Archivo de la categoría: Protocolos

Los protocolos son un conjunto de reglas y convenios para mandar información a través de una red

Redes, Protocolos

Protocolo

Protocolo

Un protocolo es un conjunto de reglas y convenios para mandar información a través de una red

Entre los protocolos que soporta Windows y GNU/Linux se encuentra TCP/IP, el cuál es usado para el inicio de sesión, los servicios de impresión, la copia de información entre controladores de dominio y otras funciones comunes

También tenemos los siguientes protocolos para Windows:

  • Modo de transferencia asíncrono (ATM, Asynchronous Transfer Mode)
    • Emulación de LAN (LAN emulation)
    • IP sobre ATM
    • ATM sobre xDSL
    • Acceso ATM nativo a través de Winsock 2.0
  • Intercambio de paquetes de Internet/Intercambio de paquetes en secuencia (IPX/SPX, Interwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange)
  • Interfaz de usuario mejorada NetBEUI (NetBEUI, NetBIOS Enhanced User Interface)
  • AppleTalk
  • Control de enlace de datos (DLC, Data Link Control)
  • Asociación de datos de infrarrojos (IrDA, Infrared Data Association)

Orden de enlace de los protocolos

Los protocolos se pueden añadir y borrar a deseo y enlazarlos de forma selectiva a todas las interfaces de red que existan en el servidor. El orden de enlace de los protocolos se determina mediante el orden en el cual se instalaron en principio, aunque se puede cambiar en cualquier momento, interfaz por interfaz, permitiéndose un mayor grado de control. Por ejemplo, la primera interfaz podría tener enlazados TCP/IP e IPX/SPX, teniendo precedencia TCP/IP, mientras que la segunda interfaz todavía podría tener ambos protocolos enlazados mientras la precedencia el protocolo IPX/SPX. De forma adicional, los servicios de red se pueden activar o desactivar de forma selectiva por adaptador o por protocolo o cualquier combinación de ello. Esta selectividad ofrece a los administradores del sistema un muy buen control sobre la configuración de la conexión de redes y permite que se construyan configuraciones muy seguras (tales como la desactivación de todos los servicios de red en todas las interfaces públicas conectadas directamente a Internet) con una dificultad mínima

Protocolos

ATM

El protocolo de modo de transferencia asíncrono (ATM, Asynchronous Transfer Mode) es una implementación avanzada de la conmutación de paquetes que es ideal para las comunicaciones de voz, vídeo y datos. ATM es una tecnología de alta velocidad para trabajo en red que transmite los datos en celdas de un tamaño fijo. Se compone de número de tecnologías que incluyen software, hardware y medios orientados a la conexión

Una celda es un paquete de tamaño fijo que contiene 53 bytes de información, como se muestra en la figura:

Protocolo ATM

Debido a que el número de bytes, y consecuentemente el tiempo de transmisión, de una celda es constante, las celdas se pueden conmutar en un intervalo constante

Un extremo ATM establece una conexión o circuito virtual antes de mandar cualquier dato a través de la red. Después, manda las celdas a través de este camino hacia el destino. Este circuito virtual es un camino directo de un extremo a otro. Mientras que se estable la conexión, el extremo ATM negocia un contrato de calidad de servicio (QoS, Quality of Service) para la transmisión. Este contrato explica el ancho de banda, el retraso máximo, la variación aceptable y otros parámetros que provee el circuito virtual (VC, Virtual Circuit) y que se extienden de un extremo a otro. Debido a que el circuito virtual está orientado a conexión, los datos llegan al extremo destino en origen y con los niveles de servicio especificados, ATM es un excelente compromiso para la transmisión tanto de voz como de datos a través de una red. ATM proporciona una QoS garantizada en una red de área local (LAN, Local Area Network), una red de área amplia (WAN, Wide Area Network) y una inter-red pública

LANE

LANE (LAN Emulation, emulación de LAN) es un método por el cual los protocolos que sólo entienden medios sin conexión se pueden comunicar a través de ATM. Esto permite a ATM usar tanto redes heredadas como aplicaciones heredadas. Las aplicaciones y protocolos para redes locales tradicionales se pueden comunicar sin modificaciones a través de una red ATM

LANE se compone de dos componentes principales: el cliente LANE (Atmlane.sys) y los servicios LANE

El cliente LANE en Windows se encuentra en la carpeta %systemroot%\system32\drivers. Esto permite a los protocolos LAN y a las aplicaciones para redes locales funcionar como si se comunicaran con una LAN tradicional. El cliente LANE comunica los comandos LAN a los protocolos de red y los comandos nativos de ATM a la capa del protocolo ATM

Los servicios LANE son un grupo de componentes ATM, normalmente localizados en un conmutador que soporta la emulación LAN

