DOMINGO 4 DE SEPTIEMBRE DE 2016
ICEP
En esta
materia te informare sobre los temas que estaremos llevando en la materia de conmutación
y enrutamiento, es muy importante todo esto que vamos a ver ya que habla sobre
como instalar una red, para que sirve y en donde se puede implementar. Hoy en
día el uso de una red de datos es fundamental en una empresa ya que mejora la trasmisión
de datos en esta.
A continuación
se darán a conocer varias preguntas que nos servirán para mejor comprensión del
tema.
• ¿Qué es el enrutamiento de red?
El enrutamiento es
el proceso de reenviar paquetes entre redes, siempre buscando la mejor ruta (la
más corta). Para encontrar esa ruta más óptima, se debe tener en cuenta la tabla de enrutamiento y algunos
otros parámetros como la métrica, la distancia administrativa, el ancho de
banda.
• ¿Qué es la conmutación de red?
En las redes de comunicaciones, la conmutación se
considera como la acción de establecer una vía, un camino, de extremo a extremo
entre dos puntos, un emisor y un receptor a través de nodos o equipos de
transmisión. La conmutación permite la entrega de la señal desde
el origen hasta el destino requerido.
• ¿Qué es una red LAN, MAN y WAN?
Redes de Área Local (LAN)
Son redes de
propiedad privada, de hasta unos cuantos kilómetros de extensión. Por ejemplo
una oficina o un centro educativo.
Redes de Área Metropolitana (MAN)
Son una versión
mayor de la LAN y utilizan una tecnología muy similar. Actualmente esta
clasificación ha caído en desuso, normalmente sólo distinguiremos entre redes
LAN y WAN.
Redes de Área Amplia (WAN)
Son redes que se
extienden sobre un área geográfica extensa. Contiene una colección de máquinas
dedicadas a ejecutar los programas de usuarios (hosts). Estos están conectados
por la red que lleva los mensajes de un host a otro. Estas LAN de host acceden
a la subred de la WAN por un router. Suelen ser por tanto redes punto a punto.
• ¿Qué es una red inalámbrica?
El
término red
inalámbrica se utiliza en informática para designar la conexión de nodos que se da por medio de ondas
electromagnéticas, sin necesidad de una red cableada o alámbrica. La transmisión y la recepción se realizan a
través de puertos.
• ¿Qué es una máscara de red?
La máscara de red o redes es una combinación de bits que sirve
para delimitar el ámbito de una red de ordenadores. Su función es indicar
a los dispositivos qué parte de la dirección IP es el número de la red, incluyendo la subred, y qué
parte es la correspondiente al host.
En esta materia vamos a trabajar con el
programa packet tracer, este sirve para realizar redes de manera virtual
haciendo las configuraciones e instalaciones necesarias para que a la hora de
instalar la red en una empresa no ocurra un error.
Después de haber hecho lo anterior, instalamos también
el paquete CNNA de cisco, en el cual es maestro nos dejó que hiciéramos un
resumen del tema Direccionamiento de la Red
IPv4 del CCNA.
RESUMEN
Estructura de una dirección IP
Cada dispositivo de una red
debe ser definido en forma exclusiva. En la capa de red es necesario
identificar los paquetes de la transmisión con las direcciones de origen y de
destino de los dos sistemas finales. Con IPv4, esto significa que cada paquete posee
una dirección de origen de 32 bits y una dirección de destino de 32 bits en el
encabezado de Capa 3.
Estas direcciones se usan en
la red de datos como patrones binarios. Dentro de los dispositivos, la lógica
digital es aplicada para su interpretación. Para quienes formamos parte de la
red humana, una serie de 32 bits es difícil de interpretar e incluso más
difícil de recordar. Por lo tanto, representamos direcciones IPv4 utilizando el
formato decimal punteada.
Punto Decimal
Los patrones binarios que representan
direcciones IPv4 son expresados con puntos decimales separando cada byte del
patrón binario, llamado octeto, con un punto. Se le llama octeto debido a que
cada número decimal representa un byte u 8 bits.
