Direccionamiento IPv4

Direccionamiento IPv4

1. Estructura de Direcciones IPv4

   • Porciones de Red y Host
     • 32 bits que se compone de una porción de red y una porción de host
   • La Máscara de Subred
     • • Dirección IPv4: esta es la dirección IPv4 única del host.
     • • Máscara de subred: se usa para identificar la porción de red / host de la dirección IPv4.
     • Nota: Se requiere una dirección IPv4 de puerta de enlace predeterminada para llegar a redes remotas y se requieren direcciones IPv4 del servidor DNS para traducir los nombres de dominio a direcciones IPv4.
     • El proceso real utilizado para identificar la porción de red y la porción de host se llama ANDing.
   • La longitud del Prefijo
     • es el número de bits establecido en 1 en la máscara de subred.
       • escrito en "notación de barra", que se observa mediante una barra diagonal (/)
         • seguida del número de bits establecido en 1.
           • Nota: Una dirección de red también se conoce como prefijo o prefijo de red. Por lo tanto, la longitud del prefijo es el número de 1 bits en la máscara de subred.
   • Determinación de la Red: AND lógico
     • La operación AND se usa para determinar la dirección de red.
       • Tenga en cuenta que solo un 1 Y 1 produce un 1. Cualquier otra combinación da como resultado un 0.
         • Nota: En lógica digital, 1 representa Verdadero y 0 representa Falso. Cuando se usa una operación AND, ambos valores de entrada deben ser Verdaderos (1) para que el resultado sea Verdadero (1).
   • Direcciones de Red, host y Broadcast
     • Dentro de cada red hay tres tipos de direcciones IP:
       • • Dirección de red
         • Un dispositivo pertenece a esta red si cumple tres criterios:
           • • Tiene la misma máscara de subred que la dirección de red
             • • Tiene los mismos bits de red que la dirección de red, como lo indica la máscara de subred.
               • • Se encuentra en el mismo dominio de difusión que otros hosts con la misma dirección de red.
                 • No se puede asignar una dirección de red a un dispositivo.
       • • Direcciones de host
         • direcciones que pueden asignarse a un dispositivo,
           • Todos los dispositivos dentro de la misma red deben tener la misma máscara de subred y los mismos bits de red. Solo los bits del host serán diferentes y deben ser únicos.
             • hay una primera y última dirección de host:
               • • Primera dirección de host : este primer host dentro de una red tiene todos los 0 bits con el último bit (el más a la derecha) como 1 bit
                 • • Última dirección de host: este último host dentro de una red tiene todos los 1 bits con el último bit (más a la derecha) como un bit 0
       • • Dirección de Difusión (Broadcast)
         • Una dirección de difusión es una dirección que se utiliza cuando se requiere para llegar a todos los dispositivos en la red IPv4.
           • la dirección de difusión de la red tiene todos los 1 bits en la parte del host, según lo determinado por la máscara de subred.
             • No se puede asignar una dirección de transmisión a un dispositivo.

