IPv4

Hecho por: Elvira Vargas – 5° “A” Programación

Fecha de entrega: Miércoles 5 de septiembre

Maestro: Erick Zamora Flores


Investigación de IPV4: Descripción, Relación con modelo OSI, TCP/IP, Estructura, Direccionamiento, Clases de direcciones, Subdirecciones, Proveedores de servicios, direcciones reservadas

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Investigación de IPv4

Descripción

Protocolo IP (Internet Protocol): Este protocolo se activa al interactuar con el internet, divide en paquetes IP la información que remitirá, es decir, es un protocolo orientado hacia datos, se utiliza para comunicación entre redes.

  • Un ejemplo es al enviar un correo electrónico, cada paquete transporta cierta información para poder llegar a su destino, por ejemplo, la dirección IPdel que envía y del que recibe.3.i1

El IPv4 es la versión 4 del protocolo anterior, en otras palabras, es el estándar actual de Internet para identificar dispositivos conectados a esta misma red.

Funcionamiento básico del protocolo

Este protocolo es usado en redes de comunicación de paquetes. Este, no garantiza la entrega, ni la duplicidad. Estos aspectos, son abordados por un protocolo de transporte en la capa superior, como el Protocolo de Control de Transmisión (TCP).

Relación con los protocolos TCP/IP y el mo3.i2delo OSI

El IPv4 funciona en la capa de red del modelo OSI y en la capa de Internet de los protocolos TCP/IP. Así que, este protocolo tiene la resp

onsabilidad de identificar hosts basados en sus direcciones lógicas y para dirigir los datos entre ellos a través de la red subyacente, es decir, inferior.

Estructura de la dirección IPv4

IPv4 utiliza direcciones IP de 32 bits, es decir, 4 bytes; lo que pasa es que esta cantidad de bits limita la cantidad de direcciones. Esto genera un problema muy evidente, pues con el crecimiento del internet y que muchas direcciones fueron desperdiciadas, hay una escasez de las mismas y cada dispositivo que se conecta a internet debe tener una dirección IP para identificarse. Por esta razón se lanzó una siguiente versión 6, IPv6, y esta permite muchas más direcciones.

La estructura en binario es la siguiente:

3.i3

Esta es la razón por la que están limitadas las direcciones y por la que se lanzó IPv6 (Protocolo IP versión 6). Las direcciones se limitan a 4.294.967.296, es decir, 2 elevado a la 32. Actualmente, no quedan direcciones IPv4 disponibles para compra.

Estructura de Paquete IPv4

El protocolo de Internet (IP) es un protocolo de capa 3 (OSI), tiene segmentos de datos de capa 4 (Transporte) y la divide en paquetes. Los paquetes IP encapsulan datos unidad que recibieron de la capa superior y de encabezado agrega su información.

La cabecera IP contiene información necesaria para que el paquete pueda ser entregado al otro extremo; por ejemplo:

  • Versión: Es el número de versión de IP3.i4
  • IHL: Es la longitud del encabezado IP.
  • DSCP: El tipo de servicio. (Punto de código de servicios diferenciados).
  • ECN: (Notificación de congestión explícita), lleva información sobre la congestión en la ruta.
  • Longitud total: Longitud total del paquete IP.
  • Identificación: Todos los fragmentos del paquete IPcontienen el mismo número de identificación, para determinar el paquete al que pertenecen.
  • Banderas: Las “banderas” pueden indicar si el paquete puede ser fragmentado o no.
  • Desplazamiento del fragmento: Indica la posición exacta del fragmento en el paquete IP
  • Tiempo de vida: Cada paquete es enviado con un valor que le indica a la red el número de routers que el paquete puede cruzar; todo esto, para evitar bucles en la red.
  • Protocolo: Este indica la capa de red en el host de destino, por ejemplo: para el TCP es 6.
  • Checksum del encabezado: Se utiliza para comprobar si el paquete es recibido sin error.
  • Dirección de Origen: Dirección IPde 32 bits del remitente del paquete.
  • Dirección de destino: Dirección IPde 32 bits del receptor del paquete.
  • Opciones: Este campo es opcional. Las opciones pueden contener opciones como seguridad, ruta de registro, marca de tiempo, etcétera.