Por ejemplo: la dirección
10101100000100000000010000010100
Es expresada en puntos
decimales como
172.16.4.20
Tenga en cuenta que los
dispositivos usan la lógica binaria. El formato decimal punteado se usa para
que a las personas les resulte más fácil utilizar y recordar direcciones.
Porciones de red y de host
En cada dirección IPv4, alguna
porción de los bits de orden superior representa la dirección de red. En la
Capa 3, se define una red como un grupo de hosts con patrones de bits idénticos
en la porción de dirección de red de sus direcciones.
A pesar de que los 32 bits
definen la dirección host IPv4, existe una cantidad variable de bits que
conforman la porción de host de la dirección. El número de bits usado en esta
porción del host determina el número de hosts que podemos tener dentro de la red.
Por ejemplo: si necesitamos
tener al menos 200 hosts en una red determinada, necesitaríamos utilizar
suficientes bits en la porción del host para poder representar al menos 200
patrones diferentes de bits.
Para asignar una dirección
exclusiva a 200 hosts, se utilizará el último octeto entero. Con 8 bits se
puede lograr un total de 256 patrones de bits diferentes. Esto significa que
los bits para los tres octetos superiores representarían la porción de red.
Conversión de binario a Decimal.
Notación de posición
El Aprendizaje de la notación
de posición para convertir binario a decimal requiere una comprensión de los
fundamentos matemáticos de un sistema de numeración llamado notación de
posición. Notación de posición significa que un dígito representa diferentes
valores según la posición que ocupa. Más específicamente, el valor que un
dígito representa es el valor multiplicado por la potencia de la base o raíz
representado por la posición que el dígito ocupa. Algunos ejemplo ayudarán a
aclarar cómo funciona este sistema.
Para el número decimal 245, el
valor que el 2 representa es 2*10^2 (2 multiplicado por 10 elevado a la segunda
potencia). El 2 se encuentra en lo que comúnmente llamamos la posición
"100". Notación de posición se refiere a esta posición como posición
base^2 porque la base o raíz es 10 y la potencia es 2.
Usando la notación de posición
en el sistema de numeración con base 10, 245 representa:
245 = (2 * 10^2) + (4 * 10^1)
+ (5 * 10^0)
o
245 = (2 * 100) + (4 * 10) +
(5 * 1)
Sistema de numeración binaria
En el sistema de numeración
binaria la raíz es 2. Por lo tanto, cada posición representa potencias
incrementadas de 2. En números binarios de 8 bits, las posiciones representan
estas cantidades: 2^7 2^62^5 2^4 2^32^2 2^1 2^0
128 64 32 16 8 4 2 1
El sistema de numeración de
base 2 tiene solamente dos dígitos: 0 y 1.
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, como se muestra
en la figura.
1 1 1 1 1 1 1 1
128 64 32 16 8 4 2 1
Un 1 en cada posición
significa que el valor para esa posición se suma al total. Ésta es la suma
cuando hay un 1 en cada posición de un octeto. El total es 255.
128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2
+ 1 = 255
Un 0 en cada posición indica
que el valor para esa posición no se suma al total. Un 0 en cada posición
produce un total de 0.
0 0 0 0 0 0 0 0
128 64 32 16 8 4 2 1
0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0
= 0
Note en la figura que una
combinación diferente de unos y ceros producirá un valor decimal diferente.
Tipos de dirección en una red IPV4.
Dentro del rango de direcciones de cada red
IPv4, existen tres tipos de direcciones:
Dirección de red: la dirección en la que se
hace referencia a la red.
Dirección de broadcast: una dirección especial
utilizada para enviar datos a todos los hosts de la red.
Direcciones host: las direcciones asignadas a
los dispositivos finales de la red.
