El direccionamiento IP es un número que identifica de manera lógica y jerárquicamente a una interfaz de un dispositivo dentro de una red que utilice el protocolo de Internet (IP), que corresponde al nivel de red.
El encaminamiento es el mecanismo por el que en una red hacen llegar los paquetes desde su origen a su destino final, siguiendo un camino o ruta a través de la red.
Direccionamiento IPv4 e IPv6
- Direccionamiento IPv4:
Un Router envía los paquetes desde la red origen a la red destino utilizando el protocolo IPv4. Los paquetes deben incluir un identificador tanto para la red origen como para la red destino.
Utilizando la dirección IP de una red destino, un Router puede enviar un paquete a la red correcta. Cuando un paquete llega a un Router conectado a la red destino, este utiliza la dirección IP para localizar el computador en particular conectado a la red.
Cada dirección IPv4 está formada por 4 octetos cada octeto de 8 bits y consta de dos partes. Una parte identifica la red donde se conecta el sistema y la segunda identifica el Host en particular de esa red. Cada octeto varía de 0 a 255. Cada uno de los octetos se divide en 256 subgrupos y éstos, a su vez, se dividen en otros 256 subgrupos con 256 direcciones cada uno. Este tipo de dirección recibe el nombre de dirección jerárquica porque contiene diferentes niveles. Una dirección IP combina estos dos identificadores en un solo número.
Este número debe ser un número exclusivo, porque las direcciones repetidas harían imposible el enrutamiento. Las direcciones IP se dividen en clases para definir las redes de tamaño pequeño, mediano y grande. Las direcciones Clase A se asignan a las redes de mayor tamaño.
Las direcciones Clase B se utilizan para las redes de tamaño medio y las de Clase C para redes pequeñas. El primer paso para determinar qué parte de la dirección identifica la red y qué parte identifica el host es identificar la clase de dirección IP.
Direccionamiento IPv6:
Las direcciones IPv6 se clasifican según las políticas de direccionamiento y encaminamiento más comunes en las redes que son unicast, que identifica un único interface de red.
El protocolo de Internet entrega los paquetes enviados a una dirección unicast al interface específico, anycast que es asignada a un grupo de interfaces, normalmente de nodos diferentes. Un paquete enviado a una dirección anycast se entrega únicamente a uno de los miembros, típicamente el host con menos coste, según la definición de métrica del protocolo de encaminamiento. Las direcciones anycast no se identifican fácilmente pues tienen el mismo formato que las unicast, diferenciándose únicamente por estar presente en varios puntos de la red.
Por tipo de asignación:
Fijas (que nunca cambian) o Dinámicas (que cambien cada vez que el equipo se conecta o cada determinado tiempo).
Estos tipos de dirección se pueden combinar: pública-fija, pública-dinámica, privada-fija, privada-dinámica.
La Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) reconoce tres clases de direcciones IP:
CLASE A:
En esta clase se reserva el primer grupo a la identificación de la red, quedando los tres siguientes para identificar los diferentes host. Los rangos de esta clase están comprendidos entre 1.0.0.0 y 127.255.255.255. Actualmente la ICANN asigna redes de este grupo a gobiernos de todo el mundo, aunque hay algunas grandes empresas que tienen asignadas IP's de esta clase.
CLASE B:
En esta clase se reservan los dos primeros grupos a la identificación de la red, quedando los dos siguientes para identificar los diferentes host. Los rangos de esta clase están comprendidos entre 128.0.0.0 y 191.255.255.255. Actualmente la ICANN asigna redes de este grupo a grandes y medianas empresas.
CLASE C:
En esta clase se reservan los tres primeros grupos a la identificación de la red, quedando el último para identificar los diferentes hosts. Los rangos de esta clase están comprendidos entre 192.0.0.0 y 223.255.255.255. Actualmente la ICANN asigna redes de este grupo a aquellos que lo solicitan.
Dentro de estas clases hay otra serie de asignaciones:
- La dirección 0.0.0.0 se utiliza por las máquinas cuando están arrancando o no se les ha asignado dirección.- La dirección que tiene su parte de host a cero sirve para definir la red en la que se ubica. Se denomina dirección de red.
