente confiables. Entre las tecnologías utilizadas como apoyo de esta confiabilidad se encuentran múltiples conexiones al backbone de Internet.
       • desventaja: costos elevados 
     • 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.
       • desventaja: acceso mas lento a internet
   • los ISP de nivel 3 adquieren 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.
     • desventaja: menor ancho de banda y menos confiabilidad que los niveles 1 y 2

9. 8.2.2.1 Sistema numérico hexadecimal

   • El método hexadecimal ("Hex") es una manera conveniente de representar valores binarios. Así como el sistema de numeración decimal es un sistema de base diez y el binario es un sistema de base dos, el sistema hexadecimal es un sistema de base dieciséis.
   • 8.2.2.2 Representación de dirección IPv6
     • Las direcciones IPv6 tienen una longitud de 128 bits y se escriben como una cadena de valores hexadecimales. Cuatro bits se representan mediante un único dígito hexadecimal, con un total de 32 valores hexadecimales. Las direcciones IPv6 no distinguen mayúsculas de minúsculas y pueden escribirse en minúscula o en mayúscula

10. 8.2.3.2 Duración de prefijo IPv6

    • La duración de prefijo puede ir de 0 a 128. Una duración de prefijo IPv6 típica para LAN y la mayoría de los demás tipos de redes es /64. Esto significa que la porción de prefijo o de red de la dirección tiene una longitud de 64 bits, lo cual deja otros 64 bits para la ID de interfaz (porción de host) de la dirección.
      • 8.2.3.3 Direcciones IPv6 unicast
        • Las direcciones unicast globales son similares a las direcciones IPv4 públicas. Estas son direcciones enrutables de Internet globalmente exclusivas. Las direcciones unicast globales pueden configurarse estáticamente o asignarse de forma dinámica. Existen algunas diferencias importantes con respecto a la forma en que un dispositivo recibe su dirección IPv6 dinámicamente en comparación con DHCP para IPv4.
        • Las direcciones link-local se utilizan para comunicarse con otros dispositivos en el mismo enlace local. Con IPv6, el término “enlace” hace referencia a una subred. Las direcciones link-local se limitan a un único enlace. Su exclusividad se debe confirmar solo para ese enlace, ya que no se pueden enrutar más allá del enlace. En otras palabras, los routers no reenvían paquetes con una dirección de origen o de destino link-local.
        • Los hosts utilizan la dirección de loopback para enviarse paquetes a sí mismos, y esta dirección no se puede asignar a una interfaz física. Al igual que en el caso de una dirección IPv4 de loopback, se puede hacer ping a una dirección IPv6 de loopback para probar la configuración de TCP/IP en el host local. La dirección IPv6 de loopback está formada por todos ceros, excepto el último bit, representado como ::1/128 o, simplemente, ::1 en el formato comprimido
        • Una dirección sin especificar es una dirección compuesta solo por ceros representada como ::/128 o, simplemente, :: en formato comprimido. No puede asignarse a una interfaz y solo se utiliza como dirección de origen en un paquete IPv6. Las direcciones sin especificar se utilizan como direcciones de origen cuando el dispositivo aún no tiene una dirección IPv6 permanente o cuando el origen del paquete es irrelevante para el destino.
        • Las direcciones IPv6 locales únicas tienen cierta similitud con las direcciones privadas para IPv4 definidas en RFC 1918, pero también existen diferencias importantes. Las direcciones locales únicas se utilizan para el direccionamiento local dentro de un sitio o entre una cantidad limitada de sitios. Estas direcciones no deben ser enrutables en la IPv6 global. Las direcciones locales únicas están en el rango de FC00::/7 a FDFF::/7.