Ip sobre ATM

IP sobre ATM es un grupo de servicios que se usan para las comunicaciones sobre una red ATM y que se pueden usar como una alternativa a la emulación ATM. IP sobre ATM utiliza las propiedades de orientación a conexión de ATM para superar la naturaleza sin conexión de IP. Funciona de manera similar a LANE. Un servidor central IP (llamado servidor ATMARP) mantiene una base de datos de direcciones IP y ATM proporciona los servicios de configuración y difusión. Estos servicios de difusión son necesarios debido a que ATM es un protocolo sin difusión. Los servicios de IP sobre ATM no se encuentran en un solo sitio y normalmente no se encuentran en un conmutador ATM. Todos los servicios de IP sobre ATM se proporcionan con Windows

De hecho, IP sobre ATM es una pequeña capa que se encuentra en el protocolo ATM y los protocolos TCP/IP. El cliente emula, en su margen superior, el IP estándar para el protocolo TCP/IP, y por debajo usa los comandos nativos de ATM para las capas del protocolo ATM

IP sobre ATM se maneja mediante dos componentes principales: el servidor del protocolo de resolución de direcciones (ARP, Address Resolution Protocol) (Atmarps.sys) y el cliente ARP (Atmarpc.sys)

El servidor ARP se compone de un servidor ATMARP y de un servicio de resolución de direcciones multidifusión (MARS, Multicast Address Resolution Service). El servicio ATMARP proporciona servicios que emulan las funciones del IP estándar, mientras que MARS proporciona servicios de difusión y multidifusión. Ambos servicios mantienen las bases de datos de direcciones IP

ATM sobre xDSL

xDSL (Digital Subscriber Line, línea con suscripción digital) es un medio por el cual el POTS (plain old telephone service, servicio plano de telefonía antiguo) se puede usar para mandar datos digitales a una estación central de una compañía de telefonía mediante un par de cables de cobre. Para conectar a muchos usuarios DSL a una red con soporte ATM, se mandan los datos DSL a un DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexor, multiplexor de acceso a línea con suscripción digital). En el lado opuesto del DSLAM, se conecta a una red ATM que proporciona tasas de datos del orden del gigabit. En el otro lado de cada transmisión, un DSLAM desmultiplexa las señales y dirige a las conexiones DSL individuales adecuadas

ATM sobre xDSL ofrece un acceso a redes de alta velocidad desde entornos domésticos y de pequeñas oficinas. Muchos tipos de DSL, entre los que se incluye ADSL (asymmetric digital subscriber line, la línea con suscripción digital asimétrica) y VDSL (very high digital subscriber line, línea con suscripción digital muy alta), se desarrollan en estas áreas. Estas tecnologías usan el bucle local, el cable de cobre para ADSL o la fibra óptica para VDSL, que conecta la oficina central local al conector de datos del usuario en un entorno de usuario. En muchas áreas, este bucle local se conecta directamente a una red con núcleo ATM que proporciona una compañía de telefonía

El servicio de ATM sobre xDSL presenta las características de alta velocidad y las garantías de QoS disponibles en la red de núcleo ATM sin cambiar los protocolos. Esto crea el potencial para una red ATM punto a punto para el hogar y pequeñas oficinas

Acceso ATM nativo a través de Winsock 2.0

El soporte de ATM para Winsock 2.0 se encuentra disponible mediante el proveedor de servicios ATM de Sockets de Windows (Windows Sockets ATM service Provider). Como resultado de lo anterior, las aplicaciones que usan TCP como su protocolo de transporte, pueden usar directamente Winsock 2.0 para acceder a las redes basadas en ATM/ip

Las aplicaciones que usan ATM nativo pueden crear circuitos virtuales y garantías de QoS de acceso. Esta capacidad se suministra a través de un servicio orientado a conexión agregado a la versión 5.0 del servicio de interfaz de controladores de red (NDIS, Network Driver Interface Service). El servicio orientado a conexión en el NDIS 5.0 se denomina CoNDIS

NWLink

NWLink es la implementación de Microsoft del protocolo IPX/SPX de Novell Netware. NWLink se usa normalmente en entornos donde los clientes funcionan bajo sistemas operativos de Microsoft para acceder a recursos de NetWare o donde los equipos clientes funcionan bajo Windows y ejecutan NetWare para acceder a recursos. NWLink no permite acceder directamente a archivos o impresoras compartidos en un servidor NetWare. NWLink se debe utilizar para acceder a los archivos o impresoras de un servidor NetWare, tales como el CSNW (Client Service for NetWare, servicio de clientes para NetWare) en Windows Professional o GSNW (Gateway Service for NetWare, servicio de pasarelas para NetWare) en Windows Server

