PROTOCOLO CSMA/CD

Definicin de CSMA/CD

CSMA/CD son siglas que corresponden a las siglas Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, que corresponden a Acceso Mltiple por Deteccin de Portadora con Deteccin de Colisiones, es una tcnica usada en las redes para mejorar las prestaciones. Antes de usar estas tcnicas se usaron las de Aloha puro y Aloha ranurado, pero ambas tenan muy bajas prestaciones. Por esto, primero se cre el CSMA, luego se mejor y surgi el CSMA/CD.

La meta de este protocolo es de evitar al mximo las colisiones. La diferencia principal con el protocolo de AlohaNet es que todos los equipos escuchan el medio y se detectan las colisiones.A continuacin se presenta un esquema del protocolo CSMA, que es muy parecido al de AlohaNet:

Funcionamiento

Su funcionamiento es: 1. Una estacin que tiene un mensaje para enviar escucha al medio para ver si otra estacin est transmitiendo un mensaje.

2. Si el medio esta tranquilo (ninguna otra estacin esta transmitiendo), se enva la transmisin y se espera el ACK (acuse de recibo). La estacin que recibe comprueba el CRC (deteccin de errores) y si es correcto enva el ACK. Si tras un tiempo no ha sido recibido el ACK, se pasa al paso 1. Si se recibe, la operacin ha sido un xito.

3. Cuando dos o ms estaciones tienen mensajes para enviar, es posible que transmitan casi en el mismo instante, resultando en una colisin en la red.

4. Cuando se produce una colisin, todas las estaciones receptoras ignoran la transmisin confusa.

5. Si un dispositivo de transmisin detecta una colisin, enva una seal de expansin para notificar a todos los dispositivos conectados que ha ocurrido una colisin.

6. Las estaciones transmisoras detienen sus transmisiones tan pronto como detectan la colisin.

7. Cada una de las estaciones transmisoras espera un periodo de tiempo aleatorio e intenta transmitir otra vez.

En redes inalmbricas, resulta a veces complicado llevar a cabo el primer paso. Por este motivo, surgen dos problemas, que son los que siguen:

1. Problema del nodo oculto: la estacin cree que el medio est libre cuando en realidad no lo est, pues est siendo utilizado por otro nodo al que la estacin no "oye".

2. Problema del nodo expuesto: la estacin cree que el medio est ocupado, cuando en realidad lo est ocupando otro nodo que no interferira en su transmisin a otro destino.

Para resolver estos problemas se propone MACA que significa: Evasin de Colisin por Acceso Mltiple.

A continuacin se muestra el funcionamiento mediante dos figuras.

Las figuras 1 y 2 muestran los dos posibles estados de transmisin de datos de Ethernet. Si el medio est ocupado, el intento de transmisin ser diferido hasta que ste se desocupe. Si el medio est ocioso, entonces el intento de transmisin puede realizarse inmediatamente, como se muestra en la figura 1.

Si otros nodos intentan transmitir al mismo tiempo, se produce una colisin. El medio es agolpado durante el tiempo Jam para alertar a todas las estaciones que ha ocurrido

una colisin. Las estaciones que colisionan entran a Backoff para que su reintento de transmisin sea planeado. Esto se muestra en la figura 2.

Deteccin de portadora y Deteccin de colisiones

La deteccin de portadora es utilizada para escuchar al medio para ver si se encuentra libre. Si la portadora se encuentra libre, los datos son pasados a la capa fsica para su transmisin. Si la portadora est ocupada, se monitorea hasta que se libere.

Tras la transmisin, contina el monitoreo del medio de transmisin. Cuando dos seales colisionan, sus mensajes se mezclan y se vuelven ilegibles. cuando esto ocurre, las estaciones afectadas detienen su transmisin y envan una seal de expansin, asegura que todas las dems estaciones de la red se enteren de que ha ocurrido una colisin.

Cada segmento de una red Ethernet, entre dos router, bridges o switches, constituye lo que se denomina dominio de tiempo de colisiones o dominio de colisiones Ethernet.

Se supone que cada bit permanece en el dominio un tiempo mximo de 25.6 s, lo que significa que en este tiempo debe haber llegado al final del segmento.

Si en este tiempo la seal no ha salido del segmento, puede ocurrir que una segunda estacin en la parte del segmento an no alcanzado por la seal, pueda comenzar a transmitir, puesto que su deteccin de portadora indica que la lnea est libre, dado que la primera seal an no ha alcanzado a la segunda estacin. En este caso ocurre un acceso mltiple MA y la colisin entre ambos es inevitable.

Los sntomas de una colisin dependen del medio de transmisin utilizado. En el caso de cable coaxial, la seal del cable contiene estados intermedios. La interferencia produce en algunos puntos un debilitamiento de la seal mientras que en otros se produce un reforzamiento; esta condicin de sobretensin es detectada por los nodos. En cambio, cuando se utiliza cable de par trenzado, el sntoma es que existe seal en el par TX mientras que simultneamente se recibe tambin seal por el par RX.

Estos estados en que la calidad de la seal no es adecuada, son detectados como errores SQEs ("Signal Quality Errors"), y el dispositivo emisor enva un mensaje de error.

Tipos de CSMA/CD

En funcin de cmo acte la estacin, el mtodo CSMA/CD se puede clasificar en:

- CSMA no-persistente: si el canal est ocupado espera un tiempo aleatorio y vuelve a escuchar. Si detecta el canal libre, emite.- CSMA 1-persistente: con el canal ocupado, la estacin pasa a escuchar constantemente el canal sin esperar ningn tiempo. Cuando lo detecta libre emite. Podra ocurrir que emitiera otra estacin durante un retardo de propagacin o latencia de la red posterior a la emisin de la trama, producindose una colisin.

- CSMA p-persistente: despus de encontrar el canal ocupado y quedarse escuchando hasta encontrarlo libre, la estacin decide si emite. Para ello ejecuta un algoritmo o programa que dar orden de transmitir con una probabilidad p, o de permanecer a la espera. Si no transmitiera, en la siguiente ranura o divisin de tiempo volvera a ejecutar el mismo algoritmo hasta transmitir. As se reduce el nmero de colisiones.

Erroresms comunes

Los tipos de errores que se pueden dar en Ethernet son los siguientes:- runt: definidos antes de que expire la ranura temporal (slot). Suelen deberse a colisiones legales (se consideran ilegales las colisiones producidas fuera del slot, que indican una red fuera de parmetros). Las colisiones pueden ser locales (detectables por seales con voltajes duplicados o deteccin de seal en la recepcin simultneamente a la transmisin) o remotas (detectables porque la trama es inferior a la ranura, y son debidas a colisiones producidas ms all de un repetidor).

- Trama larga, jabber: Transmisin excesiva o ilegalmente larga.- Error de FCS: Transmisin daada.- Error de alineamiento: Nmero insuficiente o excesivo de bits transmitidos (no son un mltiplo de 8).- Error de intervalo o de rango: El nmero real y el informado de octetos en una trama no concuerda.- Fantasma: Prembulo inusualmente largo o evento de congestin. Es un ruido mal apantallado que parece trama.

AUTONEGOCIACIN

En Ethernet 10 Mbps cada estacin emite un pulso cada 16 ms si no se est transmitiendo, denominado NLP. En Fast-Ethernet se transmiten rfagas de varios NLPs, denominadas FLP. La autonegociacin se establece emitiendo rfagas al nivel superior e intentando enlazar a las mayores prestaciones posibles (full-duplex y Gigabit Ethernet). Si no es posible se va probando a prestaciones inferiores. Aunque es preferible configurar las NIC en modo autonegociacin, es posible forzarlas para que operen a unos valores determinados. En este caso es importante forzar todas las tarjetas de la red para que operen con los mismos parmetros.