Dirección de red
La dirección de red es una manera estándar de
hacer referencia a una red. Por ejemplo: se podría hacer referencia a la red de
la figura como "red 10.0.0.0". Ésta es una manera mucho más
conveniente y descriptiva de referirse a la red que utilizando un término como
"la primera red". Todos los hosts de la red 10.0.0.0 tendrán los
mismos bits de red.
Dentro del rango de dirección IPv4 de una red,
la dirección más baja se reserva para la dirección de red. Esta dirección tiene
un 0 para cada bit de host en la porción de host de la dirección.
Coloque el cursor sobre la ficha DIRECCIÓN DE
RED en la figura.
Dirección de broadcast
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 de una red, un host puede enviar un solo
paquete dirigido a la dirección de broadcast de la red.
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. Para la red 10.0.0.0 con 24 bits de red, la
dirección de broadcast sería 10.0.0.255. A esta dirección se la conoce como
broadcast dirigido.
Coloque el cursor del mouse sobre la ficha
BROADCAST ADDRESS (dirección de broadcast) en la figura.
Direcciones host
Como se describe anteriormente, cada
dispositivo final requiere una dirección única para enviar un paquete a dicho
host. En las direcciones IPv4, se asignan los valores entre la dirección de red
y la dirección de broadcast a los dispositivos en dicha red.
Cálculo de direcciones
Principio
de división de redes
Cada red dentro de la
internetwork de una empresa u organización está diseñada para incluir una
cantidad limitada de hosts.
Algunas redes, como enlaces
WAN punto a punto, sólo requieren un máximo de dos hosts. Otras redes, como una
LAN de usuario en un edificio o departamento grande, pueden necesitar la
inclusión de cientos de hosts. Es necesario que los administradores de red diseñen
el esquema de direccionamiento de la internetwork para incluir la cantidad
máxima de hosts para cada red. La cantidad de hosts en cada división debe
permitir el crecimiento de la cantidad de hosts.
Primero, considere la cantidad
total de hosts necesarios por toda la internetwork corporativa. Se debe usar un
bloque de direcciones lo suficientemente amplio como para incluir todos los
dispositivos en todas las redes corporativas. Esto incluye dispositivos de
usuarios finales, servidores, dispositivos intermediarios e interfaces de
routers.
La división en subredes
permite crear múltiples redes lógicas de un solo bloque de direcciones. Como
usamos un router para conectar estas redes, cada interfaz en un router debe
tener un ID único de red. Cada nodo en ese enlace está en la misma red.
Creamos las subredes
utilizando uno o más de los bits del host como bits de la red. Esto se hace
ampliando la máscara para tomar prestado algunos de los bits de la porción de
host de la dirección, a fin de crear bits de red adicionales. Cuantos más bits
de host se usen, mayor será la cantidad de subredes que puedan definirse.
División
en subredes. División en redes del tamaño adecuado
Cada red dentro de la
internetwork de una empresa u organización está diseñada para incluir una
cantidad limitada de hosts.
Algunas redes, como enlaces
WAN punto a punto, sólo requieren un máximo de dos hosts. Otras redes, como una
LAN de usuario en un edificio o departamento grande, pueden necesitar la
inclusión de cientos de hosts. Es necesario que los administradores de red
diseñen el esquema de direccionamiento de la internetwork para incluir la
cantidad máxima de hosts para cada red. La cantidad de hosts en cada división
debe permitir el crecimiento de la cantidad de hosts.
Cada enlace WAN es una red. Se
crean subredes para la WAN que interconecta diferentes ubicaciones geográficas.
Al conectar diferentes ubicaciones, se usa un router para dar cuenta de las
diferencias de hardware entre las LAN y la WAN.
A pesar de que los hosts de
una ubicación geográfica en común típicamente comprenden un solo bloque de
direcciones, puede ser necesario realizar la división en subredes de este
bloque para formar redes adicionales en cada ubicación. Es necesario crear
subredes en diferentes ubicaciones que tengan hosts para las necesidades
comunes de los usuarios. También puede suceder que otros grupos de usuarios
requieran muchos recursos de red o que muchos usuarios requieran su propia
subred. Además, es posible tener subredes para hosts especiales, como servidores.
