Tema 7-La Capa de Red-

Tema 7: La Capa de Red

1.      Concepto de la capa de red

La capa de red es una subdivisión de la propuesta lógica para explicar las comunicaciones OSI situada entre la capa de transporte, a la que da servicio, y la capa de enlace de datos que proporciona servicios a la capa de red.

Se encarga de construir la unidad de datos de la capa de red y de proporcionar un esquema de direccionamiento coherente para transmisiones entre host.

2.      Protocolos de la capa de red

IP: La dirección IP es un código numérico que identifica a equipos o dispositivos de una red. Como un PC o Tablet, un router, un servidor web, una impresora de red, un modem, etc.

IPsec: IPsec es Internet Protocol Security. Sirve para hacer VPNs, es decir, realizar una red privada virtual (tunel) encriptado los datos que circulan entre 2 dispositivos conectados a una infraestructura publica (Internet).

IPX: (Internetwork Packet Exchange) es un protocolo de Novell que interconecta redes que usan clientes y servidores Novell Netware.

NetBEUI: Protocolo de nivel de red simple que era utilizado en las primeras redes de Microsoft como Lan Manager o en Windows 95.

ARP: Permite que se conozca la dirección física de una tarjeta de interfaz de red correspondiente a una dirección IP.

ProxyARP: Es otro método para construir subredes locales, sin necesidad de modificar el algoritmo de enrutamiento IP, pero modificando los routers, que interconectan las subredes.

ICMP: Es un protocolo que permite administrar información relacionada con errores de los equipos en red.

3.      IPv4

1.      Formato de un paquete

-Cabecera: Tiene una parte obligatoria y otra opcional. La parte obligatoria la constituyen las cinco primeras filas del paquete, hasta la dirección IP de destino, lo que da un total de 160 bits.

 

 

·         Versión: lleva el registro de la versión del protocolo al que pertenece el datagrama.

·         IHL: para indicar la longitud en palabras de 32 bits.

·         Servicio: permite al host indicar a la subred el tipo de servicio que quiere.

·         Longitud total: incluye todo el datagrama: tanto la cabecera como los datos. La longitud máxima es de 65535 bytes.

·         Identificación: es necesario para que el host destino determine a qué datagrama pertenece un fragmento recién llegado.

·         DF: significa no fragmentar.

·         MF: significa más fragmentos.

·         Desplazamiento del fragmento: indica en qué parte del datagrama actual va este fragmento.

·         Tiempo de vida: es un contador que sirve para limitar la vida del paquete.

·         Protocolo: indica la capa de transporte a la que debe entregarse (TCP o UDP o algún otro).

·         La suma de comprobación de la cabecera: verifica solamente a la cabecera.

·         El campo opciones: se rellena para completar múltiplos de cuatro bytes.

-Datos: Son los datos que transportan el paquete.

2.      Formato de una dirección IP

Está formada por 32 números binarios agrupados en cuatro bytes. Para poder recordarlas más fácilmente, las direcciones IP se expresan en números decimales separados por puntos.

Se expresa de esta manera: 192.7.34.10.

3.      Redes con clase

Dependiendo del numero de bits que se escoge para interpretar el numero de red y del host, las direcciones IP se agrupan en clases.

Clase A:

Esta clase es para las redes muy grandes, tales como las de una gran compañía internacional. Del IP con un primer octeto a partir de 1 al 126 son parte de esta clase. Los otros tres octetos son usados para identificar cada anfitrión.

Clase B:

 La clase B se utiliza para las redes de tamaño mediano. Un buen ejemplo es un campus grande de la universidad. Las direcciones del IP con un primer octeto a partir del 128 al 191 son parte de esta clase. Las direcciones de la clase B también incluyen el segundo octeto como parte del identificador neto.

Clase C:

 Las direcciones de la clase C se utilizan comúnmente para los negocios pequeños a mediados de tamaño. Las direcciones del IP con un primer octeto a partir del 192 al 223 son parte de esta clase. Las direcciones de la clase C también incluyen a segundos y terceros octetos como parte del identificador neto.

Clase D:

Utilizado para los multicast, la clase D es levemente diferente de las primeras tres clases. Tiene un primer bit con valor de 1, segundo bit con valor de 1, tercer bit con valor de 1 y cuarto bit con valor de 0. Los otros 28 bits se utilizan para identificar el grupo de computadoras al que el mensaje del multicast está dirigido.

Clase E:

La clase E se utiliza para propósitos experimentales solamente. Como la clase D, es diferente de las primeras tres clases. Tiene un primer bit con valor de 1, segundo bit con valor de 1, tercer bit con valor de 1 y cuarto bit con valor de 1. Los otros 28 bits se utilizan para identificar el grupo de computadoras que el mensaje del multicast está dirigido.

 

4.      Ips especiales

Existen ciertas direcciones IP que tienen significados especiales. 

Broadcast

En toda red existe un mecanismo para enviar un mensaje o paquete que reciben todas las computadoras de la red. Este mecanismo se llama broadcast.

En las redes Ethernet/802.3 basta con enviar el mensaje a la dirección FF-FF-FF-FF-FF-FF. En las redes IP, la dirección de broadcast es 255.255.255.255. Pero Internet es una red de redes, no es práctico ni deseable que cualquier broadcast se propague por el mundo entero. Por tanto, un mensaje con dirección de destinatario 255.255.255.255 solamente se difunde en la red local.