Address Resolution Protocol

ncomunicaciones,ARP(del inglsAddressResolutionProtocolo, en espaol,Protocolo de resolucin de direcciones) es unprotocolode la capa de enlace de datos responsable de encontrar la direccin hardware (EthernetMAC) que corresponde a una determinadadireccin IP. Para ello se enva un paquete (ARP request) a la direccin de difusin de la red (broadcast (MAC = FF FF FF FF FF FF)) que contiene ladireccin IPpor la que se pregunta, y se espera a que esa mquina (u otra) responda (ARP reply) con la direccinEthernetque le corresponde. Cada mquina mantiene unacachcon las direcciones traducidas para reducir el retardo y la carga. ARP permite a la direccin deInternetser independiente de la direccinEthernet, pero esto slo funciona si todas las mquinas lo soportan.

ARP est documentado en elRFC 826. El protocoloRARPrealiza la operacin inversa y se encuentra descrito en elRFC 903.

EnEthernet, la capa de enlace trabaja con direcciones fsicas. El protocolo ARP se encarga de traducir las direccionesIPa direccionesMAC(direcciones fsicas). Para realizar esta conversin, el nivel de enlace utiliza las tablas ARP, cada interfaz tiene tanto unadireccin IPcomo una direccin fsicaMAC.

ARP se utiliza en 4 casos referentes a la comunicacin entre 2 hosts:

1. Cuando 2 hosts estn en la misma red y uno quiere enviar un paquete a otro.

2. Cuando 2 host estn sobre redes diferentes y deben usar un gateway/router para alcanzar otro host.

3. Cuando un router necesita enviar un paquete a un host a travs de otro router.

4. Cuando un router necesita enviar un paquete a un host de la misma red.

Tablas ARP

La filosofa es la misma que tendramos para localizar al seor "X" entre 150 personas: preguntar por su nombre a todo el mundo, y el seor "X" nos responder. As, cuando a "A" le llegue un mensaje con direccin origen IP y no tenga esa direccin en su cach de la tabla ARP, enviar su trama ARP a la direccin broadcast (fsica = FF:FF:FF:FF:FF:FF), con la IP de la que quiere conocer su direccin fsica. Entonces, el equipo cuya direccin IP coincida con la preguntada, responder a "A" envindole su direccin fsica. En este momento "A" ya puede agregar la entrada de esa IP a la cach de su tabla ARP. Las entradas de la tabla se borran cada cierto tiempo, ya que las direcciones fsicas de la red pueden cambiar (Ej: si se estropea una tarjeta de red y hay que sustituirla, o simplemente algn usuario de la red cambia de direccin IP).

Reverse ARP(RARP)

RARP es un protocolo utilizado para obtener la direccin IP perteneciente a un determinado hardware electrnico que se encuentra en la mayora de las veces en una red Ethernet. RARP utiliza el mismo mecanismo que ARP. La respuesta que se devuelve de una solicitud es la direccin de protocolo de la estacin origen, no la direccin de la estacin destino de la solicitud. Para poder usar RARP todas las direcciones MAC deben estar configuradas en un servidor central para que transfiera una direccin IP. Las especificaciones del RARP se encuentran enRFC 903. El RARP adems de encontrarlo en las redes Ethernet est disponible en otras redes de rea local como lo son la Interfaz de Fibra de Distribucin de Datos y las redes LAN Token Ring, entre otras. RARP ya no es usado, fue reemplazado por BOOTP (protocolo de red que es usado para obtener una direccin IP de un servidor), el cual fue tiempo ms tarde sustituido por el Protocolo de Configuracin Dinmica de host (DHCP).

Inverse ARP (InARP)

La funcin del InARP es traducir las direcciones de la capa de red (capa 3) a direcciones de la capa de enlace de dato (capa 2).Es mas efectivo que usar el envi de mensaje ARP en cada circuito virtual para cada direccin que desee resolver y ms flexible porque no depende de una configuracin esttica. InARP no enva solicitudes porque conoce la direccin de la estacin destino. InARP sucede cada 60 segundos por defecto en los circuitos virtuales que se encuentran activos. Cuando se enva un mensaje completo de informacin llamado full status message podemos conocer si un circuito esta activo. Cuando el router reconoce que se encuentra un circuito activo, en el circuito virtual, enva un Inverse ARP, en caso de que no haya sido ya ejecutado con el comando frame-relay map. InARP es implementada como una extensin del protocolo ARP, la cual utiliza el mismo formato de paquete como el ARP, difiere porque usa el cdigo de operacin distinto.

ARP Proxy

La tcnica ARP Proxy consiste en que un host, generalmente un router, responde a peticiones ARP destinadas a un host que se encuentra fuera de la red local. Por fingir su identidad el router es responsable de enrutar el paquete hacia su destino real. La tcnica ARP Proxy permite a los host de una subred alcanzar subredes remotas sin la necesidad de configurar el enrutamiento o la puerta predeterminada de enlace (Gateway). ARP Proxy se define enRFC 1027

Usos

Uno de los usos de la tcnica ARP Proxy es cuando en una implementacin ms antigua de IPv4 no puede deducir si el host destino se encuentra en la misma red lgica que el host de origen. En estos casos, el ARP enva solicitudes de ARP para la direccin IPv4 de destino. Si en la interfaz del router desactivamos el Proxy ARP, entonces los host no podrn comunicarse fuera de la red local. Otro caso en donde utilizamos el ARP Proxy es cuando un host cree que est conectado directamente a la misma red lgica del host de destino. Esto sucede cuando se configura el host con una mscara de red inapropiada. Otro uso que le podemos dar a la tcnica ARP Proxy es cuando se trata de un host que no est configurado con un Gateway predeterminado. El ARP Proxy permite que los dispositivos de una red accedan a subredes remotas sin tener que configurar el enrutamiento o el Gateway por defecto

Ventajas

La principal ventaja del uso de la tcnica ARP Proxy es que se puede agregar a un solo enrutador en la red, esto permite que no se distorsione las tablas de encaminamiento de los otros enrutadores de la red. Es recomendable que el ARP Proxy sea utilizado en redes donde los host IP no se encuentren configurados con ninguna puerta de enlace predeterminada.

Desventajas

Los anfitriones no tienen ni idea de los detalles fsicos de la red y suponen que es una red plana la cual llega a cualquier destino con tan solo hacer una solicitud ARP. Pero como todo el ARP tiene su desventaja las cuales son:

Aumenta la cantidad de trafico ARP en su segmento

Posee grandes tablas ARP para manejar la asignacin de direccin IP a MAC

La seguridad puede ser expuesta. Un host puede simular ser otro host con el fin de interceptar los paquetes, esto es llamado spoofing

No funciona para redes que no utilicen el protocolo ARP para la resolucin de direcciones

Exploracin ARP

Una exploracin ARP es una peticin construida con una direccin IP del remitente de todo ceros. El trmino es utilizado especficamente en direcciones IPv4 deteccin de conflictos (RFC 5227). Antes de comenzar a utilizar una direccin IPv4 (si recibi de configuracin manual, DHCP, o de cualquier otra manera), una serie implementara esta especificacin que debe comprobar para ver si la direccin ya est en uso, mediante la transmisin de paquetes ARP exploracin.