Es necesario tener en cuenta cada uno de estos factores para determinar la
cantidad de redes.
También se deben tener en
cuenta las necesidades de propiedad especiales de seguridad o administrativas
que requieran redes adicionales.
División
en subredes: subdivisión de una subred
La subdivisión en subredes, o
el uso de una Máscara de subred de longitud variable (VLSM), fue diseñada para
maximizar la eficiencia del direccionamiento. Al identificar la cantidad total
de hosts que utiliza la división tradicional en subredes, se asigna la misma
cantidad de direcciones para cada subred. Si todas las subredes tuvieran los
mismos requisitos en cuanto a la cantidad de hosts, estos bloques de
direcciones de tamaño fijo serían eficientes. Sin embargo, esto no es lo que
suele suceder.
Con la dirección 192.168.20.0,
es necesario pedir prestados 3 bits de los bits del host en el último octeto
para satisfacer los requisitos de subred de siete subredes.
Estos bits son bits que se
toman prestados al cambiar la máscara de subred correspondiente por números
"1" para indicar que estos bits ahora se usan como bits de red.
Entonces, el último octeto de la máscara se representa en binario con 11100000,
que es 224. La nueva máscara 255.255.255.224 se representa mediante la notación
/27 para representar un total de 27 bits para la máscara.
En binario, esta máscara de
subred se representa como: 11111111.11111111.11111111.11100000
Luego de tomar prestados tres
de los bits de host para usar como bits de red, quedan cinco bits de host.
Estos cinco bits permitirán más de 30 hosts por subred.
Obtención de más direcciones
Al crear un esquema de
direccionamiento adecuado, siempre se comienza con la mayor demanda. En este
caso, AtlantaHQ, con 58 usuarios, tiene la mayor demanda. A partir de
192.168.15.0, se precisarán 6 bits de host para incluir la demanda de 58 hosts;
esto deja 2 bits adicionales para la porción de red. El prefijo para esta red
sería /26 y la máscara de subred 255.255.255.192.
Comencemos por dividir en
subredes el bloque original de direcciones 192.168.15.0 /24. Al usar la fórmula
de hosts utilizables = 2^n - 2, se calcula que 6 bits de host permiten 62 hosts
en la subred. Los 62 hosts satisfarían los 58 hosts requeridos del router de la
compañía AtlantaHQ.
Dirección: 192.168.15.0
En binario:
11000000.10101000.00001111.00000000
Máscara: 255.255.255.192
26 bits en binario:
11111111.11111111.11111111.11000000
Tipos de comunicación
En una red IPv4, los hosts
pueden comunicarse de tres maneras diferentes:
Unicast: el proceso por el
cual se envía un paquete de un host a un host individual.
Broadcast: el proceso por el
cual se envía un paquete de un host a todos los hosts de la red.
Multicast: el proceso por el
cual se envía un paquete de un host a un grupo seleccionado de hosts.
Estos tres tipos de
comunicación se usan con diferentes objetivos en las redes de datos. En los
tres casos, se coloca la dirección IPv4 del host de origen en el encabezado del
paquete como la dirección de origen.
Tráfico
unicast
La comunicación unicast se usa
para una comunicación normal de host a host, tanto en una red de
cliente/servidor como en una red punto a punto. Los paquetes unicast utilizan
la dirección host del dispositivo de destino como la dirección de destino y
pueden enrutarse a través de una internetwork. Sin embargo, los paquetes
broadcast y multicast usan direcciones especiales como la dirección de destino.
Al utilizar estas direcciones especiales, los broadcasts están generalmente
restringidos a la red local. El ámbito del tráfico multicast también puede
estar limitado a la red local o enrutado a través de una internetwork.