GSNW actúa como un reexpedidor en equipos con Windows Server y como una pasarela para los equipos cliente. La función de pasarela permite a un equipo con Windows Server compartir recursos NetWare (carpetas e impresoras) como si se encontraran localizadas en el propio Windows. Como resultado, los equipos clientes que sean capaces de acceder a recursos compartidos en el equipo Windows Server pueden usar los recursos compartidos que se han hecho disponibles a través de GSNW. GSNW es una solución de acceso de bajo rendimiento; permite a la conexión de un único usuario proporcionar acceso mediante pasarela a los recursos de un servidor de NetWare

NWLink es útil si hay aplicaciones NetWare cliente/servidor ejecutándose que usen los protocolos Winsock o NetBIOS sobre IPX/SPX. Adicionalmente, NWNBLink (NetWare NetBIOS Link, enlace NetBIOS de NetWare) contiene mejoras de Microsoft para NetBIOS. El elemento NWNBLink se usa para dar formato a las peticiones del nivel NetBIOS y pasarlas al elemento NWNBLink para la transmisión por la red

Tipo de trama

El tipo de trama define el modo en que un adaptador de red, en un equipo con Windows, da formato a los datos para mandarlos a través de una red. Se necesita configurar NWLink en el equipo con Windows con el mismo tipo de trama que usan los servidores de NetWare para comunicar entre si el equipo con Windows y los servidores NetWar

La siguiente tabla lista las topologías y los tipos de trama que soporta NWLink:

Topología Tipo de trama soportada
Ethernet Ethernet II, 802.3, 802.2 y SNAP (Sub NetWork Access Protocol, protocolo de acceso a subredes) que se predetermina a 802.2
Token ring 802.5 y SNAP
FDDI (Fiber Distributed Data Interface, Interfaz de datos distribuidos por fibra óptica) 802.2 y 802.3

En las redes Ethernet, el 802.3 es el tipo de trama estándar para NetWare 2.2 y NetWare 3.11. partir de NetWare 3.12, el tipo de trama predeterminado cambió al 802.2

Se puede elegir entre detectar automáticamente el tipo de trama o configurarlo manualmente. Sin embargo, el tipo de trama se detecta automáticamente cuando se carga NWLink. Si se detectan varios tipos de marco además del tipo de trama 802.2, NWLink se predetermina al tipo de trama 802.2

Si el tipo de trama se configura manualmente, un equipo con Windows puede usar simultáneamente varios tipos de marco

Se puede configurar el tipo de trama usando el cuadro de diálogo Propiedades de Protocolo de transporte compatible con NWLink IPX/NetBIOS (NWLink IPX/SPX/NetBIOS-Compatible Transport Protocol Propities)

NetBEUI

NetBEUI se desarrolló originalmente como un protocolo para pequeñas LAN de departamento de entre 20 y 200 equipos. NetBEUI no es enrutable debido a que no tiene una capa de red. A causa de esta limitación, se deben conectar los equipos con Windows y NetBEUI usando puentes en vez de enrutadores. Además, NetBEUI está basado en la difusión, lo que significa que confía en la difusión para muchas de sus funciones, tales como registro y descubrimiento de nombres, y por ello crea más tráfico de difusión que otros protocolos. NetBEUI se incluye en Windows Server y Windows Professional como un protocolo heredado para soportar estaciones de trabajo que no se han actualizado desde Windows NT

NetBEUI proporciona compatibilidad con las LAN existentes que usan el protocolo NetBEUI. Proporcionando las siguientes funciones a los equipos con Windows:

  • Comunicación orientada a conexión y sin conexión entre computadoras
  • Autoconfiguración y autoajuste
  • Protección de errores
  • Poca sobrecarga en memoria

Nota Una red Windows ejecutando los servicios de Active Directory no puede usar como protocolo principal el NWLink o el NetBEUI. Sólo se soporta TCP/IP para acceder a los servicios de Active Directory

AppleTalk

AppleTalk es una familia de protocolos desarrollada por Apple Computer Corporation para la comunicación entre las computadoras Macintosh. Windows incluye soporte para AppleTalk, lo cual permite a los equipos con Windows Server y a los clientes Apple Macintosh compartir archivos e impresoras. AppleTalk también permite a Windows ser un enrutador y un servicio de acceso telefónico

Para que el protocolo AppleTalk funcione correctamente, un equipo Windows Server debe estar configurado con los Servicios para Macintosh de Windows (Windows Services for Macintosh) y debe estar disponible en la red

DLC

El protocolo DLC se desarrolló para la comunicación entre los grandes sistemas de IBM. No se diseñó para ser un protocolo de red entre ordenadores personales. DLC se usa para imprimir en impresoras Hewlett-Packard que se conectan directamente a la red. Las impresoras conectadas a la red usan el protocolo DLC debido a que los marcos que reciben son fáciles de disociar y porque la funcionalidad de DLC puede ser fácilmente codificada en memoria de sólo lectura (ROM, read-only memory)