Direccionamiento

IP4, permite tres tipos de modos de direccionamiento:

  • Datos a un solo host destino (UNICAST): En este caso, el cliente envía los datos al servidor de destino, es decir, es comunicación uno a uno, de usuario a usuario.3.5
  • Difusión (BROADCAST): En este modo, los paquetesse dirigen a todos los hosts en un segmento de red. Es comunicación uno a todos. Se hace a nivel local.
  • MULTICAST: El paquete enviado no es destinado a un único host, ni a todos los hostsdel segmento. De un usuario a un grupo de individuos.

Una sola dirección IP puede contener información acerca de la red y sus sub-redes, y en la última instancia, el host.

Representación de direcciones

Al escribir direcciones IPv4 en cadenas, lo más común es en escritura decimal con puntos. Pero hay más notaciones, y todas son reconocidas por los navegadores; por ejemplo:

Notación Conversión
Decimal con puntos Es la notación más común, por ejemplo 201.161.1.226
Hexadecimal con puntos Cada octeto de la dirección se convierte individualmente a hexadecimal, convirtiendo el decimal anterior: 0xC9.0xA1.0x01.0xE2
Octal con puntos Cada octeto se convierte individualmente a octal, por ejemplo:

0311.0241.0001.0342

Binario con puntos Cada octeto se convierte individualmente a binario, por ejemplo:

11001001.10100001.00000001.11100010

Hexadecimal 0xC9A101E2
Decimal 3382772194
Octal 311502000742
Binario 11001001101000010000000111100010

Clases de direcciones IPv4

Existen 5 clases de direcciones IP:

  • Clase A: Soporta redes en Internet, grandes.

Esta clase reserva el primer octeto para la asignación del identificador de red y los restantes son el identificador de host:

3.i6

  • Clase B: Soporta redes en Internet, moderadas.

Esta reserva el primer y el segundo octeto para la asignación del identificador de red y los octetos tres y cuatro, el host:

3.i7

  • Clase C: Soporta redes en Internet, pequeñas.

Reservan el primer, segundo y tercer octeto para la asignación del identificador de red y el cuarto es el identificador de host.

3.i11

  • Clase D: Soporta Redes Multicast.

Esta dirección es reservada para la multidifusión. Los datos de la multidifusión no están destinados para un host en concreto, por eso no es necesario extraer direcciones de host de la dirección IP. Esta clase no tiene ninguna máscara de subred.

  • Clase E: Sin uso. Redes experimentales.

Esta clase IP está reservada para fines experimentales. Esta clase tampoco está equipada con máscara subred.

Determinar clase de dirección IP

Clase A Primer octeto comprendido entre 0 – 127
Clase B Primer octeto comprendido entre 128 – 191
Clase C Primer octeto comprendido entre 192 – 223
Clase D Primer octeto comprendido entre 224 – 239
Clase E Primer octeto comprendido entre 240 – 255

Subdirecciones (Subredes)

Ya se vio que, al ejecutarse una operación entre la IP y su máscara, se obtiene la dirección red; una dirección de red siempre se representa con la porción de host en “cero”.

Dentro de esta red, se pueden direccionar 254 host.

3.i13La división en subredes permite administrar más eficientemente las direcciones IP. Este método consiste en dividir las clases de direcciones de red completas en partes de menor tamaño; para hacer esto, se toman bits de la porción de host para asignarlos a la porción de red. Los bits de host se reasignan como bits de subred. El punto de inicio de este proceso se encuentra en el bit del host del extremo izquierdo, es decir, el que se encuentra más cerca del octeto de red anterior.

Al tomar bits de la porción de host, el valor de la máscara de red cambia y pasa a ser máscara de subred, en el ejemplo se crean 23 = 8 subredes.

IMPORTANTE:

  • La cantidad mínima de bitstomados de la porción de host son dos.
  • La cantidad máxima de bitstomados de la porción de host, es la cantidad máxima de bits de host disponibles menos dos.
  • La subred cero no es utilizable, porque determina la dirección de red base o clase.
  • Solamente 1 en direccioneshost, no se utilizan para asignar a host, porque representan las direcciones de broadcast de las Subredes.