0.0.0.0 y 127.0.0.1

Es muy común en Informática utilizar el cero como un valor que indica una condición especial. Internet no es la excepción. La dirección 0.0.0.0 significa "este dispositivo" y solamente se utiliza cuando se está iniciando el sistema y no se conoce todavía la dirección asignada al dispositivo. No está permitido su uso como dirección de destino.

En cambio, la dirección 127.0.0.1, que también significa "este mismo dispositivo", sí se puede usar como dirección de destino y el efecto es que los mensajes que se le envíen "rebotan" y vuelven a ser recibidos por el mismo dispositivo. Esto es muy útil para propósitos de pruebas. Por ejemplo, podemos correr un servidor Web en la misma computadora donde estemos haciendo páginas .html dinámicas; cuando queramos ver cómo lucen, podemos correr el navegador con el URL "http://127.0.0.1/index.html". Esta dirección también se llama "loopback address".

0.0.0.0   a 0.255.255.255:

Sirve para especificar los dispositivos que están en "esta" red. Esto sucede cuando el dispositivo todavía no sabe cuál es la dirección de la red donde está conectado.

14.0.0.0 a 14.255.255.255:

Están reservadas para las redes públicas de datos.

Los bloques:

·         128.0.0.0 a 128.0.255.255

·         191.255.0.0 a 191.255.255.255

·         192.0.0.0 a 192.0.0.255

·         223.255.255.0 a 223.255.255.255

Son direcciones que están en los límites de las clases B y C. Están reservadas pero sujetas a ser utilizadas en el futuro.

El bloque 39.0.0.0 a 39.255.255.255 estaba reservado pero se utilizará en el futuro.

Los bloques:

·         192.0.2.0 a 192.0.2.255

·         192.88.99.0 a 192.88.99.255

·         198.18.0.0 a 198.19.255.255

Están reservados para propósitos especiales.

224.0.0.0 a 239.255.255.255 son para multicast.

240.0.0.0 a 255.255.255.254 están reservadas.

5.      Ips públicas y privadas

IP Pública

Es la que tiene asignada cualquier equipo o dispositivo conectado de forma directa a Internet. Algunos ejemplos son: los servidores que alojan sitios web como Google, los router o modems que dan a acceso a Internet, otros elementos de hardware que forman parte de su infraestructura, etc.

Las IP públicas son siempre únicas. No se pueden repetir. Dos equipos con IP de ese tipo pueden conectarse directamente entre sí. Por ejemplo, tu router con un servidor web. O dos servidores web entre sí.

IP Privada

Se utiliza para identificar equipos o dispositivos dentro de una red doméstica o privada. En general, en redes que no sean la propia Internet y utilicen su mismo protocolo (el mismo "idioma" de comunicación).

Las IP privadas están en cierto modo aisladas de las públicas. Se reservan para ellas determinados rangos de direcciones. Son estos:

  Para IPv4

·         De 10.0.0.0 a 10.255.255.255

·         172.16.0.0 a 172.31.255.255

·         192.168.0.0 a 192.168.255.255

·         169.254.0.0 a 169.254.255.255

6.      NAT

NAT (Network Address Translation):

Traducción de Dirección de Red) es un mecanismo utilizado por routers IP para intercambiar paquetes entre dos redes que asignan mutuamente direcciones incompatibles. Consiste en convertir, en tiempo real, las direcciones utilizadas en los paquetes transportados. También es necesario editar los paquetes para permitir la operación de protocolos que incluyen información de direcciones dentro de la conversación del protocolo.

7.      Superneeting y subneeting

Es el enrutamiento de redes sin clase y se cuenta en el CIDR.

Superneeting: a un procedimiento que aprovecha los principios de CIDR para direccionar hacia una cantidad de subredes IP utilizando una única ruta.

Subneeting: es la utilización de bloques contiguos de clase c para simular un único y gran espacio de direcciones

4.      IPv6

1.      Formato de un paquete

Clase de trafico: este valor especifica el tipo de tráfico que tiene el paquete

Etiqueta de flujo: es una secuencia de paquetes que van desde el mismo origen al mismo destino

Longitud de la carga útil: es el equivalente al campo longitud del paquete ip4

Siguiente cabecera: sustituye al campo protocolo del ip4 ya que indica el tipo de cabecera que sigue a la cabecera fija

Límites de salto: sustituye al campo tiempo de vida del ip4 el cual coloca un contador que disminuye según pasa por los routers

2.      Formato de una dirección IP

Tiene un formato de 128 bits se expresan en hexadecimal y en grupos de 4 en 4 separados por dos puntos

3.      Ips especiales

Unicast: son las que van dirigidas a una única interface de red

Multicast: son la que van dirigidas a un grupo de interfaces de red

4.      Asignación de Ips V6

 La IANA es la encargada de distribuirlas

Las direcciones IPv6 se asignan a las organizaciones en bloques mucho mayores a las asignaciones IPv4; la asignación recomendada es un rango /48, que es 248 ó 2.8×1014 veces mayor que el direccionamiento IPv4 completo. A pesar de ello, el conjunto total es suficiente para el futuro previsible, pues hay 2128 ó sobre 3.4×1038 direcciones IPv6.

5.      Convivencia IPV4 e IPV6

Doble pila : consiste en implementar las dos pilas de los protocolos de manera independiente

Túneles: consiste en encapsular los paquetes ipv6 dentro de paquetes ipv4