La utilidad de DLC es limitada debido a que no interactúa directamente con la capa de la interfaz de controlador de transporte. DLC sólo se debería instalar en máquinas de red que realicen tareas como mandar datos a una impresora Hewlett-Packard de red. Los clientes que mandan trabajos de impresión a un dispositivo de impresión de red mediante un servidor de impresión Windows no necesitan tener instalado el protocolo

Sólo el servidor de impresión que se comunica directamente con el dispositivo de impresión requiere que se instale el protocolo DLC. Una vez que se instala el protocolo DLC en un equipo con Windows Server, aparece disponible un nuevo tipo de puerto de impresión

La dirección MAC (Media Access Control, controlador de acceso al medio) de la tarjeta del adaptador de red de las impresoras DLC disponibles o los servidores de impresión aparecen en el cuadro más grande debajo de la Card Address (Dirección de la tarjeta)

Hay que estar seguro de que el dispositivo de impresión de red habilitado para DLC se encuentra conectado a la red, encendido y configurado para trabajar con DLC

Después de que se haya configurado un equipo con Windows Server para realizar el papel de servidor de impresión y habilitado para DLC, los equipos pueden conectar una impresora compartida en Windows Server. Si los trabajos de impresión aparecen en el dispositivo de impresión habilitado para DLC y no se mandan a través del servidor de impresión de Windows Server, los equipos clientes podrían estar ejecutando el protocolo DLC e imprimiendo directamente en el dispositivo habilitado para DLC. Se puede usar el Network Monitor (Monitor de red) u otro analizador de red para determinar que equipos de la red están ejecutando el protocolo DLC

Nota Todas las tarjetas Hewlett-Packard JetDirect soportan actualmente la familia TCP/IP y se deberían añadir usando el puerto TCP/IP estándar. Sólo las antiguas tarjetas Hewlett-Packard JetDirect que no soportan TCP/IP necesitan el puerto de red Hewlett-Packard que usa el protocolo DLC

IrDA

IrDA es un grupo de protocolos de infrarrojos inalámbricos de corto alcance, alta velocidad y bidireccional. IrDA permite a una variedad de dispositivos comunicarse entre sí, tales como cámaras, impresoras, equipos portátiles, equipos de sobremesa y asistentes personales (PDA, Personal Digital Assistants). La pila del protocolo IrDA se accede usando controladores NDIS sin conexión

TCP-IP, Redes, Protocolos

TCP-IP

TCP-IP

TCP-IP es una descripción de protocolos de red desarrollado por Vinton Cerf y Robert E. Kahn, en la década de 1970

Fue implantado en la red ARPANET, la primera red de área amplia (WAN), desarrollada por encargo de DARPA, una agencia del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, y predecesora de Internet

A veces se denomina como modelo DoD o modelo DARPA

Direccionamiento IP

Todos los equipos conectados a una red deben ser identificados por una dirección única

Los equipos compatibles con Ethernet poseen una dirección MAC única de 48 bits (6 bytes) de longitud

Cada fabricante de equipos Ethernet tiene asignado un segmento de direcciones, y es su responsabilidad asignar una dirección distinta a cada equipo

Las direcciones MAC se representan en hexadecimal con el siguiente formato: XX : XX : XX : XX : XX : XX, que está compuesta por valores en el rango 0-FF

Ejemplo de MAC válida: 00:14:83:B2:19:45

En las redes IP, la identificación única se hace mediante la dirección IP (IP address)

En la actualidad se hace mediante el protocolo IPv4 que establece la dirección mediante 32 bits (4 bytes)

En un futuro cercano se implantará el protocolo IPv6 que establece la dirección mediante 128 bits (16 bytes)

Subnet Mask (Máscara de subred)

Una subred es una red en un entorno multired que usa direcciones IP derivadas de un único identificador de red. Las subredes dividen una red grande en varias redes físicas conectadas con enrutadores. Una máscara de subred aparta parte de una dirección IP de tal forma que TCP/IP pueda distinguir el identificador de red del identificador de host. Cuando las TCP/IP se intentan comunicar, la máscara de subred determina si el host destino pertenece a una red local o a una red remota. Los ordenadores deben tener la misma máscara de subred para comunicarse dentro de una red local

Clase IP
A 255.0.0.0
B 255.255.0.0
C 255.255.255.0
D 255.255.255.255

Default Gateway (Puerta de enlace predeterminada)

Es el dispositivo intermedio de una red local que almacena los identificadores de red de otras redes de la empresa o de Internet. Se configura una dirección IP para la pasarela predeterminada para poder comunicarse con un host de otra red. TCP/IP manda paquetes para las redes remotas a la pasarela predeterminada (si no hay otra ruta configurada), que reenvía los paquetes a otras pasarelas hasta que el paquete es entregado a una pasarela conectada al destino especificado

DNS (Sistema de Nombres de Dominio)