- La dirección que tiene su parte de host a unos sirve para comunicar con todos los hosts de la red en la que se ubica. Se denomina Dirección de broadcast.
- Las direcciones 127.x.x.x se reservan para pruebas de retroalimentación. Se denomina Dirección de bucle local o loopback.
Al usuario lo que más le interesa es un grupo de direcciones IP que no están asignadas dentro de cada grupo. Son las que reciben el nombre de Redes privadas, y son las que pueden ser utilizadas por los hosts que usan traducción de dirección de red (NAT) para conectarse a Internet o por los hosts que no se conectan a Internet.
Direcciones IP reservadas
Direcciones IP públicas y privadas
La estabilidad de la Internet depende de forma directa de la exclusividad de las direcciones de red utilizadas públicamente.
Las direcciones IP públicas son exclusivas. Dos máquinas que se conectan a una red pública nunca pueden tener la misma dirección IP porque las direcciones IP públicas son globales y están estandarizadas. Todas las máquinas que se conectan a la Internet acuerdan adaptarse al sistema. Hay que obtener las direcciones IP públicas de un proveedor de servicios de Internet (ISP) o un registro, a un costo.
Direccionamiento con Clase
SUPERNETTING
También conocida como Agregación o Sumarizacion de Rutas; es un protocolo de Internet (IP) que se forma a partir de la combinación de dos o más redes (o subredes), que tienen un prefijo Classless Inter-Domain Routing (CIDR).
ALGORITMO DE RUTEO
En un grupo de routers con enlaces conectando a los mismos, un algoritmo de ruteo es aquel que busca un “buen” camino desde el router fuente hasta el router destino. Usualmente, un buen camino es aquel que presenta el menor coste de enlace. Sin embargo en la práctica, existen muchas políticas que entran en juego en la toma de decisiones en el ruteo de paquetes y que hacen el del simple concepto de algoritmos de ruteo en algoritmos complejos.
ALGORITMOS DE ENRUTAMIENTO POR VECTOR DE DISTANCIA:
Utiliza el algoritmo de Bellman-Ford para calcular las rutas. Fue el algoritmo original de ARPANET. Se usó en DECNET, IPX y Appletalk. Lo usa el protocolo RIP (Routing Information Protocol), que hasta 1988 era el único utilizado en Internet. También se utiliza en los protocolos propietarios ampliamente extendidos IGRP y EIGRP de Cisco.
El enrutamiento de un protocolo basado en vector de distancias requiere que un router informe a sus vecinos de los cambios en la topología periódicamente y en algunos casos cuando se detecta un cambio en la topología de la red. Comparado a los protocolos de estado de enlace, que necesitan que un router informe a todos los nodos de una red acerca de los cambios en su topología, los algoritmos de vector de distancias tienen mucha menos complejidad computacional. Además, las principales características de los diferentes algoritmos VD (vector de distancias) son siempre las mismas.
El algoritmo VD se basa en calcular la dirección y la distancia hasta cualquier enlace en la red. El costo de alcanzar un destino se lleva a cabo usando cálculos matemáticos como la métrica del camino. RIP cuenta los saltos efectuados hasta llegar al destino mientras que IGRP utiliza otra información como el retardo y el ancho de banda.
Los cambios son detectados periódicamente ya que la tabla de enrutamiento de cada router se envía a todos los vecinos que usan el mismo protocolo. Una vez que el router tiene toda la información, actualiza su propia tabla reflejando los cambios y luego informa a sus vecinos de los mismos. Este proceso se conoce también como “enrutamiento por rumor” ya que los nodos utilizan la información de sus vecinos y no pueden comprobar a ciencia cierta si ésta es verdadera o no.
El algoritmo de Bellman-Ford se adapta perfectamente al modo de aprendizaje de los nodos que “nacen”, es decir, cuando se conectan a la red. A medida que el algoritmo progresa, el nuevo nodo va adquiriendo más información sobre el resto de nodos de la red. Este algoritmo converge rápidamente cuando se conectan nuevos nodos. Por ello se suele decir que las buenas noticias viajan rápido por la red.