Alcance de Funcionamiento

El Protocolo de resolucin de direcciones es una solicitud y un protocolo de respuesta que ejecuta encapsulado por el protocolo de lnea. Se comunica dentro de los lmites de una sola red, nunca encaminado a travs de los nodos de interconexin de redes. , Este establecimiento pone ARP en la capa de enlace del conjunto de protocolos de Internet; mientras que en la interconexin de sistemas abiertos (OSI), normalmente se describe como residentes entre las capas 2 y 3, el ARP est rodeado por protocolos de capa 2, sin embargo, ARP no se desarroll en el marco de OSI.

Funcionamiento I

Si A quiere enviar una trama a ladireccin IPde B (misma red), mirar su tabla ARP para poner en la trama la direccin destino fsica correspondiente a la IP de B. De esta forma, cuando les llegue a todos la trama, no tendrn que deshacerla para comprobar si el mensaje es para ellos, sino que se hace con la direccin fsica.

Funcionamiento II

Si A quiere enviar un mensaje a C (un nodo que no est en la misma red), el mensaje deber salir de la red. As, A enva la trama a la direccin fsica de salida del router. Esta direccin fsica la obtendr a partir de laIPdel router, utilizando la tabla ARP. Si esta entrada no est en la tabla, mandar un mensaje ARP a esaIP(llegar a todos), para que le conteste indicndole su direccin fsica.

Ejemplo Address Resolution Protocol.

Una vez en el router, ste consultar su tabla de encaminamiento, obteniendo el prximo nodo (salto) para llegar al destino, y saca el mensaje por la interfaz correspondiente. Esto se repite por todos los nodos, hasta llegar al ltimo router, que es el que comparte el medio con el host destino. Aqu el proceso cambia: la interfaz del router tendr que averiguar la direccin fsica de laIPdestino que le ha llegado. Lo hace mirando su tabla ARP, y en caso de no existir la entrada correspondiente a laIP, mandar un mensaje ARP a esaIP(llegar a todos), para que le conteste indicndole su direccin fsica.

Estructura del Paquete

El Protocolo de resolucin de direcciones utiliza un formato simple mensaje que contiene una solicitud de resolucin de direccin o respuesta. El tamao del mensaje ARP depende de la capa superior y menor tamao de direccin de capa, que se da por el tipo de protocolo de red (por lo general IPv4) en uso y el tipo de capa de enlace virtual que el protocolo de capa superior se ejecuta en el hardware o. El encabezado del mensaje especifica estos tipos, as como el tamao de las direcciones de cada uno. El encabezado del mensaje se completa con el cdigo de operacin para la solicitud (1) y la respuesta (2). La carga til del paquete consta de cuatro direcciones, el hardware y la direccin de protocolo del remitente y el receptor hosts.

Tipo de hardware (HTYPE) Este campo especifica el tipo de protocolo de red. Ejemplo: Ethernet es 1. Tipo de protocolo (PTYPE) Este campo especifica el protocolo de interconexin de redes para las que se destina la peticin ARP. Para IPv4, esto tiene el valor 0x0800. Los valores permitidos pType comparten un espacio de numeracin con los de EtherType. [3] [4] [5] Longitud Hardware (HLEN) Longitud (en octetos) de una direccin de hardware. Ethernet Tamao de direcciones es de 6. Longitud del Protocolo (PLEN) Longitud (en octetos) de direcciones utilizadas en el protocolo de capa superior. (El protocolo de capa superior especificado en PTYPE.) IPv4 tamao de la direccin es de 4. Operacin Especifica la operacin que el emisor est realizando: 1 para la peticin, 2 para la respuesta. Direccin de hardware del remitente (SHA) direccin de medios de comunicacin del remitente. Remitente direccin de protocolo (SPA) direccin de la interconexin del remitente. Direccin de hardware de destino (THA) direccin de los medios de comunicacin del receptor previsto. Este campo se ignora en las solicitudes. Target direccin de protocolo (TPA) direccin de la interconexin del receptor previsto. Valores de los parmetros del protocolo ARP se han normalizado y se mantienen por la Autoridad de Nmeros Asignados de Internet (IANA).

Generacin del paquete ARP

Si una aplicacin desea enviar datos a una determinado direccin IP de destino, el mecanismo de encaminamiento IP determina primero la direccin IP del siguiente salto del paquete (que puede ser el propio Host de destino o un router) y el dispositivo hardware al que se debera enviar. Si se trata de una red 802.3./4/5, deber consultarse al modulo ARP para mapear el par a una direccin fsica.

El modulo ARP intenta hallar la direccin en su cach. Si encuentra el par buscado, devuelve la correspondiente direccin fsica de 48 bits al llamador (el manejador de dispositivo). Si no lo encuentra, descarta el paquete (se asume que al ser un protocolo de alto nivel volver a transmitirlo) y genera un broadcast de red para una solicitud ARP.

Recepcin del paquete ARP

Cuando un host recibe un paquete ARP (Bien un broadcast o una respuesta punto a punto), el dispositivo receptor le pasa el paquete al modulo ARP.

Ejemplo

Por ejemplo, los ordenadores Matterhorn y Washington estn en una oficina, conectados entre s en una red de rea local de la oficina mediante cables Ethernet y conmutadores de red, sin gateways o routers intermedios. Matterhorn quiere enviar un paquete a Washington. A travs de otros medios, se determina que la direccin IP de Washington es 192.168.0.55, pero para enviar el mensaje tambin tiene que saber la direccin MAC de Washington. En primer lugar, Matterhorn utiliza una tabla cach ARP para buscar 192.168.0.55 en todos los registros existentes la direccin MAC de Washington (00: eb: 24: B2: 05: ac). Si el cach no ha dado ningn resultado para 192.168.0.55, Matterhorn enva un mensaje ARP broadcast (destino FF: FF: FF: FF: FF: FF de direccin MAC, que es aceptada por todos los equipos), solicitando una respuesta para 192.168.0.55 . Washington responde con su direccin MAC (y su IP). Washington puede insertar una entrada para Matterhorn en su propia tabla ARP para su uso futuro. La informacin de la respuesta se almacena en cach en la tabla ARP del Matterhorn y el mensaje que se puede enviar.

Formato de la cabecera IP

Formato de la Cabecera IP (Versin 4)

0-3

4-7

8-15

16-18

19-31

Versin

Tamao Cabecera

Tipo de Servicio

Longitud Total

Identificador

Flags

Posicin de Fragmento

Tiempo de Vida

Protocolo

Suma de Control de Cabecera

Direccin IP de Origen

Direccin IP de Destino

Opciones

Relleno

Versin: 4bits

Puede variar entre (0100) o (0110) dependiendo si se utiliza IP versin 4 o IP versin 6. Este campo describe el formato de la cabecera utilizada. En la tabla se describe la versin 4 (IPv4).

Tamao Cabecera (IHL): 4 bits

Longitud de la cabecera, en palabras de 32 bits. Su valor mnimo es de 5 palabras (5x32 = 160 bits, 20 bytes) para una cabecera correcta, y el mximo de 15 palabras (15x32 = 480 bits, 60 bytes).