La idea es sencilla, asociar nombres a las direcciones IP y dotar de un sistema de traducción que va a ser realizado por los servidores DNS. Evidentemente los servidores DNS siempre se referencian por su dirección IP

Los nombres de dominio cuentan con una parte de nombre y una parte de identificador de dominio. Los identificadores establecidos son:

Identificador Descripción
.arpa Identificación ARPANET de Internet
.com Empresa comercial
.edu Institución educacional
.gov Organismo gubernamental
.mil Militar
.net Relacionado con Internet o sus proveedores
.org Otro organismo no incluido en los anteriores

Esta definición fue creada exclusivamente para EEUU, cuando con la expansión de Internet se crearon nuevos identificadores con dos letras para indicar un país. Por ejemplo .es para España, .fr para Francia, .uk para Reino unido, etc

Se prevé una ampliación con identificadores como .info para información, .nom para nominal de personas

El uso de un nombre se solicita al NIC (Network Information Center, centro de información de redes), si el nombre se aprueba se añade a la base de datos de Internet

URL (Uniform Resource Locator)

Uno de los objetivos de la WWW era disponer de un sistema para localizar y acceder de forma sencilla a cualquier elemento (documentos, ficheros de programas, etc), mediante el navegador y de forma sencilla e independiente del protocolo usado

Con este objetivo se desarrolló el localizador Uniforme de Recursos. Una URL es una descripción completa de un elemento indicando el protocolo de acceso, la máquina donde se encuentra, la ruta a seguir y el identificador del elemento

El formato general de una URL es:

servicio://maquina.dominio:puerto/camino/fichero?parámetros

El servicio es alguno de los que ofrece Internet: http, https (HyperText Transfer Protocol Secure) para conexiones http seguras, ftp, ghoper, wais, news, telnet, mailto para el envío de correo y file para obtener un fichero local del disco local, se sigue de ://

La maquina.domino indica el servidor que nos ofrece el recurso, por ejemplo para la universidad de la Rioja, el servidor web es www.unirioja.es y el servidor de correo vía Web es correo.unirioja.es

El puerto es opcional y normalmente no es necesario indicarlo si usamos el que normalmente se asigna al servicio. Para el servidor de correo Web de la universidad de la Rioja se usa el puerto 8000 y hay que indicarlo

El camino es la ruta de directorios a seguir para encontrar el fichero deseado. Para separar subdirectorios utilizaremos la barra de UNIX /, se utiliza por convenio por ser el sistema de la mayoría de los servidores. Importante recordar que en máquinas tipo UNIX se diferencia entre mayúsculas y minúsculas tanto en el nombre de los directorios como en el de los ficheros

La extensión de los ficheros es importante porque indica al navegador como tiene que tratarlos. txt fichero de texto plano; htm o html documento HTML; gif, jpg o jpeg formato de imagen, etc

En http si no indicamos fichero, en algunos servidores asumen por defecto index.htm o el fichero que se le asignara por defecto

Los parámetros sirven para pasar a un determinados ficheros (htm, php,…) valores de variables

El formato es:

variable=valor&variable=valor&variable=…

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Protocolo para la Configuración Dinámica de equipos. Permite automatizar la configuración de la dirección IP, de la puerta de enlace, valores opcionales, la dirección de los servidores DNS, la dirección de los servidores WINS

Los usuarios no necesitan adquirir la información de direccionamiento IP de un administrador para configurar TCP/IP. El servicio DHCP proporciona toda la información de configuración necesaria en la red a los clientes DHCP

La información de direccionamiento IP válida asegura una correcta configuración, eliminando muchos problemas difíciles de rastrear

Tener servidores ejecutando el servicio DHCP en cada subred elimina la sobrecarga asociada a tener que reconfigurar de forma manual las direcciones IP, las máscaras de subred y las pasarelas predeterminadas cuando se mueven ordenadores de una subred a otra. Obsérvese que un único servidor DHCP puede soportar la asignación de direcciones IP para varias redes

WINS (Windows Internet Name Service)

El proceso de resolución de nombres de WINS permite a los clientes de WINS registrar su nombre y dirección IP en los servidores de WINS. Los clientes de WINS pueden consultar los servidores de WINS para localizar y comunicarse con otros recursos de la red

Un cliente WINS actualiza automáticamente la base de datos de WINS siempre que cambia su información de direccionamiento IP, por ejemplo, cuando el direccionamiento dinámico a través del servicio de DHCP da lugar a una nueva dirección IP para un equipo que se movió de una subred a otra

Los siguientes pasos esbozan el proceso de resolución de nombres de WINS:

