Direccionamiento IP y enrutamiento de paquetes

Internet no es más que una interconexión de las distintas redes que tenemos a lo largo y ancho del mundo. Para que los paquetes puedan ir y volver desde nuestros equipos a otros situados en otro lugar, necesitamos tener un sistema de direccionamiento. De esto se encarga el protocolo IP.

Actualmente se sigue utilizando la version 4 del protocolo IP. Las direcciones están formadas por 4 bytes (32 bits), cada uno separada por un punto, por lo que varían desde la 0.0.0.0 hasta la 255.255.255.255.

Cada una de estas direcciones IP, se dividen en dos partes: ID de Red, y el ID de Host (pc). Dependiendo de cuantos bytes de la dirección IP se utilicen como id de red y de host, se dan diferentes clases de dirección IP.

Esta separación de clases nos permite tener más o menos direcciones IP para equipos dentro de una red.

Las direcciones IP se organizan en diferentes clases dependiendo de los bytes que se emplean para el identificador de la red y de los hosts de esa red. Por lo tanto tenemos diferentes rangos diferenciados:

Todos los equipos (hosts) que están dentro de una misma red deben tener el mismo identificador de red, por lo que dependiendo de la clase de ip que utilicemos podremos tener más o menos equipos dentro de una misma red.

• Las direcciones IP que terminan en 0, no se pueden usar como identificador de host, ni tampoco las que terminan en 255 (dirección de broadcast).

• Las direcciónes de clase A del rango → 127.0.0.0 - 127.255.255.255 tampoco se pueden utilizar ya que se usan como direcciones de loopback. Una dirección de loopback representa una interfaz de red virtual que los hosts utilizan para dirigir el tráfico hacia ellos mismos. La más utilizada es la 127.0.0.1

Las direcciones ip's son limitadas, por lo que se han dividido en rangos de uso público (accesibles desde internet) y rangos privados (usadas dentro de las redes de area local).

Los rangos privados de ip's de cada clase son:

La máscara de red es una dirección ip que nos permite averiguar el identificador de red de una dirección ip.

Las máscaras de red de las ip's de las distintas clases son:

• 255.0.0.0 (Clase A) → 8 bits (1 byte) id de red
• 255.255.0.0 (Clase B) → 16 bits (2 bytes) id de red
• 255.255.255.0 (Clase C) → 24 bits (3 bytes) id de red

La máscara de red de una dirección IP tambien se puede indicar mediante notación CIDR (Classless Inter-domain routing):

• 16.34.54.23 /8 → 8 bits de máscara de red = (255.0.0.0)
• 167.0.5.2 /16 → 16 bits de máscara de red = (255.255.0.0)
• 216.102.4.31 /24 → 24 bits de máscara de red = (255.255.255.0)

Para que una serie de equipos estén dentro de la misma red, sus direcciones IP deben tener el mismo id de red.

El Id de red de una dirección IP se calcula realizando una operación AND entre la dirección IP y su máscara de red. Ejemplo:

• IP: 192.168.10.45 Máscara de red: 255.255.255.0

Las direcciones de red identifican a la red, no a ningún equipo concreto. Por lo tanto no se pueden asignar a una tarjeta de red. Son direcciones IP cuyo id de host tiene todos los bits a 0. Ejemplos de direcciones de red:

• Clase A - Máscara 255.0.0.0
  • 1.0.0.0
  • 10.0.0.0
  • 110.0.0.0

• Clase B - Máscara 255.255.0.0
  • 140.0.0.0
  • 140.15.0.0
  • 172.17.0.0

• Clase C - Máscara 255.255.255.0
  • 192.15.17.0
  • 192.168.45.0
  • 215.215.30.0

Son las direcciones IP que asigno a las tarjeta de red de los diferentes equipos o elementos de una red. No pueden terminar en 0, ni en 255 y deben estar en el rango de direcciones de esa red.

