IPv4 addressing

De Departamento de Informatica
Saltar a: navegación, buscar
Ejemplo de Red con las IPs de todos sus elementos

Dentro de la capa de redes, IPv4 el protocolo más utilizado hasta la fecha (ahora junto con IPv6). Este protocolo funciona dando direcciones numéricas a los distintos elementos dentro de la red (hosts, routers y clientes) para poder crear conexiones entre estos y enviar los datagramas con información.

Contenido

Direcciones IP

Las direcciones IP se forman con 4 bytes (32 bit), aunque para su mejor comprensión humana se suelen escribir en decimal concatenando con puntos. Ej: 255.200.2.10 = 11111111 110010000 00000010 00001010 Estos valores identificadores se dividen en ID de red e ID de host. El ID de red son los primeros números de la IP, denotan en qué red se está transfiriendo, mientras que el ID de host son los siguientes y son los valores asignados a los elementos en la red (hosts, routers y clientes).

Classful network

Antiguamente las IPs se dividian en 5 clases:

  • A (ID de red: 1-127.0.0.0) para redes con muchos elementos
  • B (ID de red: 128-191.X.0.0) para redes medianas
  • C (ID de red: 192-223.X.X.0) para redes lan
  • D (ID de red: 224-239.0.0.0) reservada multidifusión
  • E ((ID de red: 240-255.0.0.0) reservada para uso futuro

Classless inter domain routing (CIDR)

Con un número de IPs tan limitado en 1993 se cambió el paradigma a una nueva forma de subdividir las IP. Con CIDR se eliminan las clases y el largo de la ID de red es arbitrario, denotado en la misma IP.

Ejemplo CIDR

Cuando un equipo entra a una red automáticamente se configura y se le asigna una IP mediante el Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP). Su funcionamiento es el siguiente: El servidor DHCP posee una base de datos con sus IPs disponibles, una vez que un cliente que esté configurado para obtener IP por DHCP (en la actualidad prácticamente todos los aparatos vienen configurados así por defecto) le solicita al servidor una IP, éste selecciona una de las IPs disponibles, la marca como ocupada y se la entrega al cliente, el cual se configura automáticamente para trabajar bajo esa IP. Una vez ha pasado un cierto tiempo sin que ese cliente se conecte, el servidor puede reasignar esa IP a otro cliente

Subredes

Una red puede verse sobrecargada con datos cuando posee una cantidad elevada de hosts intercambiando información, este problema se mitiga generando subredes, por medio de un dispositivo físico (router o puente). En una subred todos los integrantes de la misma poseen un segmento similar de ip (los bits mas significativos) mientras que los menos significativos de su ip difieren, de forma de identificar de forma única a cada host, de la misma forma cada subred debe tener un identificador único que le permita ser diferenciado de las demás subredes

Ejemplo 1

Supongamos los siguientes Hosts

Hosts A y B

podemos notar que sus IDs de red son idénticas, esto nos indica que pertenecen a la misma subred y se consideran equipos locales

Ejemplo 2

Poseemos ahora los siguientes hosts

Hosts A y D

podemos notar que sus IDs de red son diferentes, esto nos indica que pertenecen a distintas subred y se consideran equipos remotos

Ejercicio

Considerando la direccion IP 129.17.129.97/27 entregue el rango de direcciones IP que pueden ser assignadas a esta subred.

Respuesta

Como puede verse en este caso la longitud del prefijo, en otras palabras la longitud en bits de el prefijo direccion de la red, es de 27 bits(/27), lo cual nos deja con 5 bits para las direcciones de la subred, lo cual se traduce en 30 direcciones diferentes para los hosts. La direccion dada escrita en bits es 01100001, pero sabemos que todas las direcciones de la subred siempre tenran los primeros 3 bits de esta secuencia(011), y la primera direccion de la subred(y por la cual se reconocera esta) sera la direccion en que todos los bits libres sean 0, en otras palabra al direccion numero 01100000, en decimal el numero 96. Por lo tanto las direcciones utilizadas seran desde la direccion ip 129.17.129.96, hasta la 129.17.129.127, donde la primera y la ultima seran las direcciones de la subred y la direccion de Broadcast de la subred.

NAT (network address translation)

La NAT puede verse como la "Recepcionista" de la subred, o sea un intermediario entre los usuarios que esta dentro de la red local y el mundo de afuera de ésta, el proceso normalmente corre en un dispositivo, el cual puede ser un computador, router o hub, entre la subred interna/local y la red externa o mundial. Hay 4 tipos de NAT:

  • Estática: Es el tipo más simple de NAT, en el cual se mapea una dirección interna, en otras palabras una dirección ip dentro de la subred, a una de las direcciones externas, dirección ip fuera de la subred. que administre la subred, la cual sera ingresada por el administrador o usuario del dispositivo, por ejemplo: la direccion 193.168.32.11 siempre se referirá a la dirección interna 213.18.123.112 cuando esta se busque desde afuera de la subred.
  • Dinámica: Parecida a la estática, pero cada dirección interna puede tomar una direccion externa cualquiera entre las que el router tiene disponible, las cuales pueden cambiar segun se conecten o desconecten nuevos dispositivos a la red y puede variar en el momento en que se de la comunicacion con las afueras de la subred, por ejemplo: el router tiene las direcciones externas 193.168.32.11 y 193.168.32.12, se conectan dos dispositivos los cuales toman estas direcciones automaticamente, cuando uno de estos se desconecte el siguiente dispositivo que se fuera a conectar tomará esta direccion externa como suya automaticamente.
  • Sobrecarga(Overloading): Se mapea de "uno a muchos" las direcciones internas, en otras palabras el router cuenta con una sola dirección externa para muchas direcciones internas, las cuales se diferencian por el puerto utilizado.
  • Superposición(Overlapping): Un uso de NAT en el caso que la subred usada tenga direcciones iguales en distintas subredes de la misma red, en este caso el proceso NAT traduce a que subred se esta tratando de acceder.

Fallas de IPv4

IPv4 usa direcciones de 32 bits, lo cual limita la cantidad de direcciones a 4294967296. Estas direcciones son asignadas a los usuarios de forma que la cantidad de IPs no asignadas han ido disminuyendo. Esto ha ido ocurriendo hasta que el 3 de Febrero del 2011 ocurrió lo que se conoce como el agotamiento de direcciones IPv4. Se logró postergar su reaparecimiento por medio de un ligero reajuste de direcciones NAT, CDIR y Classful; esto para así dar tiempo para desarrollar e implementar por completo IPv6.

Referencias

Herramientas personales
Espacios de nombres
Variantes
Acciones
Navegación
Herramientas