Módulo 6 – Protocolo de Internet (IP) y Ethernet

Última actualización: abril 1, 2022

6.0. Introducción

6.0.1. ¿Por qué debería tomar este módulo?

¿Cómo saben los dispositivos cómo enviar y recibir información dentro de la red y desde la extensa Internet? Cada dato que se envía requiere direcciones, direcciones para el destino y direcciones para devolver información al origen.

Los analistas de ciberseguridad trabajan para identificar y analizar los rastros de incidentes de seguridad de la red. Estos indicadores consisten en registros de eventos de la red. Estos eventos, guardados en archivos de registro de varios dispositivos, se componen principalmente de detalles de las operaciones de protocolos de red. Las direcciones permiten identificar qué hosts se conectan entre sí ya sea dentro de una organización o con hosts distantes en Internet. Las direcciones en los archivos de registro también determinan qué hosts externos se conectaron (o intentaron conectarse) con hosts dentro de una organización.

Es crucial que un analista de ciberseguridad sepa todo lo que pueda acerca de Ethernet y direccionamiento IP. Este módulo comienza con una discusión de la tecnología Ethernet incluyendo una explicación de la subcapa MAC de la capa 2 y los campos de trama de Ethernet. El resto del módulo analiza las direcciones IPv4 e IPv6 de la capa 3 y cómo se utilizan para enrutar paquetes desde el origen al destino.

6.0.2. ¿Qué aprenderé en este módulo?

Título del módulo: Protocolos Ethernet e IP

Objetivos del módulo: Explicar cómo los protocolos Ethernet e IP permiten la comunicación en redes.

Título del tema	Objetivo del tema
Ethernet	Explique cómo Ethernet permite la comunicación en redes.
IPv4	Explique cómo el IPv4 permite la comunicación en redes.
Conceptos básicos del direccionamiento IP	Explique cómo las direcciones IP permiten la comunicación en redes.
Tipos de direcciones IPv4	Explique el tipo de dirección IPv4 que permite la comunicación en redes.
El gateway predeterminado	Explique cómo el gateway predeterminado permite la comunicación en redes.
IPv6	Explique cómo el IPv6 permite la comunicación en redes.

6.1. Ethernet

6.1.1. Encapsulamiento de Ethernet

Ethernet y las redes inalámbricas (WLAN) son las dos tecnologías LAN más utilizadas. A diferencia de las redes inhalámbricas, Ethernet utiliza comunicaciones por cable, incluyendo par trenzado, enlaces de fibra óptica y cables coaxiales.

Ethernet funciona en la capa de enlace de datos y en la capa física. Es una familia de tecnologías de redes definidas en los estándares IEEE 802.2 y 802.3. Ethernet soporta los siguientes anchos de banda de datos:

• 10 Mbps
• 100 Mbps
• 1000 Mbps (1 Gbps)
• 10.000 Mbps (10 Gbps)
• 40,000 Mbps (40 Gbps)
• 100,000 Mbps (100 Gbps)

Como se muestra en la figura, los estándares de Ethernet definen tanto los protocolos de Capa 2 como las tecnologías de Capa 1.

Ethernet y el modelo OSI

6.1.2. Campos de trama de Ethernet

El tamaño mínimo de trama de Ethernet es de 64 bytes, y el máximo es de 1518 bytes. Esto incluye todos los bytes del campo de dirección MAC de destino a través del campo de secuencia de verificación de trama (FCS). El campo preámbulo no se incluye al describir el tamaño de una trama.

Cualquier trama de menos de 64 bytes de longitud se considera un fragmento de colisión o una trama corta, y es descartada automáticamente por las estaciones receptoras. Las tramas de más de 1500 bytes de datos se consideran “jumbo” o tramas bebés gigantes.

Si el tamaño de una trama transmitida es menor que el mínimo o mayor que el máximo, el dispositivo receptor descarta la trama. Es posible que las tramas descartadas se originen en colisiones u otras señales no deseadas. Ellas se consideran inválidas Sin embargo, las interfaces Fast Ethernet y Gigabit Ethernet de algunos switches Catalyst de Cisco se pueden configurar para admitir tramas jumbo más grandes.

