Fundamentos de Redes IP: Enrutamiento, Subredes y Direccionamiento Jerárquico

Cabecera del Paquete IPV4

La cabecera IP contiene las instrucciones de manipulación y entrega de un paquete IP. Los campos clave son los siguientes:

• Dirección IP de Origen: Contiene un valor binario de 32 bits que representa el host que envía el paquete.
• Dirección IP de Destino: Contiene un valor binario de 32 bits que representa el host que recibirá el paquete. Los routers usarán este dato para dirigir el paquete a la red correcta.
• TTL (Tiempo de Vida): El campo de 8 bits TTL describe el número máximo de saltos que el paquete puede dar antes de ser considerado como perdido o no entregable.
• ToS (Tipo de Servicio): Cada uno de los 8 bits de este campo describe el nivel de prioridad de rendimiento que el router debe usar a la hora de procesar el paquete.
• Protocolo: Este campo de 8 bits indica el protocolo de capa superior que recibirá el paquete cuando éste sea desencapsulado y entregado a la capa de transporte.
• Indicador y Desplazamiento de Fragmentos: Puede que un router tenga que fragmentar un paquete cuando se reenvía desde un medio a otro con una MTU más pequeña. Cuando se produce la fragmentación, el paquete IPV4 usa el campo Desplazamiento de Fragmentos y el indicador MF de la cabecera IP para reconstruir el dato cuando llega al host de destino. El campo Desplazamiento de Fragmentos identifica el orden en el que debe colocarse el fragmento de paquete cuando se realiza la reconstrucción.
• Versión: Indica si la versión de IP es la 4 o la 6.
• IHL (Longitud de la Cabecera Internet): Le dice al router cómo de larga es la cabecera.
• Longitud del Paquete: Este valor es la longitud total del datagrama, incluyendo la cabecera. La mínima de un paquete es de 20 bytes (sólo la cabecera sin datos), mientras que la máxima con datos es de 65535 bytes.
• Identificación: Enviado por el remitente para ayudar a reensamblar los fragmentos.
• Suma de Comprobación de la Cabecera: Este dato se emplea para indicar la longitud de la cabecera y es comprobado por cada router a lo largo del camino.
• Opciones: Un campo raramente utilizado que puede ofrecer servicios especiales de enrutamiento.
• Relleno: Este valor se utiliza para completar con bits cuando los datos de la cabecera no terminan en un límite de 32 bits.

Redes: División de los Hosts en Grupos

Creación de Grupos Comunes

Los departamentos y los grupos que comparten equipos y servidores son los mejores candidatos para ser agrupados en una subred común. Los componentes de una subred deben seguir las reglas de comunicación proporcionadas por los protocolos TCP/IP.

Agrupación Geográfica de los Hosts

La agrupación geográfica de los hosts en una red es una forma económica de mejorar las comunicaciones reduciendo los costes operativos para los usuarios.

Agrupación de los Hosts para un Objetivo Específico

Cada uno de los objetivos puede contar con software especializado que consuma sustanciales recursos. Sea cual sea su propósito, una red debe ofrecer suficientes recursos como para permitir que la gente trabaje. Podría tener sentido para el administrador de una red dividir dicha red por un objetivo en lugar de hacerlo por su distribución geográfica, de modo que las personas que compartan un objetivo común compartan también los recursos.

Agrupación de los Hosts por Propietario

La agrupación geográfica y por objetivos tiene que ver con la eficiencia de los recursos y la reducción de la sobrecarga de la red. En un grupo propietario, el objetivo principal es la seguridad. La división de los hosts en redes separadas proporciona un límite para reforzar la seguridad y la administración de cada red.

¿Por qué Separar los Hosts en Redes?

A medida que las comunidades y las redes se hacen más grandes, suelen presentar problemas que pueden mitigarse dividiendo esa red en otras más pequeñas e interconectadas entre sí. Los problemas que suelen presentarse cuando una red de computadoras crece son:

• Degradación del rendimiento
• Problemas de seguridad
• Administración de la dirección

Rendimiento

Un broadcast es un mensaje enviado desde un host a todos los demás hosts de la red, y su propósito suele ser el de compartir su propia información y solicitarla al resto de hosts. Los broadcasts son una necesaria y útil herramienta que utilizan los protocolos como parte del proceso de comunicación. Cuando un grupo de computadoras están conectadas, generan broadcasts entre ellas, consumiendo un mayor ancho de banda. Y conforme se agregan más usuarios, el rendimiento decrece debido a que el tráfico de broadcast consume una considerable cantidad de ancho de banda. Ya que los broadcasts no viajan más allá de los límites de la red, ésta se conoce como un dominio de broadcast. La separación de grupos de usuarios en redes más pequeñas reduce el tamaño de los dominios de broadcast y restablece el rendimiento.

Seguridad

La seguridad entre redes se controla en un dispositivo intermediario (router o firewall) en el perímetro de la red. La función de firewall puede ser configurada para permitir sólo el acceso a la red de datos y usuarios fiables y conocidos.

Administración de Direcciones y Direccionamiento Jerárquico

El router que una red usa para enviar y recibir mensajes más allá de la red recibe el nombre de router gateway.

La dirección está dividida en dos partes: la dirección de red y la de host. La porción de red le dice a los routers dónde localizar la red general, mientras que la porción de host la emplea el último router para la entrega dentro de la red.

El tipo de direccionamiento en la analogía se considera jerárquico. El direccionamiento jerárquico se lee desde la información más general a la más específica.

División de Redes en Redes

La dirección IPV4 está compuesta de 32 bits divididos en dos partes: la dirección de red y la de host.

El sistema de direccionamiento IPV4 es flexible. Si una red grande debe ser dividida en subredes más pequeñas, pueden crearse códigos de red adicionales usando algunos de los bits designados por el host en un proceso denominado subnetting. Los administradores de red usan esta flexibilidad para optimizar estas redes privadas. La capacidad de IPV4 para escalar la siempre creciente demanda de internet ha contribuido a su enorme uso.

Los tres octetos de la izquierda son la dirección de red general, mientras que el último lo emplea el router de destino para identificar el host local. Las porciones de red y de host de una dirección pueden variar.

Enrutamiento: Cómo se Manipulan los Paquetes de Datos

Parámetros de Dispositivo: Soporte a la Comunicación Fuera de la Red

Como parte de su configuración, un host dispone de una dirección de gateway por defecto o predeterminado. Esta dirección es la de una interfaz del router conectada a la misma red que el host. La interfaz del router es realmente un host de la red local, por lo que la dirección IP del host y la del gateway predeterminado deben estar en la misma red. El gateway predeterminado está configurado como un host.