Tipo de Servicio: 8 bits

Indica una serie de parmetros sobre la calidad de servicio deseada durante el trnsito por una red. Algunas redes ofrecen prioridades de servicios, considerando determinado tipo de paquetes "ms importantes" que otros (en particular estas redes solo admiten los paquetes con prioridad alta en momentos de sobrecarga). Estos 8 bits se agrupan de la siguiente manera:

Los 3 primeros bits estn relacionados con la precedencia de los mensajes, un indicador adjunto que indica el nivel de urgencia basado en el sistema militar de precedencia (vaseMessage Precedence) de la CCEB, un organizacin de comunicaciones electrnicas militares formada por 5 naciones. La urgencia que estos estados representan aumenta a medida que el nmero formado por estos 3 bits lo hace, y responden a los siguientes nombres.

000: De rutina.

001: Prioritario.

010: Inmediato.

011: Relmpago.

100: Invalidacin relmpago.

101: Procesando llamada crtica y de emergencia.

110: Control de trabajo de Internet.

111: Control de red.

Los 5 bits de menor peso son independientes e indican caractersticas del servicio.Desglose de bits

Bits 0 a 2: Prioridad.

Bit 3: Retardo. 0 = normal; 1 = bajo.

Bit 4: Rendimiento. 0= normal; 1= alto.

Bit 5: Fiabilidad. 0=normal; 1= alta.

Bit 6-7: No usados. Reservados para uso futuro.

Longitud Total: 16 bits

Es el tamao total, en octetos, del datagrama, incluyendo el tamao de la cabecera y el de los datos. El tamao mnimo de los datagramas usados normalmente es de 576 octetos (64 de cabeceras y 512 de datos). Una mquina no debera enviar datagramas menores o mayores de ese tamao a no ser que tenga la certeza de que van a ser aceptados por la mquina destino.

En caso de fragmentacin este campo contendr el tamao del fragmento, no el del datagrama original.

Identificador: 16 bits

Identificador nico del datagrama. Se utilizar, en caso de que el datagrama deba ser fragmentado, para poder distinguir los fragmentos de un datagrama de los de otro. El originador del datagrama debe asegurar un valor nico para la pareja origen-destino y el tipo de protocolo durante el tiempo que el datagrama pueda estar activo en la red. El valor asignado en este campo debe ir en formato de red.

Flags: 3 bits

Actualmente utilizado slo para especificar valores relativos a la fragmentacin de paquetes. Los 3 bits (por orden de mayor a menor peso) son:

bit0: Reservado; debe ser 0

bit1:0= Divisible,1= No Divisible (DF)

bit2:0= ltimo Fragmento,1= Fragmento Intermedio (le siguen ms fragmentos) (MF)

La indicacin de que un paquete es indivisible debe ser tenida en cuenta bajo cualquier circunstancia. Si el paquete necesitara ser fragmentado, no se enviar.

Posicin de Fragmento: 13 bits

En paquetes fragmentados indica la posicin, en unidades de 64 bits, que ocupa el paquete actual dentro del datagrama original. El primer paquete de una serie de fragmentos contendr en este campo el valor 0.

Tiempo de Vida (TTL): 8 bits

Indica el mximo nmero de enrutadores que un paquete puede atravesar. Cada vez que algn nodo procesa este paquete disminuye su valor en 1 como mnimo, una unidad. Cuando llegue a ser 0, el paquete ser descartado.

Protocolo: 8 bits

Indica el protocolo de las capas superiores al que debe entregarse el paquete VeaNmeros de protocolo IPpara comprender como interpretar este campo.

Suma de Control de Cabecera: 16 bits

Suma de Contol de cabecera. Se recalcula cada vez que algn nodo cambia alguno de sus campos (por ejemplo, el Tiempo de Vida). El mtodo de clculo -intencionadamente simple- consiste ensumar en complemento a 1cada palabra de 16 bits de la cabecera (considerando valor 0 para el campo de suma de control de cabecera) y hacer el complemento a 1 del valor resultante.

Direccin IP de origen: 32 bitsDirecciones IP. Debe ser dada en formato de red.

Direccin IP de destino: 32 bitsDirecciones IP. Debe ser dada en formato de red.

Opciones: Variable

Aunque no es obligatoria la utilizacin de este campo, cualquier nodo debe ser capaz de interpretarlo. Puede contener un nmero indeterminado de opciones, que tendrn dos posibles formatos:

Formato de opciones simple[editar]

Se determina con un slo octeto indicando elTipo de opcin, el cual est dividido en 3 campos.

Indicador de copia: 1 bit. En caso de fragmentacin, la opcin se copiar o no a cada nuevo fragmento segn el valor de este campo:

0 = no se copia

1 = se copia.

Clase de opcin: 2 bits. Las posibles clases son:

0 = control

1 = reservada

2 = depuracin y mediciones

3 = ya esta.

Nmero de opcin: 5 bits. Identificador de la opcin.

Formato de opciones compuesto

Un octeto para elTipo de opcin, otro para elTamao de opcin, y uno o ms octetos conformando losDatos de opcin.

ElTamao de opcinincluye el octeto deTipo de opcin, el deTamao de opciny la suma de los octetos de datos.

La siguiente tabla muestra las opciones actualmente definidas:

Clase

Nmero

Tamao

Descripcin

0

0

-

Final de lista de opciones. Formato simple.

0

1

-

Ninguna operacin (NOP). Formato simple.

0

2

11

Seguridad.

0

3

variable

Enrutado desde el Origen, abierto (Loose Source Routing).

0

9

variable

Enrutado desde el Origen, estricto (Strict Source Routing).

0

7

variable

Registro de Ruta (Record Route).

0

8

4

Identificador de flujo (Stream ID).

2

4

variable

Marca de tiempo (Internet Timestamping).

Final de Lista de Opciones:Se usa al final de la lista de opciones, si sta no coincide con el final de la cabecera IP.

Ninguna Operacin (NOP):Se puede usar para forzar la alineacin de las opciones en palabras de 32 bits.

Seguridad:Especifica niveles de seguridad que van desde "No Clasificado" hasta "Mximo Secreto", definidos por la Agencia de Seguridad de la Defensa (de EE.UU.).

Enrutado desde el Origen (abierto) y Registro de Ruta (LSSR):

Esta opcin provee el mecanismo para que el originador de un datagrama pueda indicar el itinerario que ha de seguir a travs de la red y para registrar el camino seguido.

Los Datos de Opcin consisten en un puntero (un octeto) y una lista de direcciones IP (4 octetos cada una) que se han de alcanzar ("procesar"):

El puntero indica la posicin de la siguiente direccin de la ruta, dentro de la Opcin; as, su valor mnimo es de 4.

Cuando un nodo de Internet procesa la direccin de la lista apuntada por el puntero (es decir, se alcanza esa direccin) incrementa el puntero en 4, y redirige el paquete a la siguiente direccin. Si el puntero llega a ser mayor que el Tamao de Opcin significa que la informacin de ruta se ha procesado y registrado completamente y se redirigir el paquete a su direccin de destino.

Si se alcanza la direccin de destino antes de haber procesado la lista de direcciones completa (el puntero es menor que el Tamao de Opcin) la siguiente direccin de la lista reemplaza a la direccin de destino del paquete y es a su vez reeemplazada por la direccin del nodo que est procesando el datagrama ("Ruta Registrada"), incrementando, adems, el puntero en 4.

Utilizando este mtodo de sustituir la direccin especificada en origen por la Ruta Registrada se asegura que el tamao de la Opcin (y de la cabecera IP) no vara durante su recorrido por la red.

Se considera que la ruta especificada por el originador es "abierta" porque cualquier nodo que procesa el paquete es libre de dirigirlo a la siguiente direccin siguiendo cualquier otra ruta intermedia.