  1. Cada vez que inicia un cliente de WINS, registra su correspondencia nombre NetBIOS/dirección IP con un servidor de WINS designado. Entonces consulta al servidor de WINS para la resolución de nombres de equipos
  2. Cuando un cliente WINS inicia un comando de NetBIOS para comunicarse con otro recurso de la red, envía directamente una petición de consulta de nombre al servicio de WINS en vez de difundir la petición en la red local
  3. El servidor de WINS encuentra en su base de datos una correspondencia nombre de NetBIOS/dirección IP para el recurso destino y devuelve la dirección IP al cliente WINS
TCP-IP, Redes, Protocolos

IPv4

IPv4

El IPv4 (Internet Protocol version 4) o Protocolo de Internet versión 4 es la cuarta versión del IP (Internet Protocol), un protocolo de interconexión de redes basados en Internet, y que fue la primera versión implementada en 1983 para la producción de ARPANET

Definido en el RFC 791, el IPv4 usa direcciones de 32 bits, limitadas a 2^{32}= 4294967296 direcciones únicas, muchas de ellas LAN

Donde el valor decimal de cada uno de los bytes sigue el siguiente formato: XXX . XXX . XXX . XXX, que está compuesta por valores en el rango 0-254

Ejemplo de dirección válida: 192.168.0.1

Cada dirección IPv4 tiene dos partes:

  • Identificador de red
    Identifica todos los hosts de una misma red física
  • Identificador de host
    Identifica un host dentro de una red

En el ejemplo, el identificador de red es 192.168.0 y el identificador de host es 1

Por el enorme crecimiento que ha tenido la seguridad electrónica y la automatización, combinado con el hecho de que se desperdician direcciones, hace varios años se observó que escaseaban las direcciones IPv4

Esta limitación ayudó a estimular el estudio de la implantación del nuevo protocolo IPv6, que en el año 2016 ya estaba en la primera fase de pruebas, y que terminará reemplazando al protocolo IPv4

Las direcciones disponibles en la reserva global de IANA pertenecientes al protocolo IPv4 se agotaron oficialmente el lunes 31 de enero de 2011

Los Registros Regionales de Internet, desde ese momento, debieron asignar sus propias reservas, que se estimaba que alcanzarían hasta el año 2020 y no por mucho más tiempo

A día de hoy, siguen usándose y no se ha realizado la migración al IPv6

Direcciones reservadas

  • 0.0.0.0 se usa exclusivamente para Internet, porque representa a cualquier red
  • 127.0.0.0

    se reserva para las pruebas de loopback

    Los Routers o las máquinas locales pueden utilizar esta dirección para enviar paquetes nuevamente hacia ellos mismos

    Por lo tanto, no se puede asignar a ninguna red

  • Las direcciones comprendidas entre 169.254.0.0 y 169.254.255.255

    son direcciones asignadas por la autoridad para la asignación de IANA (Internet Assigned Numbers Autority, número de Internet) para el direccionamiento IP privado automático

    Esto garantiza el no tener conflictos con direcciones enrutables

Clases

Clases de IPv4
Tipo
A \frac{\color{Green}\text{0XXXXXXX}}{\color{Green}red} \frac{\color{Blue}\text{XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX}}{\color{Blue}host}
B \frac{\color{Green}\text{10XXXXXX XXXXXXXX}}{\color{Green}red} \frac{\color{Blue}\text{XXXXXXXX XXXXXXXX}}{\color{Blue}host}
C \frac{\color{Green}\text{110XXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX}}{\color{Green}red} \frac{\color{Blue}\text{XXXXXXXX}}{\color{Blue}host}
D \frac{\color{Green}\text{1110XXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX}}{\color{Green}red} \frac{}{\color{Blue}host}
E \frac{\color{Green}\text{11110XXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX}}{\color{Green}red} \frac{}{\color{Blue}host}

Clase A

Se utilizan en redes de tamaño extremadamente grande

Su rango va del 1-126 en su primer valor

El resto están compuestos por valores en el rango 0-254

El primer bit es un 0, luego se emplean 7 bits para identificar la red y 24 para identificar el host

El menor número que se puede representar es 00000000, que es el 0 decimal

El valor más alto que se puede representar es 01111111, que es el 127 decimal

Los números 0 y 127 quedan reservados y no pueden utilizarse como direcciones de red

En principio existen 2^7 = 128 redes de clase A y 2^{24} = 16777216 hosts para esas redes

Ejemplo de dirección válida de clase A: 80.78.32.254

Clase B

Se utilizan en redes de tamaño moderado a grande

Su rango va del 128-191 en su primer valor

El resto están compuestos por valores en el rango 0-254

Los dos primeros bits son 10, luego se emplean 14 bits para identificar la red y 16 para identificar el host

El menor número que puede representarse es 10000000, que es el 128 decimal

El número más alto que puede representarse es 10111111, que es el 191 decimal

En principio existen 2^{14} = 16384 redes de clase B y 2^{16} = 65536 hosts para esas redes