La figura muestra cada campo en la trama Ethernet. Consulte la tabla para obtener más información sobre la función de cada campo.

El diagrama muestra los campos de una trama Ethernet. De izquierda a derecha, los campos y su longitud son: Preámbulo y SFD, 8 bytes; Dirección MAC de destino, 6 bytes; Dirección MAC de origen, 6 bytes; Tipo/longitud, 2 bytes; datos, 45 – 1500 bytes; y FCS, 4 bytes. Excluyendo el primer campo, el número total de bytes en los campos restantes está entre 64 y 1518.

Campos de trama en internet

Campo	Descripción
Campos delimitadores de inicio y preámbulo de trama	Los campos Preámbulo (7 bytes) y el Delimitador de inicio de trama (SFD), también llamado como Inicio de Trama (1 byte), se utilizan para la sincronización entre el envío y recepción de dispositivos. Estos primeros ocho bytes de trama son utilizados para llamar la atención de los nodos receptores. Esencialmente, los primeros pocos bytes le dicen a los receptores que se preparen para recibir una nueva trama.
Campo Dirección MAC de destino	Este campo de 6 bytes es el identificador del destinatario deseado. Como usted recordará, esta dirección es utilizada por la capa 2 para ayudar a los dispositivos en determinar si una trama está dirigida a ellos. La dirección en la trama es comparada con la dirección MAC en el dispositivo. Si hay una coincidencia, el dispositivo acepta la trama. Puede ser una dirección unicast, multicast o broadcast
Campo Dirección MAC de origen	Este campo de 6 bytes identifica la NIC o la interfaz de origen de la trama. Una dirección MAC de origen sólo puede ser una dirección unicast.
Tipo/Longitud	Este campo de 2 bytes identifica el protocolo de capa superior encapsulado en la trama de Ethernet. Los valores comunes son, en hexadecimal, 0x800 para IPv4, 0x86DD para IPv6 y 0x806 para ARP. Nota: También puede ver este campo denominado como EtherType, Type o Length.
Campo de datos	Este campo (46 – 1500 bytes) contiene los datos encapsulados de una capa superior, que es una PDU genérica de Capa 3, o más comúnmente, un paquete IPv4. Todas las tramas deben tener, al menos, 64 bytes de longitud. Si un paquete pequeño es encapsulado, bits adicionales llamados «pad» se utilizan para aumentar el tamaño de la trama a este tamaño mínimo.
Campo Secuencia de verificación de trama	El campo Secuencia de verificación de trama (FCS) (4 bytes) se usa para detectar errores en una trama. Utiliza una comprobación de redundancia cíclica (CRC). El dispositivo de envío incluye los resultados de un CRC en el campo FCS de la trama. El dispositivo receptor recibe la trama y genera una CRC para buscar por errores. Si los cálculos coinciden, significa que no se produjo ningún error. Cálculos que no coinciden son una indicación de que los datos han cambiado; por lo tanto, la trama se descarta. Un cambio en los datos podría ser el resultado de una interrupción de las señales eléctricas que representan los bits.

6.1.3. Formato de dirección MAC

Equivalentes decimales y binarios a los valores hexadecimales del 0 al F

Una dirección MAC de Ethernet es un valor binario de 48 bits expresado como 12 dígitos hexadecimales (4 bits por dígito hexadecimal). Los dígitos hexadecimales usan los números del 0 al 9 y las letras desde la A a la F. En la Figura 1, se ven los valores decimales y hexadecimales equivalentes para los números binarios del 0000 al 1111. Los valores hexadecimales suelen usarse para representar datos binarios. Las direcciones IPv6 son otro ejemplo de direccionamiento hexadecimal.

Según el dispositivo y el sistema operativo, puede ver varias representaciones de direcciones MAC, como se muestra en la figura 2.

Diferentes representaciones de direcciones MAC

Todos los datos que circulan por la red se encapsulan en tramas de Ethernet. Un analista de ciberseguridad debe ser capaz de interpretar los datos de Ethernet capturados por los analizadores de protocolo y otras herramientas.