Slo puede usarse una vez en un datagrama, y, en caso de fragmentacin, la opcin se copiar a los paquetes resultantes.

Enrutado desde el Origen (estricto) y Registro de Ruta (SSRR):Exactamente igual que LSSR, excepto en el tratamiento que los nodos harn de este datagrama. Al ser la ruta especificada "estricta", un nodo debe reenviar el paquete directamente a la siguiente direccin, es decir, no podr redireccionarlo por otra red.

Registro de Ruta:Mediante el uso de esta Opcin se puede registrar el itinerario de un datagrama. Los Datos de Opcin consisten en un puntero (un octeto) y un espacio relleno de ceros que contendr la Ruta Registrada para el paquete.

Cuando un nodo recibe un paquete en el que est presente esta opcin, escribir su direccin IP en la posicin indicada por el puntero, siempre que sta sea menor que el Tamao de Opcin, e incrementar el puntero en 4.

Es preciso que el espacio reservado para la Ruta Registrada tenga una longitud mltiplo de 4; si al intentar grabar su direccin un nodo detecta que existe espacio libre pero es menor de 4 octetos, el paquete no se reenva (se pierde) y se notifica el error, medianteICMP, al originador del datagrama.

Esta Opcin no se copia en caso de fragmentacin, y slo puede aparecer una vez en un paquete.

Relleno: Variable

Utilizado para asegurar que el tamao, en bits, de la cabecera es un mltiplo de 32. El valor usado es el 0.

Direccin IP

Este artculo trata sobre el nmero de identificacin de red. Para otros usos de este trmino, vaseIP.

Unadireccin IPes una etiqueta numrica que identifica, de manera lgica y jerrquica, a una interfaz (elemento de comunicacin/conexin) de un dispositivo (habitualmente unacomputadora) dentro de unaredque utilice elprotocolo IP(Internet Protocol), que corresponde al nivel de red delModelo OSI. Dicho nmero no se ha de confundir con ladireccin MAC, que es un identificador de 48 bits para identificar de forma nica latarjeta de redy no depende del protocolo de conexin utilizado ni de la red. La direccin IP puede cambiar muy a menudo por cambios en la red o porque el dispositivo encargado dentro de la red de asignar las direcciones IP decida asignar otra IP (por ejemplo, con el protocoloDHCP). A esta forma de asignacin de direccin IP se denomina tambindireccin IP dinmica(normalmente abreviado comoIP dinmica).

Los sitios de Internet que por su naturaleza necesitan estar permanentemente conectados generalmente tienen unadireccin IP fija(comnmente,IP fijaoIP esttica). Esta no cambia con el tiempo. Los servidores de correo, DNS, FTP pblicos y servidores de pginas web necesariamente deben contar con una direccin IP fija o esttica, ya que de esta forma se permite su localizacin en la red.

Las computadoras se conectan entre s mediante sus respectivas direcciones IP. Sin embargo, a los seres humanos nos es ms cmodo utilizar otra notacin ms fcil de recordar, como losnombres de dominio; la traduccin entre unos y otros se resuelve mediante los servidores de nombres de dominioDNS, que a su vez facilita el trabajo en caso de cambio de direccin IP, ya que basta con actualizar la informacin en el servidor DNS y el resto de las personas no se enterarn, ya que seguirn accediendo por el nombre de dominio.

Direcciones IPv4

Artculo principal:IPv4

Las direcciones IPv4 se expresan por un nmero binario de 32 bits, permitiendo un espacio de direcciones de hasta 4.294.967.296 (232) direcciones posibles. Lasdirecciones IPse pueden expresar como nmeros de notacin decimal: se dividen los 32 bits de la direccin en cuatrooctetos. El valor decimal de cada octeto est comprendido en el intervalo de 0 a 255 [el nmero binario de 8 bits ms alto es 11111111 y esos bits, de derecha a izquierda, tienen valores decimales de 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128, lo que suma 255].

En la expresin de direcciones IPv4 en decimal se separa cada octeto por un carcter nico ".". Cada uno de estos octetos puede estar comprendido entre 0 y 255.

Ejemplo de representacin de direccin IPv4: 10.128.1.253

En las primeras etapas del desarrollo del Protocolo de Internet,1los administradores de Internet interpretaban las direcciones IP en dos partes, los primeros 8 bits para designar la direccin de red y el resto para individualizar la computadora dentro de la red.

Este mtodo pronto prob ser inadecuado, cuando se comenzaron a agregar nuevas redes a las ya asignadas. En 1981 el direccionamiento internet fue revisado y se introdujo la arquitectura de clases. (classful network architecture).2

En esta arquitectura hay tres clases de direcciones IP que una organizacin puede recibir de parte de la Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN): clase A, clase B y clase C.3

En una red de clase A, se asigna el primer octeto para identificar la red, reservando los tres ltimos octetos (24 bits) para que sean asignados a loshosts, de modo que la cantidad mxima dehostses 224- 2 (se excluyen la direccin reservada parabroadcast(ltimos octetos en 255) y de red (ltimos octetos en 0)), es decir, 16777214hosts.

En una red de clase B, se asignan los dos primeros octetos para identificar la red, reservando los dos octetos finales (16 bits) para que sean asignados a loshosts, de modo que la cantidad mxima dehostspor cada red es 216- 2, o 65534hosts.

En una red de clase C, se asignan los tres primeros octetos para identificar la red, reservando el octeto final (8 bits) para que sea asignado a loshosts, de modo que la cantidad mxima de hosts por cada red es 28- 2, o 254hosts.

Clase

Intervalo

N. de redes

N. de equipos por red

Mscara de red

Id.broadcast

A

0.0.0.0 - 127.255.255.255

128

16777214

255.0.0.0

x.255.255.255

B

128.0.0.0 - 191.255.255.255

16384

65534

255.255.0.0

x.x.255.255

C

192.0.0.0 - 223.255.255.255

2097152

254

255.255.255.0

x.x.x.255

D

224.0.0.0 - 239.255.255.255

histrico

E

240.0.0.0 - 255.255.255.255

histrico

La direccin 0.0.0.0 es reservada por la IANA para identificacin local.

La direccin que tiene los bits de host iguales a cero sirve para definir la red en la que se ubica. Se denominadireccin de red.

La direccin que tiene los bits correspondientes ahostiguales a 255, sirve para enviar paquetes a todos loshostsde la red en la que se ubica. Se denominadireccin debroadcast.

Las direcciones 127.x.x.x se reservan para designar la propia mquina. Se denominadireccin de bucle localoloopback.

El diseo de redes de clases (classful) sirvi durante la expansin de internet, sin embargo este diseo no era escalable y frente a una gran expansin de las redes en la dcada de los noventa, el sistema de espacio de direcciones de clases fue reemplazado por una arquitectura de redes sin clasesClassless Inter-Domain Routing(CIDR)4en el ao 1993. CIDR est basada en redes de longitud de mscara de subred variable (variable-length subnet masking VLSM) que permite asignar redes de longitud de prefijo arbitrario. Permitiendo una distribucin de direcciones ms fina y granulada, calculando las direcciones necesarias y "desperdiciando" las mnimas posibles.

Direcciones privadas

Existen ciertas direcciones en cada clase de direccin IP que no estn asignadas y que se denominandirecciones privadas. Las direcciones privadas pueden ser utilizadas por loshostsque usan traduccin de direccin de red (NAT) para conectarse a una red pblica o por loshostsque no se conectan a Internet. En una misma red no pueden existir dos direcciones iguales, pero s se pueden repetir en dos redes privadas que no tengan conexin entre s o que se conecten mediante el protocolo NAT. Las direcciones privadas son:

Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (8 bits red, 24 bits hosts).

Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (16 bits red, 16 bits hosts). 16 redes clase B contiguas, uso en universidades y grandes compaas.

Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (24 bits red, 8 bits hosts). 256 redes clase C continuas, uso de compaas medias y pequeas adems de pequeos proveedores de internet (ISP).

Muchas aplicaciones requieren conectividad dentro de una sola red, y no necesitan conectividad externa. En las redes de gran tamao a menudo se usa TCP/IP. Por ejemplo, los bancos pueden utilizarTCP/IPpara conectar loscajeros automticosque no se conectan a la red pblica, de manera que las direcciones privadas son ideales para estas circunstancias. Las direcciones privadas tambin se pueden utilizar en una red en la que no hay suficientes direcciones pblicas disponibles.

Las direcciones privadas se pueden utilizar junto con un servidor de traduccin de direcciones de red (NAT) para suministrar conectividad a todos loshostsde una red que tiene relativamente pocas direcciones pblicas disponibles. Segn lo acordado, cualquier trfico que posea una direccin destino dentro de uno de los intervalos de direcciones privadas no se enrutar a travs de Internet.

Mscara de subred

Lamscarapermite distinguir los bits que identifican laredy los que identifican elhostde una direccin IP. Dada la direccin de clase A 10.2.1.2 sabemos que pertenece a la red 10.0.0.0 y elhostal que se refiere es el 2.1.2 dentro de la misma. La mscara se forma poniendo a 1 losbitsque identifican la red y a 0 los bits que identifican elhost. De esta forma una direccin de claseAtendr como mscara 255.0.0.0, una de claseB255.255.0.0 y una de claseC255.255.255.0. Los dispositivos de red realizan unANDentre la direccin IP y la mscara para obtener la direccin de red a la que pertenece elhostidentificado por la direccin IP dada. Por ejemplo unrouternecesita saber cul es la red a la que pertenece la direccin IP del datagrama destino para poder consultar latabla de encaminamientoy poder enviar eldatagramapor la interfaz de salida. Para esto se necesita tener cables directos. La mscara tambin puede ser representada de la siguiente forma 10.2.1.2/8 donde el /8 indica que los 8 bits ms significativos de mscara estn destinados a redes, es decir /8 = 255.0.0.0. Anlogamente (/16 = 255.255.0.0) y (/24 = 255.255.255.0).

Creacin de subredes

El espacio de direcciones de una red puede ser subdividido a su vez creandosubredesautnomas separadas. Un ejemplo de uso es cuando necesitamos agrupar todos los empleados pertenecientes a un departamento de unaempresa. En este caso crearamos unasubredque englobara las direcciones IP de stos. Para conseguirlo hay que reservar bits del campohostpara identificar la subred estableciendo a uno los bits de red-subred en la mscara. Por ejemplo la direccin 172.16.1.1 con mscara 255.255.255.0 nos indica que los dos primeros octetos identifican la red (por ser una direccin de clase B), el tercer octeto identifica la subred (a 1 los bits en la mscara) y el cuarto identifica elhost(a 0 los bits correspondientes dentro de la mscara). Hay dos direcciones de cada subred que quedan reservadas: aquella que identifica la subred (campo host a 0) y la direccin para realizarbroadcasten la subred (todos los bits del campohosten 1).

IP dinmica

Unadireccin IP dinmicaes una IP asignada mediante un servidorDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) al usuario. La IP que se obtiene tiene una duracin mxima determinada. El servidor DHCP provee parmetros de configuracin especficos para cada cliente que desee participar en la redIP. Entre estos parmetros se encuentra la direccin IP del cliente.

DHCP apareci como protocolo estndar en octubre de 1993. El estndarRFC 2131especifica la ltima definicin de DHCP (marzo de 1997). DHCP sustituye al protocoloBOOTP, que es ms antiguo. Debido a la compatibilidad retroactiva de DHCP, muy pocas redes continan usando BOOTP puro.

Las IP dinmicas son las que actualmente ofrecen la mayora de operadores. El servidor del servicio DHCP puede ser configurado para que renueve las direcciones asignadas cada tiempo determinado.

Ventajas[editar]

Reduce los costos de operacin a los proveedores de servicios de Internet (ISP).

Reduce la cantidad de IP asignadas (de forma fija) inactivas.

El usuario puede reiniciar elrouterpara que le sea asignada otra IP y as evitar las restricciones que muchas webs ponen a sus servicios gratuitos de descarga o visionado multimediaonline.

Desventajas

Obliga a depender de servicios que redirigen unhosta una IP.

Asignacin de direcciones IP[

Dependiendo de la implementacin concreta, el servidor DHCP tiene tres mtodos para asignar las direcciones IP:

manualmente, cuando el servidor tiene a su disposicin una tabla que emparejadirecciones MACcon direcciones IP, creada manualmente por el administrador de la red. Slo clientes con una direccin MAC vlida recibirn una direccin IP del servidor.

automticamente, donde el servidor DHCP asigna por un tiempo preestablecido ya por el administrador una direccin IP libre, tomada de un intervalo prefijado tambin por el administrador, a cualquier cliente que solicite una.

dinmicamente, el nico mtodo que permite la reutilizacin de direcciones IP. El administrador de la red asigna un intervalo de direcciones IP para el DHCP y cada ordenador cliente de laLANtiene su software de comunicacinTCP/IPconfigurado para solicitar una direccin IP del servidor DHCP cuando sutarjeta de interfaz de redse inicie. El proceso es transparente para el usuario y tiene un periodo de validez limitado.

IP fija

Unadireccin IP fijaes una direccin IP asignada por el usuario de manera manual (Que en algunos casos el ISP o servidor de la red no lo permite), o por el servidor de la red (ISP en el caso de internet,routeroswitchen caso de LAN) con base en laDireccin MACdel cliente. Mucha gente confundeIP FijaconIP pblicae IP dinmica conIP privada.

Una IP puede ser privada ya sea dinmica o fija como puede ser IP pblica dinmica o fija.

Una IP pblica se utiliza generalmente para montar servidores en internet y necesariamente se desea que la IP no cambie por eso siempre la IP pblica se la configura de manera fija y no dinmica, aunque si se podra.

En el caso de la IP privada generalmente es dinmica asignada por un servidor DHCP, pero en algunos casos se configura IP privada fija para poder controlar el acceso a internet o a la red local, otorgando ciertos privilegios dependiendo del nmero de IP que tenemos, si esta cambiara (fuera dinmica) sera ms complicado controlar estos privilegios (pero no imposible).

Direcciones IPv6

Artculo principal:IPv6

La funcin de la direccin IPv6 es exactamente la misma que la de su predecesor IPv4, pero dentro del protocoloIPv6. Est compuesta por 128 bits y se expresa en una notacin hexadecimal de 32 dgitos. IPv6 permite actualmente que cada persona en la Tierra tenga asignados varios millones de IPs, ya que puede implementarse con 2128(3.41038hosts direccionables). La ventaja con respecto a la direccin IPv4 es obvia en cuanto a su capacidad de direccionamiento.

Su representacin suele serhexadecimaly para la separacin de cada par de octetos se emplea el smbolo ":". Un bloque abarca desde 0000 hasta FFFF. Algunas reglas de notacin acerca de la representacin de direcciones IPv6 son:

Los ceros iniciales se pueden obviar.