2. IPv4 Unicast, Broadcast, y Multicast

   • Unicast/Unidifusión
     • Un paquete de unidifusión tiene una dirección IP de destino que es una dirección de unidifusión que va a un solo destinatario.
       • Las direcciones de host de unidifusión IPv4 están en el rango de direcciones de 1.1.1.1 a 223.255.255.255.
         • dentro de este rango hay muchas direcciones reservadas para propósitos especiales
   • Broadcast/Difusión
     • un dispositivo que envía un mensaje a todos los dispositivos en una red en comunicaciones de uno a todos
       • Un paquete de difusión tiene una dirección IP de destino con todos los (1s) en la porción del host, o 32 uno (1) bits.
         • Nota: IPv4 usa paquetes de difusión. Sin embargo, no hay paquetes de difusión con IPv6.
           • Un paquete de difusión debe ser procesado por todos los dispositivos en el mismo dominio de difusión. Un dominio de difusión identifica todos los hosts en el mismo segmento de red.
             • Una transmisión puede ser dirigida o limitada
               • Se envía una transmisión dirigida a todos los hosts en una red específica
                 • Por ejemplo, un host en la red 172.16.4.0/24 envía un paquete a 172.16.4.255.
                   • Nota: Debido a preocupaciones de seguridad y abuso previo de usuarios malintencionados, las broadcasts dirigidas se desactivan de manera predeterminada a partir de la versión 12.0 de Cisco IOS con el comando de configuración global no ip direct-broadcasts.
               • Se envía una transmisión limitada a 255.255.255.255.
               • Por defecto, los routers no reenvían Broadcasts.
   • Multicast/Multidifusión
     • La transmisión de multidifusión reduce el tráfico al permitir que un host envíe un único paquete a un conjunto seleccionado de hosts que se suscriben a un grupo de multidifusión.
       • Un paquete de multidifusión es un paquete con una dirección IP de destino que es una dirección de multidifusión
         • IPv4 ha reservado las direcciones 224.0.0.0 a 239.255.255.255 como un rango de multidifusión
           • Los hosts que reciben paquetes de multidifusión particulares se denominan clientes de multidifusión
             • Los clientes de multidifusión utilizan servicios solicitados por un programa cliente para suscribirse al grupo de multidifusión.
               • Por ejemplo, los routers habilitados con OSPF se comunican entre sí mediante la dirección de multidifusión OSPF reservada 224.0.0.5. Solo los dispositivos habilitados con OSPF procesarán estos paquetes con 224.0.0.5 como la dirección IPv4 de destino. Todos los demás dispositivos ignorarán estos paquetes.

3. Segmentación de la Red

   • Dominios de Difusión y Segmentación
     • Los Switches difunden las broadcasts de todas las interfaces, excepto la interfaz en la que se recibió
       • lo reenviaría a los otros Switches y a otros usuarios conectados en la red.
         • Los routers no propagan broadcasts. Cuando un Router recibe una broadcast, no lo reenvía a otras interfaces
           • Por lo tanto, cada interfaz de Router se conecta a un dominio de broadcast y las broadcasts solo se propagan dentro de ese dominio de transmisión específico.
   • Problemas con Grandes Dominios de Difusión
     • operaciones de red lentas debido a la cantidad significativa de tráfico que puede causar, y operaciones lentas del dispositivo porque un dispositivo debe aceptar y procesar cada paquete de broadcast.
       • solución es reducir el tamaño de la red para crear dominios de difusión más pequeños en un proceso llamado subred.
         • Estos espacios de red más pequeños se denominan subredes.
           • Nota: Los términos subred y red a menudo se usan indistintamente. La mayoría de las redes son una subred de algún bloque de direcciones más grande
   • Razones para segmentar redes
     • La división en subredes reduce el tráfico general de la red y mejora el rendimiento de la red.
       • También permite que un administrador implemente políticas de seguridad como qué subredes están permitidas o no para comunicarse entre sí.
         • Otra razón es que reduce la cantidad de dispositivos afectados por el tráfico de transmisión anormal debido a configuraciones incorrectas, problemas de hardware/software o intenciones maliciosas.
           • Hay varias formas de usar subredes para ayudar a administrar dispositivos de red:
             • Ubicación
               • Grupo o función
                 • Tipo de dispositivo