6.2. Dirección

6.2.1. La capa de red

La capa de red, o Capa OSI 3, proporciona servicios para permitir que los dispositivos finales intercambien datos a través de redes. Como se muestra en la figura, IP versión 4 (IPv4) e IP versión 6 (IPv6) son los principales protocolos de comunicación de la capa de red. Otros protocolos de capa de red incluyen protocolos de enrutamiento como Open Shortest Path First (OSPF) y protocolos de mensajería como Internet Control Message Protocol (ICMP).

Protocolos de capa de red

Para lograr comunicaciones punto a punto a través de los límites de la red, los protocolos de la capa de red realizan cuatro operaciones básicas:

• Direccionamiento de dispositivos finales: los dispositivos finales deben configurarse con una dirección IP única para la identificación en la red.
• Encapsulación: La capa de red encapsula la unidad de datos de protocolo (PDU) de la capa de transporte en un paquete. El proceso de encapsulamiento agrega información del encabezado IP, como la dirección IP de los hosts de origen (emisores) y de destino (receptores). El proceso de encapsulación lo realiza la fuente del paquete IP.
• Enrutamiento: La capa de red proporciona servicios para dirigir los paquetes a un host de destino en otra red. Para transferir un paquete a otras redes, debe procesarlo un router. La función del router es seleccionar la mejor ruta y dirigir los paquetes al host de destino en un proceso que se denomina «enrutamiento». Un paquete puede cruzar muchos routers antes de llegar al host de destino. Se denomina «salto» a cada router que cruza un paquete antes de alcanzar el host de destino.
• Desencapsulación: Cuando el paquete llega a la capa de red del host de destino, el host verifica el encabezado IP del paquete. Si la dirección IP de destino dentro del encabezado coincide con su propia dirección IP, se elimina el encabezado IP del paquete. Una vez que la capa de red desencapsula el paquete, la PDU de capa 4 que se obtiene se transfiere al servicio apropiado en la capa de transporte. El proceso de desencapsulación lo realiza el host de destino del paquete IP.

A diferencia de la capa de transporte (Capa OSI 4), que gestiona el transporte de datos entre los procesos que se ejecutan en cada host, los protocolos de comunicación de la capa de red (es decir, IPv4 e IPv6) especifican la estructura de paquetes y el procesamiento utilizado para transportar los datos de un host a otro host. La capa de red puede transportar paquetes de varios tipos de comunicación entre varios hosts porque funciona sin tener en cuenta los datos que contiene cada paquete.

Haga clic en Reproducir en la ilustración para ver una animación sobre el intercambio de datos.

6.2.2. Encapsulación IP

IP encapsula el segmento de la capa de transporte (la capa justo por encima de la capa de red) u otros datos agregando un encabezado IP. El encabezado IP se usa para entregar el paquete al host de destino.

La figura ilustra cómo la PDU de la capa de transporte es encapsulada por la PDU de la capa de red para crear un paquete IP.

El proceso de encapsulamiento de datos capa por capa permite que se desarrollen y se escalen los servicios en las diferentes capas sin afectar a las otras capas. Esto significa que IPv4 o IPv6 o cualquier protocolo nuevo que se desarrolle en el futuro puede armar sin inconvenientes un paquete con los segmentos de capa de transporte.

El encabezado IP es examinado por dispositivos de Capa 3 (es decir, routers y switches de Capa 3) a medida que viaja a través de una red a su destino. Es importante tener en cuenta que la información de direccionamiento IP permanece igual desde el momento en que el paquete sale del host de origen hasta que llega al host de destino, excepto cuando se traduce por el dispositivo que realiza la traducción de direcciones de red (NAT) para IPv4.

Nota: NAT se discute en módulos posteriores.

Los routers implementan protocolos de enrutamiento para encaminar paquetes entre redes. El enrutamiento realizado por estos dispositivos intermediarios examina el direccionamiento de la capa de red en el encabezado del paquete. En todos los casos, la porción de datos del paquete, es decir, la PDU de la capa de transporte encapsulada u otros datos, permanece sin cambios durante los procesos de la capa de red.