• Dirección de red Clase A: 15.0.0.0 Máscara 255.0.0.0
  • 15.245.16.1
  • 15.0.0.1
  • 15.20.8.2

• Dirección de red Clase B 150.140.0.0 Máscara 255.255.0.0
  • 150.140.45.87
  • 150.140.0.2
  • 150.140.156.253

• Dirección de red Clase C - 215.45.167.0 Máscara 255.255.255.0
  • 215.45.167.1
  • 215.45.167.254
  • 215.45.167.18

• UTP, STP (Par Trenzado), Conector RJ45
  • Cable directo: une elementos de red de distinto tipo (pc-hub, pc-switch, switch-router)
  • Cable cruzado: une equipos del mismo tipo (router-router, switch-switch, pc-pc, hub-hub, pc-router, switch-hub)
• Cable Telefónico, Conector RJ11
• Fibra Óptica

• Por cable (Ethernet)

• Inalámbricas (802.11)

Para configurar una tarjeta de Red necesitamos establecer unos valores:

• Dirección MAC: la asigna el fabricante, es única, y es necesaria para enviar paquetes dentro de una misma Red de Area Local.

• Dirección IP: La podemos asignar de forma estática (manual) o de forma automática (mediante servicio DHCP). Es necesaria para el envío de cualquier tipo de paquete.

• Máscara de red: Es una especie de dirección ip, que se utiliza para calcular el identificador de red de la red. Se puede asignar de forma estática (manual) o de forma automática (mediante servicio DHCP)

• Puerta de enlace: Es la dirección IP del elemento (habitualmente un router) al que enviaremos los paquetes destinados a redes distintas a la nuestra (diferente id de red). Al igual que los parámetros anteriores se puede asignar estática o dinámicamente.

Es un dispositivo que se utiliza para conectar ordenadores u otros dispositivos en una red cableada. Opera en el nivel de interfaz de red. Tiene una cantidad de puertos Ethernet y su funcionamiento consiste en reenviar cada paquete recibido desde un puerto, por todos los puertos restantes.

Animación: Funcionamiento de un Hub

Son dispositivos que están en desuso, debido a las ventajas del switch

Todos los equipos unidos por un Hub deben tener ip's con el mismo identificador de red

Al igual que el Hub, se utiliza para conectar dispositivos dentro de una misma red cableada. A diferencia del Hub, el Switch aprende en cuál de sus puertos se encuentra cada ordenador (Dir. MAC), y al recibir un paquete sabe por qué puerto concreto debe enviarlo para que llegue al equipo destinatario.

Animación: Funcionamiento de un Switch

Todos los equipos unidos por un Switch deben tener ip's con el mismo identificador de red

Se utiliza para unir redes distintas, permitiendo el enrutamiento de paquetes de una red a otra. Los paquetes que llegan a un router son evaluados y dependiendo de la dirección IP de destino, se enviarán por un puerto hacia un red o hacia otra.

Para ello, a los routers se les indican las rutas por las que deben enviar los paquetes, para alcanzar una red concreta.

Animación: Enrutamiento de paquetes

Los pcs de las redes local conectadas mediante un Router, deben tener también configurada una puerta de enlace. La puerta de enlace es la dirección IP que tiene el router en la interfaz de red que está en cada red local. La puerta de enlace de los equipos debe ser una IP con el mismo identificador de red que la IP del equipo.

Son elementos que permiten una conectividad inalámbrica. Haces de extensión de un switch o un hub, por lo que deben estar conectados a un cable, y permiten unir los equipos conectados inalámbricamente entre si, y también a la red cableada a la que está conectado el punto de acceso.

Son los routers usados en el ámbito doméstico. Estos routers solo permiten enrutar tráfico entre dos redes distintas (la externa -Internet- y nuestra red local). Además incorporan un switch de varios puertos y un punto de acceso inalámbrico, con lo que permite conectar varios equipos dentro de una misma red local.

Packet Tracer es un simulador de redes creado por el fabricante de componentes de red Cisco. Permite la conexión de diferentes dispositivos de red, direccionamiento IP y simulación de envío de paquetes.

Se puede descargar de forma gratuita desde su página web, creando una cuenta de usuario y uniendonos al curso gratuito que se ofrece.

Para configurar el enrutamiento entre las diferentes redes que creamos en Packet Tracer, necesitamos poder configurar los routers:

Video: Configuración de rutas estáticas

Video: (Ampliación) Configuración de rutas estáticas

Video: Configuración de router inalámbrico

Además podemos configurar servidores dentro de las diferentes redes, para obtener diferentes servicios( web, ftp, dns, dhcp, etc):

Video: (Proximamente) Configuración de servidores HTTP, DNS y DHCP

1. Creación y configuración de un sistema de redes de idea propia. (Trabajo práctico)
2. Creación y configuración de un sistema de redes a petición concreta. (Prueba práctica)

© 2024 Fernando Valdeón