ALGORITMOS DE ENRUTAMIENTO DE ESADO DE ENLACE
Se basa en que un router o encaminador comunica a los restantes nodos de la red, identifica cuáles son sus vecinos y a qué distancia está de ellos. Con la información que un nodo de la red recibe de todos los demás, puede construir un "mapa" de la red y sobre él calcular los caminos óptimos. El encaminamiento por estado de enlace nace en 1979 cuando en ARPANET sustituyó al método de vector de distancias.
Una Dirección de Internet Protocol Versión 6 (Dirección IPv6) es una etiqueta numérica usada para identificar un interfaz de red (elemento de comunicación/conexión) de un equipo o nodo de red participando en una red IPv6, esta tiene un tamaño de 128 bits, dándole un espacio más amplio de direccionamiento además se representa en 8 grupos de cuatro dígitos hexadecimales,cada grupo de 16 bits y se separan mediante 2 puntos.
Las direcciones IPv6 se clasifican según las políticas de direccionamiento y encaminamiento más comunes en las redes que son unicast, que identifica un único interface de red.
El protocolo de Internet entrega los paquetes enviados a una dirección unicast al interface específico, anycast que es asignada a un grupo de interfaces, normalmente de nodos diferentes. Un paquete enviado a una dirección anycast se entrega únicamente a uno de los miembros, típicamente el host con menos coste, según la definición de métrica del protocolo de encaminamiento. Las direcciones anycast no se identifican fácilmente pues tienen el mismo formato que las unicast, diferenciándose únicamente por estar presente en varios puntos de la red.
Casi cualquier dirección unicast puede utilizarse como dirección anycast, y multicast que es usada por múltiples hosts, que consiguen la dirección multicast participando en el protocolo de multidifusión (multicast) entre los routers de red.
Un paquete enviado a una dirección multicast es entregado a todos los interfaces que se hayan unido al grupo multicast correspondiente. IPv6 no implementa direcciones de Broadcast, en las direcciones unicast y anycast la dirección se divide en 2 partes, los primeros 64 bits identifican el prefijo de la red y son usados para encaminamiento, los últimos 64 bits identifican la interface de red del host. Las direcciones Multicast se construyen en base a la aplicación que se les de.
• TIPOS DE DIRECCIÓN IP
Para propósitos de este documento las direcciones IP son números binarios de 32 bits que son usados como direcciones en los protocolos IPv4, el cual es utilizado en Internet. Existen diferentes tipos de direcciones IP. Hay diferentes formas de catalogar las direcciones IP:
Por tipo de acceso:
Públicas (que se pueden acceder desde Internet) o Privadas (que sólo se puede acceder desde la red a la que pertenecen)
Un paquete enviado a una dirección multicast es entregado a todos los interfaces que se hayan unido al grupo multicast correspondiente. IPv6 no implementa direcciones de Broadcast, en las direcciones unicast y anycast la dirección se divide en 2 partes, los primeros 64 bits identifican el prefijo de la red y son usados para encaminamiento, los últimos 64 bits identifican la interface de red del host. Las direcciones Multicast se construyen en base a la aplicación que se les de.
• TIPOS DE DIRECCIÓN IP
Para propósitos de este documento las direcciones IP son números binarios de 32 bits que son usados como direcciones en los protocolos IPv4, el cual es utilizado en Internet. Existen diferentes tipos de direcciones IP. Hay diferentes formas de catalogar las direcciones IP:
Por tipo de acceso:
Públicas (que se pueden acceder desde Internet) o Privadas (que sólo se puede acceder desde la red a la que pertenecen)
Por tipo de asignación:
Fijas (que nunca cambian) o Dinámicas (que cambien cada vez que el equipo se conecta o cada determinado tiempo).
Estos tipos de dirección se pueden combinar: pública-fija, pública-dinámica, privada-fija, privada-dinámica.
La Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) reconoce tres clases de direcciones IP:
CLASE A:
CLASE B:
En esta clase se reservan los dos primeros grupos a la identificación de la red, quedando los dos siguientes para identificar los diferentes host. Los rangos de esta clase están comprendidos entre 128.0.0.0 y 191.255.255.255. Actualmente la ICANN asigna redes de este grupo a grandes y medianas empresas.
CLASE C:
En esta clase se reservan los tres primeros grupos a la identificación de la red, quedando el último para identificar los diferentes hosts. Los rangos de esta clase están comprendidos entre 192.0.0.0 y 223.255.255.255. Actualmente la ICANN asigna redes de este grupo a aquellos que lo solicitan.
Dentro de estas clases hay otra serie de asignaciones:
- La dirección 0.0.0.0 se utiliza por las máquinas cuando están arrancando o no se les ha asignado dirección.- La dirección que tiene su parte de host a cero sirve para definir la red en la que se ubica. Se denomina dirección de red.
- La dirección que tiene su parte de host a unos sirve para comunicar con todos los hosts de la red en la que se ubica. Se denomina Dirección de broadcast.
- Las direcciones 127.x.x.x se reservan para pruebas de retroalimentación. Se denomina Dirección de bucle local o loopback.
Al usuario lo que más le interesa es un grupo de direcciones IP que no están asignadas dentro de cada grupo. Son las que reciben el nombre de Redes privadas, y son las que pueden ser utilizadas por los hosts que usan traducción de dirección de red (NAT) para conectarse a Internet o por los hosts que no se conectan a Internet.
Direcciones IP reservadas
Ciertas direcciones de host son reservadas y no pueden asignarse a dispositivos de la red. Estas direcciones de host reservadas incluyen:
En el ejemplo de la red, 176.10.0.0, los últimos 16 bits componen el campo del host o la parte de la dirección del host. El broadcast que se envía a todos los dispositios de la red incluye una dirección destino de 176.10.255.255. Esto se produce porque 255 es el valor decimal de un octeto que contiene 11111111.
- Dirección de red:Utilizada para identificar la red en sí.La sección que está identificada en el casillero superior representa la red 198.150.11.0. Los datos enviados a cualquier host de dicha red (198.150.11.1- 198.150.11.254) se verá desde afuera de la red del área local con la dirección 198.159.11.0. Los números del host sólo tienen importancia cuando los datos se encuentran en una red de área local. La LAN contenida en el casillero inferior recibe el mismo tratamiento que la LAN superior, sólo que el número de la red es 198.150.12.0.
- Dirección de broadcast: Utilizada para realizar el broadcast de paquetes hacia todos los dispositivos de una red.La dirección IP que tiene ceros binarios en todas las posiciones de bits de host queda reservada para la dirección de red. Tomando como ejemplo una red Clase A, 113.0.0.0 es la dirección IP de la red, conocida como el ID (identificador) de la red, que contiene el host 113.1.2.3. Un Router usa la dirección IP de red al enviar datos por Internet. En un ejemplo de red Clase B, la dirección 176.10.0.0 es una dirección de red.
En el ejemplo de la red, 176.10.0.0, los últimos 16 bits componen el campo del host o la parte de la dirección del host. El broadcast que se envía a todos los dispositios de la red incluye una dirección destino de 176.10.255.255. Esto se produce porque 255 es el valor decimal de un octeto que contiene 11111111.
Direcciones IP públicas y privadas
La estabilidad de la Internet depende de forma directa de la exclusividad de las direcciones de red utilizadas públicamente.
Las direcciones IP públicas son exclusivas. Dos máquinas que se conectan a una red pública nunca pueden tener la misma dirección IP porque las direcciones IP públicas son globales y están estandarizadas. Todas las máquinas que se conectan a la Internet acuerdan adaptarse al sistema. Hay que obtener las direcciones IP públicas de un proveedor de servicios de Internet (ISP) o un registro, a un costo.
Con el rápido crecimiento de Internet, las direcciones IP públicas comenzaron a escasear. Se desarrollaron nuevos esquemas de direccionamiento, tales como el enrutamiento entre dominios sin clase (CIDR) y el IPv6, para ayudar a resolver este problema.