Ejemplo:2001:0123:0004:00ab:0cde:3403:0001:0063 ->2001:123:4:ab:cde:3403:1:63

Los bloques contiguos de ceros se pueden comprimir empleando "::". Esta operacin slo se puede hacerunavez.

Ejemplo:2001:0:0:0:0:0:0:4 ->2001::4.

Ejemplo no vlido:2001:0:0:0:2:0:0:1 -> 2001::2::1(debera ser2001::2:0:0:1o2001:0:0:0:2::1).

Fragmentacin IP

Lafragmentacin IPes un mecanismo que permite separar (o fragmentar) un paqueteIPentre varios bloques de datos, si su tamao sobrepasa launidad mxima de transferencia(Maximum Transfer Unit -MTU) del canal.1Luego, elRFC 815describe un algoritmo simplificado de reensamblaje.

Fondo

En el caso ms fcil eldatagramaentero entra en un bloque de datos fsica y consigue as la eficiencia ms alta. Sin embargo no hay normas fijas para el tamao deldatagrama. Adems el tamao mximo del datagrama depende de los componentes de infraestructura utilizados, ya que por cada tcnica de switching los tamaos mximos del datagrama son diferentes.

El campoIdentification, y los campos de offsetFragmenttenemos

como los indicadores ("flags") Don't Fragment y More Fragment en el encabezado del protocolo IP se usan para la fragmentacin y reemsamblaje de los datagramas IP.Objetivo[

El objetivo de lafragmentacin IPera la ocultacin de la infraestructura IP para las capas ms altas (vaseModelo OSI) para plantar la implantacin de protocolos independiente del hardware.

Modo de trabajar

Cuando la capa IP obtiene un datagrama para enviar, si el tamao del datagrama es ms grande que laMTUpor esta capa, la capa IP divide el datagrama disponible en varios datagramas ms pequeos. Este proceso es denotado comofragmentacin. La fragmentacin puede tener lugar en el emisor inicial o en en los routers que estn entre el emisor y el receptor. Si un datagrama es fragmentado, no ser ensamblado(desfragmentado) de nuevo hasta llegar al receptor. (Excepcin: UnreassemblydeCortafuegosintercalados antes de transmitir los datos) Si es necesario, un paquete ya fragmentado puede ser fragmentado otra vez (por ejemplo durante un cambio de mtodo de transmisin).

Cada fragmento del datagrama original obtiene en vez deldatagram header(cabecera de datagrama) del paquete original un denominadofragment header(cabecera de fragmento) que contiene entre otras cosas elOffsetque indica la porcin de datos enviado en este paquete en relacin al paquete original. Elfragment offset(13 bit en elIP header) est indicado en bloques de 64 bits. Todos los fragmentos menos el ltimo tienen elmore fragments flagcon valor "1". El campo de longitud en elIP headercontiene la longitud del fragmento, y se calcula lasuma de verificacinpara cada fragmento apartadamente, mientras que el resto del header corresponde al header original.

El receptor es el responsable de reensamblar todos los fragmentos en el orden correcto para obtener el datagrama original y entregarlos al protocolo de nivel superior. El reensamblaje se espera que ocurra en el equipo receptor, pero en la prctica puede ocurrir tambin en routers intermedios, por ejemplo,NATpuedenecesitar reensamblar fragmentos para traducir flujos de datos, e.g. el protocolo de control de FTP, como se describe en el RFP 2993.3

Efectos

Aunque el objetivo es una implementacin para capas ms altas (por ejemploTCP/UDP) este no est conseguido en dos puntos:

La fragmentacin puede tener una gran influencia negativa en la actuacin y en el flujo de datos.

Si se pierde un fragmento, hay que retransmitir todos los fragmentos del paquete original. Sin embargoIPno tiene mecanismos de seguridad o de timeout y es dependiente de las funciones de seguridad de las capas ms altas comoTCP.

Por las razones arriba mencionadas se intenta de evitar la fragmentacin siempre que sea posible.4

Campos IP Afectados

Los campos de la cabecera IP afectados por el proceso de fragmentacin son los siguientes:

Opciones

Flags, more fragment flag, especifica que le pueden seguir o no ms fragmentos

Fragment Offset

Tamao de Cabecera

Longitud

Suma de Control de Cabecera (Checksum)

IPv6

IPv6ya no permite a los routers fragmentar los paquetes. El emisor siempre est informado con un mensaje ICMP cuando una fragmentacin ser necesaria. As el emisor puede bajar su tamao de paquete para esta conexin y la fragmentacin ya no es necesaria. En caso de requerirse una fragmentacin; el host, es quien debe hacerla.