Ejemplo de dirección válida de clase B: 130.254.10.99

Clase C

Se utilizan en redes de tamaño pequeño y que tienen un máximo de 254 hosts, generalmente redes de área local

Su rango va del 192-223 en su primer valor

El resto están compuestos por valores en el rango 0-254

Los tres primeros bits son 110, luego se emplean 21 bits para identificar la red y 8 para identificar el host

El menor número que puede representarse es 11000000, que es el 192 decimal

El número más alto que puede representarse es 11011111, que es el 223 decimal

En principio existen 2^{21} = 2097152 de redes de clase C y 2^8 = 256 hosts para esas redes

Ejemplo de dirección válida de clase C: 192.168.240.5

Clase D

Se utilizan para el trafico multicast, dónde la dirección de destino dirige los paquetes hacia grupos predefinidos de direcciones IP, suele ser usada para transmitir video, televisión por cable o streaming

Su rango va del 224-239 en su primer valor

El resto están compuestos por valores en el rango 0-254

Los cuatro primeros bits son 1110, luego se emplean 28 bits para identificar la red y 0 para identificar el host

El menor número que puede representarse es 11100000, que es el 224 decimal

El número más alto que puede representarse es 11101111, que es el 239 decimal

En principio existen 2^{28} = 268435456 redes de clase D y 2^0 = 1 hosts para esas redes

Ejemplo de dirección válida de clase D: 230.20.230.106

Clase E

Se utilizan para el tráfico broadcast

La Fuerza de tareas de ingeniería de Internet o IETF (Internet Engineering Task Force) ha reservado estas direcciones para su propia investigación

Su rango va del 240-255 en su primer valor

El resto están compuestos por valores en el rango 0-255

Los cinco primeros bits son 11110, luego se emplean 32 bits para identificar la red y -8 para identificar el host

El menor número que puede representarse es 11110000, que es el 240 decimal

El número más alto que puede representarse es 11111111, que es el 255 decimal

En principio existen 2^{32} = 4294967296 de redes de clase E y 2^{-8} = 0,00390625 hosts para esas redes

Ejemplo de dirección válida de clase E: 254.10.0.15

TCP-IP, Redes, Protocolos

IPv6

IPv6

El IPv6 (Internet Protocol version 6) o Protocolo de Internet versión 6 es la sexta versión del IP (Internet Protocol), un protocolo de interconexión de redes basados en Internet, y que se desarrolló como una actualización al protocolo IPv4, diseñado para resolver el problema del agotamiento de direcciones

Anteriormente al IPv6 existió el IPv5, el cuál fue llamado IPng (IP Next Generation), pero que no fue el sucesor de IPv4, ya que se utilizó como un protocolo experimental orientado al flujo de streaming que intentaba soportar voz, video y audio

Definido en el RFC 2460, el IPv6 usa direcciones de 128 bits (16 bytes), limitadas a 2^{128}\approx 3.4 \cdot 10^{38} direcciones únicas

También puede representarse como 16^{32}, con 32 dígitos hexadecimales, cada uno de los cuales puede tomar 16 valores

Las direcciones IPv6, están definidas en los RFC 2373 y RFC 2374, pero fue redefinida en abril de 2003 en la RFC 3513

Según la publicación RFC 5952, las direcciones IPv6, de 128 bits de longitud

Donde el valor hexadecimal de cada uno de los cuatro dígitos sigue el siguiente formato:
XXXX . XXXX . XXXX . XXXX . XXXX . XXXX . XXXX . XXXX, que está compuesta por valores en el rango 0000-FFFF

Ejemplo de dirección válida: 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334

Se puede comprimir un grupo de cuatro dígitos si este es nulo (es decir, toma el valor «0000»)

Ejemplo de dirección válida: 2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344
Ejemplo de dirección comprimida válida: 2001:0db8:85a3::1319:8a2e:0370:7344

Las direcciones del ejemplo son equivalentes y por esa razón, por motivos de eficiencia, es recomendable usar la comprimida

Siguiendo esta regla, si más de dos grupos consecutivos son nulos, también pueden comprimirse como «::»

Si la dirección tiene más de una serie de grupos nulos consecutivos la compresión solamente se permite en uno de ellos, para evitar la ambigüedad

Ejemplo de compresión de una dirección válida con muchos nulos consecutivos: 2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab
Ejemplos de direcciones comprimidas válidas:
2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab
2001:0DB8:0:0:0:0:1428:57ab
2001:0DB8:0::0:1428:57ab
2001:0DB8::1428:57ab

Los ceros iniciales en un grupo también se pueden omitir

Ejemplo de dirección válida: 2001:0DB8:02de::0e13
Ejemplo de dirección comprimida válida: 2001:DB8:2de::e13

Cuando lo que se desea es identificar un rango de direcciones por medio de los primeros bits, este número de bits va tras el carácter de barra «/»