6.2.3. Características de IP

IP se diseñó como un protocolo con sobrecarga baja. Provee solo las funciones necesarias para enviar un paquete de un origen a un destino a través de un sistema interconectado de redes. El protocolo no fue diseñado para rastrear ni administrar el flujo de paquetes. Estas funciones, si es necesario, están a cargo de otros protocolos en otras capas, principalmente TCP en la capa 4.

Estas son las características básicas de la IP:

• Sin conexión:– no hay conexión con el destino establecido antes de enviar paquetes de datos.
• Mejor esfuerzo:- la IP es inherentemente poco confiable porque no se garantiza la entrega de paquetes.
• Medios independientes: la operación es independiente del medio (es decir, cobre, fibra óptica o inalámbrico) que transporta los datos.

6.2.4. Sin conexión

IP sin conexión, significa que el protocolo IP no crea una conexión de extremo a extremo dedicada antes de enviar los datos. La comunicación sin conexión es conceptualmente similar a enviar una carta a alguien sin notificar al destinatario por adelantado. La figura resume este punto clave.

Sin conexión – Analogía

Las comunicaciones de datos sin conexión funcionan con el mismo principio. Como se muestra en la figura, el protocolo IP no requiere un intercambio inicial de información de control para establecer una conexión de extremo a extremo antes de que se reenvíen los paquetes.

Sin conexión: red

6.2.5. Mejor esfuerzo

El protocolo IP tampoco necesita campos adicionales en el encabezado para mantener una conexión establecida. Este proceso reduce en gran medida la sobrecarga del protocolo IP. Sin embargo, sin una conexión completa preestablecida, los remitentes no saben si los dispositivos de destino están presentes y en funcionamiento cuando envían paquetes, ni tampoco si el destinatario recibe el paquete o si puede acceder al paquete y leerlo.

El protocolo IP no garantiza que todos los paquetes que se envían, de hecho, se reciban. En la ilustración, se muestran las características de entrega de mejor esfuerzo o poco confiable del protocolo IP.

Dado que es un protocolo de capa de red no confiable, el protocolo IP no garantiza que se reciban todos los paquetes enviados. Otros protocolos administran el proceso de seguimiento de paquetes y de aseguramiento de entrega.

6.2.6. Independiente de los medios

Que sea poco confiable significa que el protocolo IP no tiene la capacidad para administrar y recuperar paquetes no recibidos o dañados. Esto se debe a que, si bien los paquetes IP se envían con información sobre la ubicación de la entrega, no contienen información que pueda procesarse para informar al remitente si la entrega fue exitosa. Es posible que los paquetes lleguen dañados o fuera de secuencia al destino o que no lleguen en absoluto. El portocolo IP no tiene la capacidad de retransmitir paquetes si se producen errores.

Las aplicaciones que utilizan los datos o los servicios de capas superiores deben solucionar problemas como el envío de paquetes fuera de orden o la pérdida de paquetes. Esta característica permite que el protocolo IP funcione de manera muy eficaz. En el conjunto de protocolos TCP / IP, la confiabilidad es la función del protocolo TCP en la capa de transporte.

IP funciona independientemente de los medios que transportan los datos en las capas más bajas de la pila de protocolos. Como se muestra en la ilustración, los paquetes IP pueden ser señales electrónicas que se transmiten por cables de cobre, señales ópticas que se transmiten por fibra óptica o inalámbricamente como las señales de radio.

La capa de enlace de datos OSI es responsable de tomar un paquete IP y prepararlo para la transmisión a través del medio de comunicaciones. Esto significa que la entrega de paquetes IP no se limita a ningún medio en particular.

Sin embargo, la capa de red tiene en cuenta una de las características más importantes del medio, que es el tamaño máximo de PDU que cada medio puede transportar. Esta característica se conoce como «unidad de transmisión máxima» (MTU). Parte del control de la comunicación entre la capa de enlace de datos y la capa de red consiste en establecer el tamaño máximo del paquete. La capa de enlace de datos pasa el valor de MTU a la capa de red. La capa de red luego determina qué tamaño pueden tener los paquetes.

En algunos casos, un dispositivo intermedio, generalmente un router, debe dividir un paquete IPv4 cuando lo reenvía de un medio a otro con una MTU más pequeña. Este proceso se denomina “fragmentación de paquetes” o “fragmentación”. La fragmentación provoca latencia. El router no puede fragmentar los paquetes IPv6.

6.2.8. Encabezado de paquetes IPv4

IPv4 es uno de los protocolos de comunicación de la capa de red principal. El encabezado del paquete IPv4 se utiliza para garantizar que este paquete se entrega en su siguiente parada en el camino a su dispositivo final de destino.

El encabezado de paquetes IPv4 consta de campos que contienen información importante sobre el paquete. Estos campos tienen números binarios que examinan el proceso de capa 3.

6.2.9. Campos de encabezado de paquete IPv4

Los valores binarios de cada campo identifican diversos parámetros de configuración del paquete IP. Los diagramas de encabezado del protocolo, que se leen de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, proporcionan una representación visual de consulta al analizar los campos de protocolo. El diagrama de encabezado del protocolo IP en la ilustración identifica los campos de un paquete IPv4.

Campos del encabezado de paquetes IPv4

Los campos significativos en el encabezado IPv4 incluyen lo siguiente:

• Versión – Contiene un valor binario de 4 bits establecido en 0100 que identifica esto como un paquete IPv4.
• Servicios diferenciados o DiffServ (DS) – Este campo, formalmente conocido como Tipo de servicio (ToS), es un campo de 8 bits que se utiliza para determinar la prioridad de cada paquete. Los seis bits más significativos del campo DiffServ son los bits de punto de código de servicios diferenciados (DSCP) y los dos últimos bits son los bits de notificación de congestión explícita (ECN).
• Suma de comprobación de encabezado – Se utiliza para detectar daños en el encabezado IPv4.
• Tiempo de duración (Time to Live,TTL) – TTL contiene un valor binario de 8 bits que se utiliza para limitar la vida útil de un paquete. El dispositivo de origen del paquete IPv4 establece el valor TTL inicial. Se reduce en uno cada vez que el paquete es procesado por un router. Si el campo TTL llega a cero, el router descarta el paquete y envía a la dirección IP de origen un mensaje de tiempo superado del protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP). Debido a que el router disminuye el TTL de cada paquete, el router también debe volver a calcular la suma de comprobación del encabezado.
• Protocolo – Este campo se utiliza para identificar el protocolo del siguiente nivel. Este valor binario de 8 bits indica el tipo de carga de datos que lleva el paquete, lo que permite que la capa de red transmita los datos al protocolo de la capa superior apropiado. ICMP (1), TCP (6) y UDP (17) son algunos valores comunes.
• Dirección IPv4 de origen – Contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección IPv4 de origen del paquete. La dirección IPv4 de origen es siempre una dirección unicast.
• Dirección IPv4 de destino – Contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección IPv4 de destino del paquete. La dirección IPv4 de destino es una dirección unicast, multicast o de difusión.

Los dos campos a los que se hace más referencia son los de dirección IP de origen y de destino En estos campos, se identifica de dónde viene el paquete y a dónde va. Por lo general, estas direcciones no cambian mientras se viaja desde el origen hasta el destino.

Los campos Longitud de encabezado de Internet (IHL), Longitud total y Suma de comprobación del encabezado se utilizan para identificar y validar el paquete.

Para reordenar un paquete fragmentado, se usan otros campos. Específicamente, el paquete IPv4 utiliza los campos de identificación, señaladores y desplazamiento de fragmentos para llevar un control de los fragmentos. Un router puede tener que fragmentar un paquete IPv4 cuando lo reenvía de un medio a otro con una MTU más pequeña.

Los campos Opciones y Relleno rara vez se usan y están fuera del alcance de este módulo.

6.3. Conceptos básicos del direccionamiento IP

6.3.1. Porciones de red y de host

La estructura de las direcciones IP consta de una dirección de red jerárquica de 32 bits que identifica a una red y a un host dentro de una red. Al determinar la porción de red frente a la porción del host, debe mirar la secuencia de 32 bits, como se muestra en la figura.