Conceptos Basicos (Introduccion)A medida que las redes crecen aumentando el numero de segmentos, mas direcciones de red (IP) son necesarios ya que cada segmento requiere un numero propio. La InterNIC(Network Information Centers cooperation), sin embargo, no puede manejar un numero ilimitado de direcciones de red ya que se estan acabando rapidamente debido a la alta demanda proveniente de la comunidad de Internet. Es por esto que los administradores de redes deberan trabajar con lo poco que tienen para acomodarse mejor a los requerimientos de la red y la reducida oferta de direcciones.Una manera de lograrlo es tomar las direcciones que son asignadas a la red y expandir su capacidad con subredes. Subnetting (implementar subredes) permite incrementar el numero de redes disponibles sin solicitar otra direccion IP.Es importante saber que las direccion IP estan clasificadas acorde a un nivel por clase, siendo asi que existen cinco clases de direcciones IP, las cuales son las siguientes:* Clase A: permite alrededor de 16,000,000 hosts conectados a la red. Este tipo de direcciones son poco comunes, y se agotaron, ya que debido a sus caracteristicas solo existian unas pocas miles de este tipo de direcciones.* Clase B: permite alrededor de 65,000 hosts conectados a la red. Lamentablemente este tipo de direcciones ya no se ofrecen, y son sumamente costosas, por las comodidades que brinda (amplia gama de direcciones IP), pero representan un gran desperdicio de direcciones, ya que muy pocas redes Clase B llegan a conectar 65,000 hosts, un ejemplo es la red de la Universidad Simon Bolivar (159.90)* Clase C: permite solo 254 hosts conectados a la red, y son actualmente la sunicas ofresidas a la venta. Se ha logrado implementar un metodo que permite usionarvarias direcciones Clase C, enmascarandolas como una sola red. Este metodo se conoce como CIDR (Classless InterDomain Routing).* Clase D: utilizada para propositos de multicast.* Clase E: utilizada actualmente para fines experimentales.Las direcciones IP son globalmente unicas, y tienen una estructura jerarquica de la forma + . Tienen una notacion de la siguiente manera:* 10.3.2.4 (Clase A, pues el primer numero esta entre 0 y 127).* 159.90.10.185 (Clase B, pues el primer numero esta entre 128 y 191).* 192.12.69.77 (Clase C, pues el primer numero esta entre 192 y 223).* 224.0.0.0 (Clase D, pues es en este numero donde comienzan, hasta 239).* 240.0.0.0 (Clase E, pues es en este numero donde empiezan).La idea principal de las direcicones IP era que cada identificara exactamente una red fisica. Pero resulto que esta meta tenia unos cuantos defectos. Por ejemplo, un red implementada en una universidad que tiene muchas redes internas decide conectarse a INternet. Para cada red, sin importar cuan peque#a, se necesita una direccion Clase C, por lo menos. Aun peor, para cada red con mas de 255 hosts se necesitaria una direccion Clase B. Esto representa un gran desperdicio de direcciones, e ineficiencia en la asignacion de direcciones IP, sin contar los altos costos.Peor aun, en dado caso que se llegaran muchas de las direcciones IP en una red Clase B, esto representa un aumento en el tiempo de envio de paquetes ya que la tabla de redireccionamiento de los routers aumentaria notablemente, y la busqueda del destino en esta tabla tomaria mucho tiempo. A medida que se agregan hosts se hace mas grande la tabla de ireccionamiento(routing table), lo que trae como consecuencia un aumento en los costos de los routers y una degradacion en el erformancedel router.* Subnetting: la solucionUna gran solucion a este problema es ofrecida por el subnetting(implementacion de subredes), lo que permite reducir el numero total de redes a ser asignadas. La idea es tomar una de una direccion de IP y asignar las direcciones IP de esa a varias redes fisicas, que seran ahora referidas como subredes. Pero hay que hacer ciertas cosas para que esto funcione. Primero, las subredes deben de estar cerca unas de otras, debido a que a un punto distante en el Internet todas lucirian igual a una sola red, teniendo solo una en comun. Esto significa que un router solo estaria habilitado para seleccionar una sola ruta para llegar a cualquiera de las subredes, asi que es mejor que se encuentren ubicadas en la misma direccion. No es que no vaya a funcionar si se encuentran muy separadas, solo que funcionara mucho mejor el sistema de subredes si le logra tenerlas en la misma direccion general. Un ejemplo practico de utilizacion de subnetting es en una universidad con una red Clase B (como la USB) que tenga muchas redes fisicas. Desde afuera de la universidad, todo lo que se necesita saber para alcanzar cualquier subred dentro de la red principal es la direccion del router que conecta a la universidad con el resto del Internet.El mecanismo con el cual se puede lograr compartir un numero de red ( < parte de red > ) entre distintas redes involucra la configuracion de todos los nodos en cada subnet con una mascara de red, la misma para todos los nodos dentro de una subred. Con las mascaras de redes se logra jerarquizar aun mas la estructura jerarquica de un IP, que como se dijo antes esta constituida por + , incluyendo un nuevo nivel de jerarquia que llamaremos . Como ya se sabe, todo los hosts en una misma red tienen la misma , pero ahora todos los host en la misma red fisica tendran el mismo , lo que hace que los hosts en la misma red, pero en distintas redes fisicas compartan la pero no el , y esto como se puede notar ayuda notablemente en la transmision de informacion, pues se complementa las tablas de direccionamiento con otro campo que ayudara a mejorar la eficiencia de envio de paquetes.Para entender mejor el funcionamiento de las mascaras de red, supongamos que se quiere dividir una red Clase B en varias redes. Podriamos utilizar una mascara de red de la forma 255.255.255.0 (lo que pasado a binario son 1s en los primeros 24 bits y 0s en los ultimos 8). Por lo tanto podriamos pensar que ahora los primeros 24 bits de una direccion IP representan la y los ultimos 8 la . Como los primeros 16 bits identifican una red Clase B, podemos pensar que que la direccion no tiene dos sino tres partes: la + + .* Como funciona?Lo que subnetting significa para un host es que ahora esta configurado con una direccion IP y una mascara de red para la subred a la cual se encuentra conectado. Cuando un host quiere enviar un paquete a una cierta direccion IP, lo primero que hace es realizar un operacion de Y (AND) de bits entre su propia mascara de red y la direccion de destino. Si el resultado es igual a la numero de subnet del host que envia el paquete, entonces sabe que el host de destino esta en la misma subred y el paquete de entregado directamente a traves de la subred. Si el resultado no es igual, el paquete necesita ser enviado a un router para ser enviado desde este a otra subred.Asi como el trabajo de envio de un host cambia en una subred, tambien el trabajo de un router se ve afectado cuando se introduce la implementacion de subnetting. Normalmente para satisfacer la estructura jerarquica de + el router tiene una tabla de direccionamiento que formada por campos de la forma . Para soportar subnetting la tabla ahora debe estar conformada por entradas de la forma . Para encontrar el lugar correcto en la tabla, el router aplica una operacion AND entre la direccion de destino del paquete y la Mascara_de_Subred para cada una de las entradas, y cada vez revisa si el resultado es igual al Numero_de_Subred de la entrada en turno. Si esto sucede, entonces esta es la entrada correcta a utilizar, y el router envia el paquete envia el paquete al router o a la interfaz especificada en el campo Proximo_Salto.El algoritmo para el envio de datagrams se puede describir de la siguiente manera:D = direccion IP de destinopara cada entrada en la tabla de direccionamientoD1 = Mascara_de_Subred & Dsi (D1 = Numero_de_Subred)si (Proximo_Salto es una interfaz)entrega el datagram directo a su destinosinoentrega el datagram al router en Proximo_SaltoNormalmente en una tabla de direccionamiento se tiene un campo para el router predeterminado (default router), en dado caso que no se logre ningun matching ocurra. A pesar de ser funcional, este algoritmo resulta ineficiente pues realiza una busqueda lineal a lo largo de toda la tabla, dandose los casos en que se puedan comparar repetidamente la direccion de destino con una mascara de subred que puede no ser diferente todas las veces.* RecomendacionesEs bueno aclarar unos ciertos puntos sobre subnetting. No es necesario seleccionar una mascara con todos los bits 1s continuos, pero evitar esta estructura acarreara mayores complicaciones administrativas, ya que no sera posible ver una parte de una direccion IP y decir ese es el numero de subred. Tambien puede fallar al hacer implementaciones que asumen que nadie utiliza mascara que no-continuas, por esto no es recomendable.Tambien es importante saber que podemos poner multiples subredes en una misma red fisica. El efecto que esto tendria es que se debera forzar a los hosts en la misma red, pero en diferentes subredes, a hablar a traves de routers. Esto puede ser util para razones administrativas como por ejemplo separar distintos departamentos en una misma LAN, pero acarrea un aumento en los costos de la estructura o topologia de la red.Como habiamos mencionado antes, desde afuera de la red que se encuentra divida en subredes, los routers ven a la red como una red fisica sencilla y unica, viendo las colecciones de subredes tan solo pro la del IP, y guardan una entrada en su tabla de direccionamiento para saber como llegar a esa red. Dentro de la red los routers necesitan estar capacitados para para direccionar paquetes a la correcta subred de destino. Es por esta razon que no todas las partes de la internet ven exactamente la misma informacion de rutaje. Por ejemplo, un roouter en una red puede tener informacion de como llegar a otra subred cercana, pero no tiene ninguna entrada sobre otra subred en la red. El envia el paquete al router correspondiente (o al default router), y este ultimo se encarga de ver si sabe a donde enviarlo, si no, sigue el envio a otro router hasta que se consigue uno que sepa a donde enviarlo.* ConclusionEn conclusion, subnetting nos permite resolver los problemas de escalabilidad de dos maneras. Primero, mejora nuestra eficiencia en la asignacion de direcciones permitiendo no utilizar una nueva direccion Clase C o Clase B cada vez que necesitemos agregar una nueva red fisica. Segundo, nos ayuda a agregar informacion. Desde una distancia rasonable, una coleccion compleja de redes fisicas puede hacerse ver como una red sencilla, logrando asi que la cantidad de informacion que los routers necesitan para enviar datagrams a esas redes sea reducida.