Direcciones reservadas (especiales)
Aunque la mayoría de las
direcciones IPv4 de host son direcciones públicas designadas para uso en redes
a las que se accede desde Internet, existen bloques de direcciones que se
utilizan en redes que requieren o no acceso limitado a Internet. A estas
direcciones se las denomina direcciones 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)
Los bloques de direcciones de
espacio privadas, como se muestra en la figura, se separa para utilizar en
redes privadas. No necesariamente el uso de estas direcciones debe ser
exclusivo entre redes externas.
Por lo general, los hosts que
no requieren acceso a Internet pueden utilizar las direcciones privadas sin
restricciones. Sin embargo, las redes internas aún deben diseñar esquemas de
direcciones de red para garantizar que los hosts de las redes privadas utilicen
direcciones IP que sean únicas dentro de su entorno de networking.
Muchos hosts en diferentes
redes pueden utilizar las mismas direcciones de espacio privado. Los paquetes
que utilizan estas direcciones como la dirección de origen o de destino no
deberían aparecer en la Internet pública. El router o el dispositivo de
firewall del perímetro de estas redes privadas deben bloquear o convertir estas
direcciones. Incluso si estos paquetes fueran a hacerse camino hacia Internet,
los routers no tendrían rutas para enviarlos a la red privada correcta.
Direcciones
públicas
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, existen muchas
direcciones designadas para otros fines específicos.
Direccionamiento estático o dinámico para
dispositivos de usuario final.
Direcciones para dispositivos
de usuario
En la mayoría de las redes de
datos, la mayor población de hosts incluye dispositivos finales como PC,
teléfonos IP, impresoras y asistentes digitales personales (PDA). Debido a que
esta población representa la mayor cantidad de dispositivos en una red, debe
asignarse la mayor cantidad de direcciones a estos hosts.
Las direcciones IP pueden
asignarse de manera estática o dinámica.
Asignación estática de
direcciones
Con una asignación estática,
el administrador de red debe configurar manualmente la información de red para
un host, como se muestra en la figura. Como mínimo, esto implica ingresar la
dirección IP del host, la máscara de subred y el Gateway por defecto.
Las direcciones estáticas
tienen algunas ventajas en comparación con las direcciones dinámicas. Por
ejemplo, resultan útiles para impresoras, servidores y otros dispositivos de
red que deben ser accesibles a los clientes de la red. 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. Sin embargo, puede llevar mucho tiempo ingresar la información
en cada host.
Al utilizar direccionamiento
IP estático, es necesario mantener una lista precisa de las direcciones IP
asignadas a cada dispositivo. Éstas son direcciones permanentes y normalmente
no vuelven a utilizarse.
Asignación de direcciones
Direcciones
para servidores y periféricos
Cualquier recurso de red como
un servidor o una impresora debe tener una dirección IPv4 estática, como se
muestra en la figura. Los hosts clientes acceden a estos recursos utilizando
las direcciones IPv4 de estos dispositivos. Por lo tanto, son necesarias
direcciones predecibles para cada uno de estos servidores y periféricos.
Los servidores y periféricos
son un punto de concentración para el tráfico de red. Se envían muchos paquetes
desde las direcciones IPv4 de estos dispositivos y hacia éstas. Al monitorear
el tráfico de red con una herramienta como Wireshark, un administrador de red
debe poder identificar rápidamente estos dispositivos. Utilizar un sistema de
numeración consistente para estos dispositivos facilita la identificación.
Direcciones
para hosts accesibles desde Internet
En la mayoría de las
internetworks, los hosts fuera de la empresa pueden acceder sólo a unos poco
dispositivos. En la mayoría de los casos, estos dispositivos son normalmente
algún tipo de servidor. Al igual que todos los dispositivos en una red que
proporciona recursos de red, las direcciones IPv4 para estos dispositivos deben
ser estáticas.