Ejemplos de direcciones válidas en rango de bits:
2001:0DB8::1428:57AB/96 sería equivalente a 2001:0DB8::
2001:0DB8::874B:2B34/96 sería equivalente a 2001:0DB8:: y por supuesto también a 2001:0DB8::1428:57AB/96

Direcciones IPv4 compatibles con IPv6

Las direcciones IPv4 compatibles con direcciones IPv6 constituyen una clase especial de dirección IPv6

Loa primeros 96 bits son ceros, mientras que los últimos 32 bits representan una dirección IPv4

Los métodos de conversión a IPv6 no usan ya las direcciones IPv4 compatibles

Este tipo de direcciones se utiliza cuando tenemos una tabla de direccionamiento IPv4 fijo y tenemos la necesidad de almacenar direcciones esas direcciones como IPv6

Cabe destacar que la dirección IPv6 indefinida :: y la dirección IPv6 de loopback ::1 no son realmente direcciones IPv4 compatibles, a pesar de estar incluidas en el espacio de direcciones IPv6 ::/96

Se puede utilizar una una dirección IPv4 compatible (utiliza el formato ::1.2.3.4) o una dirección dirección IPv4 mapeada (utiliza el formato ::ffff:1.2.3.4)

Ejemplo de IPv4 a convertir:
192.168.89.9
Ejemplo de IPv4 compatible:
::c0a8:5909
Ejemplo de IPv4 mapeada:
::ffff:c0a8:5909

Direcciones reservadas

  • ::/128

    dirección con todo ceros se utiliza para indicar la ausencia de dirección, se usa exclusivamente para Internet, porque representa a cualquier red

  • ::1/128

    se reserva para las pruebas de loopback

    Los Routers o las máquinas locales pueden utilizar esta dirección para enviar paquetes nuevamente hacia ellos mismos

    Por lo tanto, no se puede asignar a ninguna red

  • ::1.2.3.4/96

    dirección IPv4 compatible se usa como un mecanismo de transición en las redes duales IPv4/IPv6

    Se usa muy poco

  • ::ffff:0:0/96

    dirección IPv4 mapeada se usa como mecanismo de transición en terminales duales

  • fe80::/10

    prefijo de enlace local (link local, en inglés) específica que la dirección solamente es válida en el enlace físico local

  • fec0::

    prefijo de emplazamiento local (en inglés, site-local prefix) específica que la dirección únicamente es válida dentro de una red local

    El RFC 3879 la declaró obsoleta, estableciendo que los sistemas futuros no deben implementar ningún soporte para este tipo de dirección especial

    En su lugar deben ser sustituido por direcciones Locales IPv6 Unicast

  • fc00::/7

    prefijo de dirección local única (en inglés, unique local address)

    Declarada en el RFC 4193

    Se usa en substitución de las direcciones site-local

  • ff00::/8

    prefijo de multicast

    Se usa para las direcciones multicast

Hay que resaltar que no existen las direcciones de difusión (en inglés, broadcast) en IPv6, aunque la funcionalidad que prestan puede emularse utilizando la dirección multicast FF01::1/128, denominada «todas los redes» (all nodes, en inglés)

Mecanismos de transición a IPv6

Ante el agotamiento de las direcciones IPv4, y los problemas que este está ocasionando ya, sobre todo en los países emergentes de Asia como India o China, el cambio a IPv6 ya ha comenzado

Existe una serie de mecanismos que permitirán la convivencia y la migración progresiva tanto de las redes como de los equipos de usuario

En general, los mecanismos de transición pueden clasificarse en tres grupos:

Doble pila

La doble pila hace referencia a una «solución de nivel IP con doble pila» (RFC 4213), que implementa las pilas de ambos protocolos, IPv4 e IPv6, en cada nodo de la red

Cada nodo con doble pila en la red tendrá dos direcciones de red, una IPv4 y otra IPv6

A favor: fácil de desplegar y extensamente soportado

En contra: la topología de red requiere dos tablas de encaminamiento y dos procesos de encaminamiento

Cada nodo en la red necesita tener actualizadas las dos pilas

Túneles

Los túneles permiten conectarse a redes IPv6 «saltando» sobre redes IPv4

Estos túneles trabajan encapsulando los paquetes IPv6 en paquetes IPv4 teniendo como siguiente capa IP el protocolo número 41, y de ahí el nombre proto-41

De esta manera, se pueden enviar paquetes IPv6 sobre una infraestructura IPv4

Hay muchas tecnologías de túneles disponibles

La principal diferencia está en el método que usan los nodos encapsuladores para determinar la dirección a la salida del túnel

Traducción

La traducción es necesaria cuando un nodo que únicamente soporta IPv4 intenta comunicar con un nodo que solamente soporta IPv6

Los mecanismos de traducción se pueden dividir en dos grupos basados en si la información de estado está guardada o no: