Protocolo IP. Capa de Internet

 

El protocolo IP se encarga del direccionamiento y los puertos. A cada nodo o destinatario dentro de una red se le asigna una dirección: la dirección IP (que veremos a continuación). Por su parte, el puerto tiene que ver con el servicio o cometido que tienen los paquetes de información que se envían hacia los nodos.

Se encarga de la transmisión de paquetes de información. Cada paquete se comporta como un elemento independiente del resto y cada uno de ellos puede ir por caminos diferentes. Este protocolo no controla la recepción ni el orden correcto de los paquetes, pero debido a su sencillez y bajo coste es el que más se utiliza actualmente.

Las direcciones IP

Hablábamos de las cartas cuando analizábamos el funcionamiento de la comunicación. Una carta necesita una dirección exacta en el remite para poder ser entregada. Y otra en el remitente, por si ha de ser devuelta. Así, cada equipo en una red que envíe y reciba datos, debe tener una "dirección" unida que le permita ser encontrado sin confusión posible

La dirección IP es un código numérico que identifica a cada equipo dentro de una red. Existen dos versiones de estas direcciones:

• Direcciones IPv4: formadas por 4 bytes. Se escriben con 4 grupos de números comprendidos entre 0 y 255, separados por puntos (ej: 192.168.1.23)

192	168	1	23
1100 0000	1010 1000	0000 0001	0001 0111

 

Los ordenadores pueden tener cualquier dirección IP, excepto la acabada en 0 y la acabada en 255.La combinación de estas cifras nos da

 

4 bytes = 256⁴= 4.294.967.296 direcciones posibles

 

En los principios de internet esa cantidad fue suficiente, pero al seguir creciendo ha llegado un momento en que se han acabado las combinaciones posibles, de forma que hay más equipos conectados a Internet que direcciones posibles

• Direcciones IPv6: formadas por 16 bytes. Se escriben con 8 grupos de 4 números hexadecimales, separados por dos puntos (ej: 100e:03d1:2351:ac10:882e:a371:1b3c)

Es una versión que pretende reemplazar a la IPv4, que ya no tiene números suficientes para todos los equipos que se conectan a Internet.

16 bytes = 256¹⁶ = 3· 10³⁸ direcciones posibles

Esto nos da direcciones suficientes para conectar cualquier aparato presente y futuro con su propia IP, aunque estas direcciones son más largas y difíciles de manejar y recordar, por lo que su uso se está retrasando en el tiempo.

Tipos de direcciones IP

• Según su comportamiento en el tiempo

• IP Fija (estática): La determinamos nosotros en el propio equipo. El equipo encargado de la Capa de Transmisión (suele ser el router) lo aceptará si está dentro de los números admisibles (depende de la máscara de red). Se utiliza en redes donde prima el control. Donde sí es necesario y deseable que haya direcciones fijas es en los elementos de red (router siempre, puntos de acceso, y switch si son gestionables).

                    En redes públicas debe ser asignada por el proveedor (ISP), con un coste añadido

• IP Dinámica: El equipo recibe una IP diferente cada vez que se conecta a la red. El encargado de asignar esa IP es el servidor DHCP. En el caso de redes públicas será el servidor del ISP y en redes locales el integrado en el router que ejerce de puerta de enlace predeterminada y que asignará una IP dentro de los rangos reservados para redes privadas

• En cuanto alcance y visibilidad

• IP local: es un número que identifica el equipo dentro de tu propia red. En cada red debe ser único, pero se podría repetir en otras redes
• IP Pública: dirección única dentro de la red. Es la dirección dentro de Internet, y para la gente que observa desde fuera de tu red, todos los ordenadores de una red tienen la misma IP Pública, la cual generalmente pertenece al router que gestiona la red LAN

Direcciones IPv4

La comunidad de Internet ha definido clases de direcciones IP para dar cabida a las redes de distintos tamaños. Hay tres clases de direcciones IP que una organización puede recibir de parte de la Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN): clase A, clase B y clase C dependiendo de lo extensa que sea la red. En la actualidad, se reservan las direcciones de clase A para los servidores de Internet, las direcciones de clase B para medianas o grandes empresas que poseen ordenadores por todo el mundo y la clase C para las redes LAN.

En cada clase hay una serie de direcciones que no están asignadas, pues estas direcciones están reservadas a redes privadas, como la del instituto o la de casa. Dos o más redes privadas pueden utilizar las mismas direcciones, siempre que no estén conectadas a la misma red.

 

Hay dos direcciones reservadas por el mismo protocolo IP: la dirección 127.0.0.1 que hace referencia al equipo local y la 255.255.255.255, que sirve para enviar un paquete a todas las estaciones, como por ejemplo cuando necesitamos saber qué equipos están conectados al a red.

Loopback

La dirección 127.0.0.1 está reservada para referirse al propio equipo. Se denomina dirección de bucle local o loopback

Máscara de red

La máscara de red es una combinación de bits que sirve para ámbito de una red de ordenadores.1​ Su función es indicar a los dispositivos qué parte de la dirección IP es el número de la red, incluyendo la subred, y qué parte es la correspondiente al host.
Depende del rango que se elija:

• para el rango 1 es 255.0.0.0
• para el rango 2 es 255.255.0.0
• para el rango 3 es 255.255.255.0

Todos los ordenadores de una red deben tener direcciones de uno solo de los rangos, y cada ordenador debe tener una dirección distinta.

La máscara de subred indica los números de la dirección IP que deben que ser iguales en todos los ordenadores de la red: deben que ser iguales aquellos que están en las posiciones que tienen un 255 en la máscara. Por tanto,

• en el rango 1 todas las direcciones IP tienen que tener igual el primer número
• en el rango 2 todas las direcciones IP tienen que tener iguales los dos primeros números
• en el rango 3 todas las direcciones IP tienen que tener iguales los tres primeros números.

Por contra, los números de la dirección IP que ocupan posiciones que tienen un 0 en la máscara deben ser distintos para cada ordenador de la red.

 

Haciendo un símil, podemos decir que una red de ordenadores es una familia de hermanos, que todos tienen los mismos apellidos para que se les reconozca como familia (partes iguales en la dirección IP) pero cada uno tiene distinto nombre para que puedan distinguirse entre ellos (partes distintas en la dirección IP).

Puerta de enlace o gateway

Los ordenadores conectados a redes internas usualmente utilizan una pasarela para acceder a Internet (gateway, puerta de enlace). Esta pasarela actúa como un enrutador, discriminando el tráfico interno, que dirige a la red local, del externo que deriva a su destino en la Internet.

Suele ser la IP del router, que, en redes locales suele usarse la primera del rango. En una red local pequeña (clase C) el router tomara la dirección IP interna 192.168.1.1 y asignara mediante su servidor DHCP las siguientes IP de esa clase a los equipos que se vayan conectando a él. 192.168.1.2, 192.168.1.3… y asi sucesivamente

A su vez, el router tomará la IP publica que le asigne el servidor DHCP de su ISP (Internet Service Provider) y esa IP publica será la que utilice para comunicar todos los equipos de la red con Internet

Otro ejemplo, con un hotel. Cada habitación tiene un numero interno, de forma si tu estas en la habitación 105, para llamar a tus amigos en la habitación 103 pulsas el numero #103. Es una comunicación interna. Puede haber muchas habitaciones 103 en otros hoteles, pero la comunicación en ningún momento sale de tu hotel y no hay problemas de confusiones.

Pero si tu familia quiere hablar contigo, debe llamar al número de teléfono del hotel (IP publica). Y entonces la centralita del hotel (router) te pasara la comunicación a tu habitación (equipo local). A la inversa, si tú quieres llamar a tu casa, primero debes llamar a la centralita (router/puerta de enlace) que será quien que te pase comunicación con el exterior

Direcciones IPv6

La función de la dirección IPv6 es exactamente la misma a su predecesor IPv4, pero dentro del protocolo IPv6. Está compuesta por 8 segmentos de 2 bytes cada uno, que suman un total de 128 bits. La ventaja con respecto a la dirección IPv4 es obvia en cuanto a su capacidad de direccionamiento.

El protocolo IPv6 incorpora otras mejoras que permiten incrementar la velocidad, seguridad y movilidad de las redes.

Su representación suele ser hexadecimal y para la separación de cada par de octetos se emplea el símbolo “:”. Un bloque abarca desde 0000 hasta FFFF. Algunas reglas acerca de la representación de direcciones IPv6 son:

• Los ceros iniciales, como en IPv4, 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 operación sólo se puede hacer una vez.

Ejemplo: 2001:0:0:0:0:0:0:4 → 2001::4.

Ejemplo no válido: 2001:0:0:0:2:0:0:1 → 2001::2::1

(debería ser 2001::2:0:0:1 ó 2001:0:0:0:2::1).

Puertos.

Muchos programas de una red usan el TCP para crear conexiones entre ellos, y habitualmente estos programas se ejecutan simultáneamente. El protocolo TCP/IP permite las conexiones de dichos programas entre los diferentes hosts mediante un mecanismo para distinguir cuándo los paquetes de información corresponden a una aplicación u otra. A este mecanismo se le denomina puerto.

 

TCP/IP da soporte a las aplicaciones más populares de Internet, como transferencia de ficheros (FTP), correo electrónico, web, etc. Cuando un ordenador desea transmitir datos de alguna de estas aplicaciones a otro, el protocolo TCP/IP transmite la dirección de destino (IP) y el puerto identificativo de la aplicación. A esta combinación de dirección IP más puerto se le llama socket.

 

Algunos puertos correspondientes a las aplicaciones más usadas son:

 

Puerto	Nombre del protocolo	Propósito
80	http	Acceso a páginas web
21	ftp	Transferencia de ficheros
23	telnet	Acceso remoto
110	pop3	Correo entrante (post office)
25	smtp	Correo saliente