Proveedores de Servicios

ISP (Internet Service Provider), es el proveedor de servicios de Internet, es un servicio que permite conectarse a Internet. Cuando se establece la conexión a Internet, a través de un proveedor de servicios, la comunicación entre el ordenador y el ISP se establece el protocolo PPP (Protocolo punto a punto).3.i15

Una vez “conectado” el proveedor de servicios de Internet, proporciona una dirección IP que se conserva durante el periodo de conexión a Internet. Cada ISP asigna una dirección IP a cada dispositivo conectado a su red.

Los Proveedores de Servicios se pueden enfrentar a asignar las subredes IP de diferentes tamaños, estas, según las necesidades del cliente.

Direcciones IPv4 especiales y reservadas

  • IETF(Internet Engineering Task Force): es la comunidad internacional abierta a diseñadores de redes, operadores, vendedores e investigadores preocupados por la evolución de la arquitectura del Internet y su buen funcionamiento.3.i16
  • IANA(Internet Assigned Numbers Authority): es la entidad que supervisa la asignación global de direcciones IP, sistemas autónomos y otros recursos relativos a los protocolos de Internet.

Estas dos entidades han restringido del uso general varias direcciones IP, esto para propósitos especiales.

Por ejemplo:

  • Para el mantenimiento de las tablas enrutamiento, que es un documento electrónico que almacena las rutas a los diferentes nodos en una red informática.
  • Para el tráfico de multidifusión(multicast), que es el envío de la información en múltiples redes a múltiples destinos simultáneamente.
  • Para la operación bajo modos de fallo, es decir, un modo de fallos es la manera en la que un sistema puede fallar.
  • Entre otros ejemplos.

Algunos ejemplos de direcciones IP para propósitos así, son:

Dirección IP Uso
224.0.0.0/4 IP multicast
0.0.0.0/8 Red actual
192.88.99.0/24 Ipv6 a IPv4
192.168.0.0/16 Redes privadas, este se utiliza, por ejemplo, para la conexión de computadoras con cable punto a punto o conectado a un hub o switch.

Hay aproximadamente 4 mil millones de direcciones IP permitidas en IPv4, pero solamente tres rangos de direcciones están reservados para ser usadas en redes privadas.

Direcciones reservadas

Hay algunos espacios reservados para direcciones IPv4, y claramente, no pueden ser utilizadas en internet. Este tipo de direcciones no pueden pasar fuera de una red de área local.

  • Direcciones IPprivadas:

El propósito de crear una gama de direcciones privadas de asignación es el control de lo limitadas que están las direcciones IPv4. Estas también han ayudado a retrasar el agotamiento de las direcciones IPv4.3.i18

Cada clase de direcciones IP tiene direcciones reservadas como direcciones IP privadas. Estas se pueden utilizar en una red y son privadas.

  • Direcciones IPde bucle:

Estas direcciones son reservadas para bucles, en otras palabras, para un Host de la dirección, conocido como dirección “localhost”. Esta dirección es administrada por y dentro del sistema operativo.

Los datos enviados por bucle son transmitidos por el sistema operativo a una interfaz de red virtual del sistema operativo.

  • Direcciones locales de enlace:

Si un host no puede obtener una dirección IP del servidor de DHCP (sirve para conectar dispositivos como terminales y estaciones de trabajo sin disco duro con un Bootserver, del cual reciben su sistema operativo), y si no se asignó ninguna dirección IP de forma manual, el host le asigna a sí mismo una dirección IP de un rango de direcciones de enlace local.

Índice

B

Binario……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… C, 6, 9

Bits…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 6, 8, 13

BROADCAST……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8

C

Cabecera IP………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 7

Clases……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 10, 13

D

Direcciones……………………………………………………………………………………………………… A, 6, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17

H

Hosts…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 6, 8

I

IANA……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 14

IETF………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 14

  1. IP. A, C, D, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17

IPv4………………………………………………………………………………………………………………. A, B, C, D, 5, 6, 7, 9, 10, 14, 15, 16

M

Modelo OSI………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. A, 6

MULTICAST………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 8

Multidifusión……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 11, 15

O

Octeto………………………………………………………………………………………………………………………………………. 9, 10, 11, 12, 13

P

Paquetes…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5, 7, 8

Protocolo IP………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 5, 6

Proveedor de servicios…………………………………………………………………………………………………………………………………… 14

Proveedores de Servicios…………………………………………………………………………………………………………………………… A, 14

R

Redes privadas………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 16

U

UNICAST…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8

Bibliografía

 

 

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