4. Tipos de Direcciones IPv4

   • Direcciones IPv4 públicas y privadas
     • Las direcciones IPv4 públicas son direcciones que se enrutan globalmente entre routers de proveedores de servicios de Internet (ISP).
       • no todas las direcciones IPv4 disponibles se pueden usar en Internet
         • Hay bloques de direcciones llamadas direcciones privadas que la mayoría de las organizaciones utilizan para asignar direcciones IPv4 a hosts internos.
           • Las direcciones IPv4 privadas no son únicas y pueden usarse internamente dentro de cualquier red.
             • Nota: La solución a largo plazo para el agotamiento de la dirección IPv4 fue IPv6
               • Los bloques de direcciones privadas
                 • Dirección de red y prefijo | RFC 1918 - Rango de direcciones privadas 10.0.0.0/8 10.0.0.0 - 10.255.255.255
                 • Dirección de red y prefijo |RFC 1918 - Rango de direcciones privadas 172.16.0.0/12 172.16.0.0 - 172.31.255.255
                 • Dirección de red y prefijo | RFC 1918 - Rango de direcciones privadas 192.168.0.0/16 192.168.0.0 - 192.168.255.255
                 • Nota: Las direcciones privadas se definen en RFC 1918 y, a veces, se denominan espacio de direcciones RFC 1918
   • Enrutamiento a Internet
     • las direcciones privadas no son globalmente enrutables.
       • Estos paquetes tienen una dirección IPv4 de origen que es una dirección privada y una dirección IPv4 de destino que es pública (globalmente enrutable).
         • Los paquetes con una dirección privada deben filtrarse (descartarse) o traducirse a una dirección pública antes de reenviar el paquete a un ISP.
           • NAT se utiliza para traducir entre direcciones IPv4 privadas y públicas IPv4.
             • Esto generalmente se realiza en el Router que conecta la red interna a la red ISP.
               • Las direcciones IPv4 privadas en la intranet de la organización se traducirán a direcciones IPv4 públicas antes de enrutarlas a Internet.
                 • Nota: Aunque un dispositivo con una dirección IPv4 privada no es accesible directamente desde otro dispositivo a través de Internet, el IETF no considera las direcciones IPv4 privadas o NAT como medidas de seguridad efectivas.
                   • Las organizaciones que tienen recursos disponibles en Internet, como un servidor web, también tendrán dispositivos que tengan direcciones IPv4 públicas.
                     • esta parte de la red se conoce como DMZ (zona desmilitarizada). El Router en la imagen no solo realiza el enrutamiento, también realiza NAT y actúa como un firewall para la seguridad.
                       • Nota: Las direcciones IPv4 privadas se usan comúnmente con fines educativos en lugar de usar una dirección IPv4 pública que probablemente pertenezca a una organización.
   • Direcciones IPv4 de uso Especial
     • Direcciones de bucle invertido (Loopback)
       • Las direcciones de bucle invertido (127.0.0.0/8 o 127.0.0.1 a 127.255.255.254)
         • estas son direcciones especiales utilizadas por un host para dirigir el tráfico hacia sí mismo.
           • se puede usar en un host para probar si la configuración TCP/IP está operativa
             • ten en cuenta cómo cualquier dirección dentro de este bloque volverá en bucle al host local
     • Direcciones Link-Local
       • direcciones locales de enlace (169.254.0.0/16 o 169.254.0.1 a 169.254.255.254)
         • se conocen más comúnmente como direcciones de direccionamiento IP privado automático (APIPA) o direcciones autoasignadas
           • Los utiliza un cliente DHCP de Windows para autoconfigurarse en caso de que no haya servidores DHCP disponibles
             • Las direcciones locales de enlace se pueden usar en una conexión punto a punto, pero no se usan comúnmente para este propósito.
   • Direccionamiento con Clase Heredado
     • A los clientes se les asignó una dirección de red basada en una de tres clases, A, B o C
       • Clase A (0.0.0.0/8 a 127.0.0.0/8):
         • admitir redes extremadamente grandes
       • Clase B (128.0.0.0/16 - 191.255.0.0/16):
         • para satisfacer las necesidades de redes de tamaño moderado a grande
       • Clase C (192.0.0.0/24 - 223.255.255.0/24):
         • diseñado para admitir redes pequeñas con un máximo de 254 hosts
       • Nota: También hay un bloque de multidifusión de clase D que consta de 224.0.0.0 a 239.0.0.0 y un bloque de dirección experimental de clase E que consta de 240.0.0.0 - 255.0.0.0.
     • el direccionamiento con clase se desaprobó para asignar de manera más eficiente el espacio limitado de direcciones IPv4.
       • La asignación de direcciones con clase se reemplazó por el direccionamiento sin clase, que se usa hoy en día
         • El direccionamiento sin clase ignora las reglas de las clases (A, B, C). Las direcciones de red IPv4 públicas (direcciones de red y máscaras de subred) se asignan en función del número de direcciones que pueden justificarse.
   • Asignación de direcciones IP
     • Los RIR son responsables de asignar direcciones IP a los ISP que proporcionan bloques de direcciones IPv4 a organizaciones e ISP más pequeños. Las organizaciones también pueden obtener sus direcciones directamente de un RIR
       • Registros Regionales de Internet
         • AfriNIC (African Network Information Centre) - Región de África
           • APNIC (Asia Pacific Network Information Centre) - Región Asia/Pacífico
             • ARIN (American Registry for Internet Numbers) - Región de América del Norte
               • LACNIC (Regional Latin-American and Caribbean IP Address Registry) - América Latina y algunas islas del Caribe
                 • RIPE NCC (Réseaux IP Européens Network Coordination Centre) - Europa, Oriente Medio y Asia Central