Las direcciones IP privadas son otra solución al problema del inminente agotamiento de las direcciones IP públicas. Como ya se ha mencionado, las redes públicas requieren que los hosts tengan direcciones IP únicas. Sin embargo, las redes privadas que no están conectadas a la Internet pueden utilizar cualquier dirección de host, siempre que cada host dentro de la red privada sea exclusivo. Existen muchas redes privadas junto con las redes públicas. Sin embargo, no es recomendable que una red privada utilice una dirección cualquiera debido a que, con el tiempo, dicha red podría conectarse a Internet. Los Routers de Internet descartan inmediatamente las direcciones privadas. Si se produce un direccionamiento hacia una intranet que no es pública, un laboratorio de prueba o una red doméstica, es posible utilizar las direcciones privadas en lugar de direcciones exclusivas a nivel global. Las direcciones IP privadas pueden entremezclarse, con las direcciones IP públicas.
La conexión de una red que utiliza direcciones privadas a la Internet requiere que las direcciones privadas se conviertan a direcciones públicas. Este proceso de conversión se conoce como Traducción de direcciones de red (NAT). En general, un Router es el dispositivo que realiza la NAT. NAT, junto con CIDR e IPv6 se describen con mayor detalle más adelante.
Las direcciones IP privadas son otra solución al problema del inminente agotamiento de las direcciones IP públicas. Como ya se ha mencionado, las redes públicas requieren que los hosts tengan direcciones IP únicas. Sin embargo, las redes privadas que no están conectadas a la Internet pueden utilizar cualquier dirección de host, siempre que cada host dentro de la red privada sea exclusivo. Existen muchas redes privadas junto con las redes públicas. Sin embargo, no es recomendable que una red privada utilice una dirección cualquiera debido a que, con el tiempo, dicha red podría conectarse a Internet. Los Routers de Internet descartan inmediatamente las direcciones privadas. Si se produce un direccionamiento hacia una intranet que no es pública, un laboratorio de prueba o una red doméstica, es posible utilizar las direcciones privadas en lugar de direcciones exclusivas a nivel global. Las direcciones IP privadas pueden entremezclarse, con las direcciones IP públicas.
La conexión de una red que utiliza direcciones privadas a la Internet requiere que las direcciones privadas se conviertan a direcciones públicas. Este proceso de conversión se conoce como Traducción de direcciones de red (NAT). En general, un Router es el dispositivo que realiza la NAT. NAT, junto con CIDR e IPv6 se describen con mayor detalle más adelante.
SUBNETTING
Consiste en dividir una red en varias subredes pequeñas, lo cual nos brinda mejor administración, control del tráfico, y mayor seguridad.
VLSM
Vlsm es una técnica que permite dividir subredes en redes más pequeñas pero la regla que hay que tener en consideración siempre que se utilice Vlsm es que solamente se puede aplicar esta técnica a las direcciones de redes/subredes que no están siendo utilizadas por ningún host, VLSM permite crear subredes más pequeñas que se ajusten a las necesidades reales de la red (los routers que utilizan protocolos de enrutamiento ‘sin clase’ como RIPV2 y OSPF pueden trabajar con un esquema de direccionamiento IP que contenga diferentes tamaños de mascara, no así los protocolos de enrutamiento ‘con clase’ RIPV1 que solo pueden trabajar con un solo esquema de direcciones IP, es decir una misma mascara para todas las subredes dentro de la RED-LAN).
Direccionamiento con Clase
Una red con clase es una arquitectura de red de direccionamiento utilizado en el Internet desde 1981 hasta la introducción de enrutamiento sin clase Inter-Domain en 1993. El método divide el espacio de direcciones de Protocolo de Internet versión 4 (IPv4) en cinco clases de direcciones. Cada clase, codificado en los cuatro primeros bits de la dirección, define bien un tamaño de red diferente, es decir, el número de hosts de las direcciones unicast (clases A, B, C), o una red multicast (clase D). El quinto rango de direcciones de clase (E) se reserva para usos futuros o experimental.
