Conceptos Clave de Redes: IPv4, IPv6, Subredes y Tramas

Tipos de Comunicación en Redes IPv4

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.

Direcciones IPv4 Privadas

Las siguientes son las direcciones IPv4 privadas:

• De 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (10.0.0.0 /8)
• De 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (172.16.0.0 /12)
• De 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (192.168.0.0 /16)

Direcciones IPv4 Especiales

• Direcciones de red y de broadcast: Corresponden a la primera y última dirección de un rango, respectivamente.

• Ruta predeterminada: Se representa como 0.0.0.0. Se usa como ruta comodín cuando no se dispone de una ruta más específica. También reserva todas las direcciones en el bloque de direcciones 0.0.0.0 - 0.255.255.255 (0.0.0.0 /8).

• Loopback: 127.0.0.1. La dirección de loopback es una dirección especial que los hosts utilizan para dirigir el tráfico hacia ellos mismos.

• Direcciones link-local: Las direcciones IPv4 del bloque de direcciones desde 169.254.0.0 hasta 169.254.255.255 (169.254.0.0 /16) se encuentran designadas como direcciones link-local. El sistema operativo puede asignar automáticamente estas direcciones al host local en entornos donde no se dispone de una configuración IP. Se puede usar en una red de punto a punto o para DHCP.

• Direcciones TEST-NET: Se establece el bloque de direcciones de 192.0.2.0 a 192.0.2.255 (192.0.2.0 /24) para fines de enseñanza y aprendizaje. Estas direcciones pueden usarse en ejemplos de documentación y redes.

Protocolo IPv6

Crear mayores capacidades de direccionamiento fue la motivación inicial para el desarrollo de este nuevo protocolo. También se consideraron otros temas durante el desarrollo de IPv6, como:

• Manejo mejorado de paquetes
• Escalabilidad y duración mejoradas
• Calidad del Servicio (QoS)
• Seguridad integrada

Para proveer estas características, IPv6 ofrece:

• Direccionamiento jerárquico de 128 bits: para expandir las capacidades de direccionamiento.
• Simplificación del formato de encabezado: para mejorar el manejo de paquetes.
• Soporte mejorado para extensiones y opciones.
• Capacidad de rotulado de flujo: como mecanismos QoS.
• Capacidades de autenticación y privacidad: para integrar la seguridad.

Máscara de Subred

Para definir las porciones de red y de host de una dirección, los dispositivos usan un patrón separado de 32 bits llamado máscara de subred. La máscara de subred se expresa con el mismo formato decimal punteado que la dirección IPv4. La máscara de subred se crea al colocar un 1 binario en cada posición de bit que representa la porción de red y un 0 binario en cada posición de bit que representa la porción de host.

Traceroute

El ping se usa para indicar la conectividad entre dos hosts. Traceroute (tracert) es una utilidad que permite observar la ruta entre estos hosts. El rastreo genera una lista de saltos alcanzados con éxito a lo largo de la ruta. Esta lista puede proporcionar información importante para la verificación y la resolución de problemas. Si los datos llegan a destino, entonces el rastreador menciona la interfaz en cada router que aparece en el camino. Si los datos fallan en un salto durante el camino, se tiene la dirección del último router que respondió al rastreo. Este es un indicio de dónde se encuentra el problema o las restricciones de seguridad.

Estructura de la Trama en la Capa de Enlace de Datos

La descripción de una trama es un elemento clave de cada protocolo de capa de enlace de datos. Los protocolos de capa de enlace de datos requieren información de control para permitir que los protocolos funcionen. La información de control puede indicar:

• Qué nodos están en comunicación entre sí.
• Cuándo comienza y cuándo termina la comunicación entre nodos individuales.
• Qué errores se producen mientras se comunican los nodos.
• Qué nodos se comunicarán después.

La capa de enlace de datos prepara los paquetes para su transporte a través de los medios locales encapsulándolos con un encabezado y un tráiler para crear una trama. A diferencia de otras PDU que han sido analizadas en este curso, la trama de la capa de enlace de datos incluye:

• Datos: el paquete desde la capa de red.
• Encabezado: contiene información de control, como direccionamiento, y está ubicado al comienzo de la PDU.
• Tráiler: contiene información de control agregada al final de la PDU.

La regulación de la colocación de tramas de datos en los medios es conocida como control de acceso al medio.

Encabezado de la Trama

El encabezado de trama contiene la información de control que especifica el protocolo de capa de enlace de datos para la topología lógica específica y los medios en uso.

La información de control de trama es única para cada tipo de protocolo. Es utilizada por el protocolo de la Capa 2 para proporcionar las características demandadas por el entorno de comunicación.

Los campos típicos del encabezado de trama incluyen:

• Campo Inicio de trama: indica el comienzo de la trama.
• Campos Dirección de origen y de destino: indica los nodos de origen y destino en los medios.
• Campo Prioridad/Calidad de servicio: indica un tipo particular de servicio de comunicación para el procesamiento.
• Campo Tipo: indica el servicio de la capa superior que se incluye en la trama.
• Campo Control de conexión lógica: se utiliza para establecer la conexión lógica entre nodos.
• Campo Control de enlace físico: se utiliza para establecer el enlace a los medios.
• Campo Control de flujo: se utiliza para iniciar y detener el tráfico a través de los medios.
• Campo Control de congestión: indica la congestión en los medios.

Tráiler de la Trama

El tráiler se utiliza para determinar si la trama llegó sin errores. Este proceso se denomina detección de errores. Observe que es diferente de la corrección de errores. La detección de errores se logra colocando un resumen lógico o matemático de los bits que comprenden la trama en el tráiler.