5. División de Subredes de una Red IPv4

   • División en Subredes en el Límite del Octeto
     • Las subredes IPv4 se crean utilizando uno o más de los bits del host como bits de red. Esto se hace extendiendo la máscara de subred para tomar prestados algunos de los bits de la parte del host de la dirección para crear bits de red adicionales.
       • Cuantos más bits de host se prestan, más subredes se pueden definir. Cuantos más bits se prestan para aumentar la cantidad de subredes, se reduce la cantidad de hosts por subred.
         • Las redes se subdividen más fácilmente en el límite de octeto de /8, /16 y /24.
   • Subred dentro de un límite de octeto
     • las subredes pueden tomar prestados bits de cualquier posición de bit del host para crear otras máscaras.
       • subred a una red /24.
         • /25: al tomar prestado 1 bit del cuarto octeto crea 2 subredes que admiten 126 hosts cada una.
           • • /26: al tomar prestado 2 bits se crean 4 subredes que admiten 62 hosts cada una
             • • /27: al tomar prestado 3 bits crea 8 subredes que admiten 30 hosts cada una.

6. Subred para Cumplir con los Requisitos

   • Espacio de Direcciones IPv4 Privado versus Público
     • • Intranet: esta es la parte interna de la red de una empresa, accesible solo dentro de la organización. Los dispositivos en la intranet usan direcciones IPv4 privadas.
     • DMZ: forma parte de la red de la compañía que contiene recursos disponibles en Internet, como un servidor web. Los dispositivos en la DMZ usan direcciones IPv4 públicas.
   • Minimizar Direcciones IPv4 de Host No Utilizadas y Maximizar Subredes
     • Cuantos más bits se toman prestados para crear subredes, menos bits de host quedan disponibles.
       • Si se necesitan más direcciones de host, se requieren más bits de host, lo que resulta en menos subredes.
         • Recuerde que no se pueden usar dos de las direcciones, por lo que el número de direcciones utilizables se puede calcular como 2^n-2.

7. Máscaras de Subred de Longitud Variable

   • Un esquema de subred estándar /16 crea subredes que tienen el mismo número de hosts. No todas las subredes que cree necesitarán tantos hosts, dejando muchas direcciones IPv4 sin usar. Quizás necesites una subred que contenga muchos más hosts. Esta es la razón por la cual se desarrolló la máscara de subred de longitud variable (VLSM).
     • Nota: La dirección IPv6 más grande permite una planificación y asignación de direcciones mucho más fácil de lo que permite IPv4. Conservar las direcciones IPv6 no es un problema. Esta es una de las fuerzas impulsoras para la transición a IPv6.
       • VLSM
         • Con VLSM, la máscara de subred variará dependiendo de cuántos bits se hayan prestado para una subred particular, por lo tanto, la parte "variable" del VLSM

8. Diseño Estructurado

   • Asignación de Direcciones de Dispositivo
     • Dentro de una red, hay diferentes tipos de dispositivos que requieren direcciones:
       • • Clientes usuarios finales
         • La mayoría de las redes asignan direcciones IPv4 a los dispositivos clientes de forma dinámica, utilizando el Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
       • • Servidores y periféricos
         • Estos deben tener una dirección IP estática predecible. Usa un sistema de numeración consistente para estos dispositivos.
       • • Servidores que son accesibles desde Internet
         • Los servidores que necesitan estar disponibles públicamente en Internet deben tener una dirección IPv4 pública, a la que se accede más a menudo usando NAT.
       • • Dispositivos intermediarios
         • A estos dispositivos se les asignan direcciones para la gestión, supervisión y seguridad de la red.
       • • Puerta de enlace
         • Los routers y los dispositivos de cortafuegos tienen asignada una dirección IP a cada interfaz que sirve de puerta de enlace para los hosts de esa red.