Desde su abandono, los restos de los conceptos de red con clase permanecen en la práctica sólo un alcance limitado en los parámetros de configuración predeterminados de algún software de red y componentes de hardware (por ejemplo, la máscara de subred por defecto), pero los términos se siguen utilizando erróneamente por personas que trabajan en ella.
Direccionamiento sin Clase (CIDR)
Classless Inter-Domain Routing o CIDR (en español «enrutamiento entre dominios sin clase»)
CIDR es un estándar de red para la interpretación de direcciones IP. CIDR facilita el encaminamiento al permitir agrupar bloques de direcciones en una sola entrada de tabla de rutas. Estos grupos, llamados comúnmente Bloques CIDR, comparten una misma secuencia inicial de bits en la representación binaria de sus direcciones IP.
SUPERNETTING
También conocida como Agregación o Sumarizacion de Rutas; es un protocolo de Internet (IP) que se forma a partir de la combinación de dos o más redes (o subredes), que tienen un prefijo Classless Inter-Domain Routing (CIDR).
ALGORITMO DE RUTEO
En un grupo de routers con enlaces conectando a los mismos, un algoritmo de ruteo es aquel que busca un “buen” camino desde el router fuente hasta el router destino. Usualmente, un buen camino es aquel que presenta el menor coste de enlace. Sin embargo en la práctica, existen muchas políticas que entran en juego en la toma de decisiones en el ruteo de paquetes y que hacen el del simple concepto de algoritmos de ruteo en algoritmos complejos.
ALGORITMOS DE ENRUTAMIENTO POR VECTOR DE DISTANCIA:
Utiliza el algoritmo de Bellman-Ford para calcular las rutas. Fue el algoritmo original de ARPANET. Se usó en DECNET, IPX y Appletalk. Lo usa el protocolo RIP (Routing Information Protocol), que hasta 1988 era el único utilizado en Internet. También se utiliza en los protocolos propietarios ampliamente extendidos IGRP y EIGRP de Cisco.
El enrutamiento de un protocolo basado en vector de distancias requiere que un router informe a sus vecinos de los cambios en la topología periódicamente y en algunos casos cuando se detecta un cambio en la topología de la red. Comparado a los protocolos de estado de enlace, que necesitan que un router informe a todos los nodos de una red acerca de los cambios en su topología, los algoritmos de vector de distancias tienen mucha menos complejidad computacional. Además, las principales características de los diferentes algoritmos VD (vector de distancias) son siempre las mismas.
El algoritmo VD se basa en calcular la dirección y la distancia hasta cualquier enlace en la red. El costo de alcanzar un destino se lleva a cabo usando cálculos matemáticos como la métrica del camino. RIP cuenta los saltos efectuados hasta llegar al destino mientras que IGRP utiliza otra información como el retardo y el ancho de banda.
Los cambios son detectados periódicamente ya que la tabla de enrutamiento de cada router se envía a todos los vecinos que usan el mismo protocolo. Una vez que el router tiene toda la información, actualiza su propia tabla reflejando los cambios y luego informa a sus vecinos de los mismos. Este proceso se conoce también como “enrutamiento por rumor” ya que los nodos utilizan la información de sus vecinos y no pueden comprobar a ciencia cierta si ésta es verdadera o no.
El algoritmo de Bellman-Ford se adapta perfectamente al modo de aprendizaje de los nodos que “nacen”, es decir, cuando se conectan a la red. A medida que el algoritmo progresa, el nuevo nodo va adquiriendo más información sobre el resto de nodos de la red. Este algoritmo converge rápidamente cuando se conectan nuevos nodos. Por ello se suele decir que las buenas noticias viajan rápido por la red.
ALGORITMOS DE ENRUTAMIENTO DE ESADO DE ENLACE
Se basa en que un router o encaminador comunica a los restantes nodos de la red, identifica cuáles son sus vecinos y a qué distancia está de ellos. Con la información que un nodo de la red recibe de todos los demás, puede construir un "mapa" de la red y sobre él calcular los caminos óptimos. El encaminamiento por estado de enlace nace en 1979 cuando en ARPANET sustituyó al método de vector de distancias.
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