En el caso de los servidores a
los que se puede acceder desde Internet, cada uno debe tener una dirección de
espacio público asociada. Además, las variaciones en la dirección de uno de
estos dispositivos hará que no se pueda acceder a éste desde Internet. En
muchos casos, estos dispositivos se encuentran en una red numerada mediante direcciones
privadas. Esto significa que el router o el firewall del perímetro de la red
debe estar configurado para traducir la dirección interna del servidor en una
dirección pública.
Debido a esta configuración adicional del dispositivo que actúa como intermediario
del perímetro, resulta aun más importante que estos dispositivos tengan una
dirección predecible.
Direcciones
para dispositivos intermediarios
Los dispositivos
intermediarios también son un punto de concentración para el tráfico de red.
Casi todo el tráfico dentro redes o entre ellas pasa por alguna forma de
dispositivo intermediario. Por lo tanto, estos dispositivos de red ofrecen una
ubicación oportuna para la administración, el monitoreo y la seguridad de red.
A la mayoría de los
dispositivos intermediarios se le asigna direcciones de Capa 3. Ya sea para la
administración del dispositivo o para su operación.
Los dispositivos como hubs, switches y puntos
de acceso inalámbricos no requieren direcciones IPv4 para funcionar como
dispositivos intermediarios. Sin embargo, si es necesario acceder a estos
dispositivos como hosts para configurar, monitorear o resolver problemas de
funcionamiento de la red, éstos deben tener direcciones asignadas.
Debido a que es necesario
saber cómo comunicarse con dispositivos intermedios, éstos deben tener
direcciones predecibles. Por lo tanto, típicamente, las direcciones se asignan
manualmente. Además, las direcciones de estos dispositivos deben estar en un
rango diferente dentro del bloque de red que las direcciones de dispositivos de
usuario.
Routers
y firewalls
A diferencia de otros
dispositivos intermediarios mencionados, se asigna a los dispositivos de router
y firewall un dirección IPv4 para cada interfaz. Cada interfaz se encuentra en
una red diferente y funciona como gateway para los hosts de esa red.
Normalmente, la interfaz del router utiliza la dirección más baja o más alta de
la red. Esta asignación debe ser uniforme en todas las redes de la empresa, de
manera que el personal de red siempre conozca la gateway de la red,
independientemente de cuál sea la red en la que están trabajando.
Las interfaces de router y
firewall son el punto de concentración del tráfico que entra y sale de la red.
Debido a que los hosts de cada red usan una interfaz de dispositivo router o
firewall como gateway para salir de la red, existe un flujo abundante de
paquetes en estas interfaces. Por lo tanto, estos dispositivos pueden cumplir
una función importante en la seguridad de red al filtrar los paquetes según las
direcciones IPv4 de origen y destino. Agrupar los diferentes tipos de
dispositivos en grupos de direccionamiento lógicos hace que la asignación y el
funcionamiento del filtrado de paquetes sea más eficiente.
CONCLUSIÓN
Damos por concluido este
trabajo, aquí hablamos sobre el tema de direccionamiento de la red IPv4, donde
trata sobre la estructura de una dirección IP, cada dispositivo de red debe de
tener una dirección IP esta es una función clave de protocolos que nos sirve
para estar enlazado con otros dispositivos mediante una red. También vimos cómo
convertir una dirección IP de binario a decimal.
Los tipos de dirección es una
manera estándar que hace referencia a una red, existen varios tipos de
direcciones: dirección de red, broadcast y host.
En los tipos de comunicación los hosts pueden comunicarse de tres maneras diferentes:
Unicast es un proceso que manda información desde un host a otro host
individual, el broadcast envía información a todos los host y el multicast
envían un paquete de host a un grupo seleccionado.
Hay diferentes tipos de direcciones, publicas,
privadas, reservadas y especiales. Las publicas son las direcciones estas son
utilizadas para host de acceso publico desde internet puede ser en una
biblioteca, escuela, ect. Las direcciones privadas son las que están
restringidas y no ocupan acceso a internet.