Dirección IPv4

Los bits dentro de la porción de red de la dirección deben ser idénticos para todos los dispositivos que residen en la misma red. Los bits dentro de la porción de host de la dirección deben ser únicos para identificar un host específico dentro de una red. Si dos hosts tienen el mismo patrón de bits en la porción de red especificada de la secuencia de 32 bits, esos dos hosts residen en la misma red.

¿Pero cómo saben los hosts qué porción de los 32 bits identifica la red y qué porción identifica el host? El rol de la máscara de subred

6.3.2. La máscara de subred

Como se muestra en la figura, asignar una dirección IPv4 a un host requiere lo siguiente:

• DirecciónIPv4– Esta es la dirección IPv4 única del host.
• Máscara de subred\– Se usa para identificar la parte de red/host de la dirección IPv4.

Configuración IPv4 en un equipo con Windows

Nota: Se requiere una dirección IPv4 de puerta de enlace (gateway) predeterminada para llegar a redes remotas y se requieren direcciones IPv4 del servidor DNS para traducir nombres de dominio a direcciones IPv4.

La máscara de subred IPv4 se usa para diferenciar la porción de red de la porción de host de una dirección IPv4. Cuando se asigna una dirección IPv4 a un dispositivo, la máscara de subred se usa para determinar la dirección de red del dispositivo. La dirección de red representa todos los dispositivos de la misma red.

La siguiente figura muestra la máscara de subred de 32 bits en formato decimal y binario punteado.

Máscara de subred

Observe cómo la máscara de subred es una secuencia consecutiva de bits «1» seguida de una secuencia consecutiva de bits «0».

Para identificar las porciones de red y host de una dirección IPv4, la máscara de subred se compara con la dirección IPv4 bit por bit, de izquierda a derecha como se muestra en la figura.

Asociación de una dirección IPv4 con su máscara de subred

Tenga en cuenta que la máscara de subred en realidad no contiene la porción de red o host de una dirección IPv4, solo le dice a la computadora dónde buscar la parte de la dirección IPv4 que es la porción de red y qué parte es la porción de host.

El proceso real que se usa para identificar la porción de red y la porción de host se denomina AND.

6.3.3. La longitud del prefijo

Puede ser difícil expresar direcciones de red y de host con la dirección de la máscara de subred decimal punteada. Afortunadamente, hay un método alternativo para identificar una máscara de subred, un método llamado longitud del prefijo.

La longitud del prefijo es el número de bits establecidos en 1 en la máscara de subred. Está escrito en «notación de barra», que se observa mediante una barra diagonal (/) seguida del número de bits establecidos en 1. Por lo tanto, cuente el número de bits en la máscara de subred y anteponga una barra diagonal.

Consulte la tabla para ver ejemplos. En la primera columna, se enumeran varias máscaras de subred que se pueden usar con una dirección de host. En la segunda columna, se muestra la dirección binaria de 32 bits convertida. En la última columna, se muestra la longitud de prefijo resultante.

Máscara de subred	Dirección de 32 bits	Longitud de prefijo
255.0.0.0	11111111.00000000.00000000.00000000	/8
255.255.0.0	11111111.11111111.00000000.00000000	/16
255.255.255.0	11111111.11111111.11111111.00000000	/24
255.255.255.128	11111111.11111111.11111111.10000000	/25
255.255.255.192	11111111.11111111.11111111.11000000	/26
255.255.255.224	11111111.11111111.11111111.11100000	/27
255.255.255.240	11111111.11111111.11111111.11110000	/28
255.255.255.248	11111111.11111111.11111111.11111000	/29
255.255.255.252	11111111.11111111.11111111.11111100	/30

Nota: Una dirección de red también se conoce como prefijo o prefijo de red. Por lo tanto, la longitud del prefijo es el número de bits «1» en la máscara de subred.

Al representar una dirección IPv4 utilizando una longitud de prefijo, la dirección IPv4 se escribe seguida de la longitud del prefijo sin espacios. Por ejemplo, 192.168.10.10 255.255.255.0 se escribiría como 192.168.10.10/24. Más adelante se analiza el uso de varios tipos de longitudes de prefijo. Por ahora, el foco estará en el prefijo / 24 (es decir, 255.255.255.0)

6.3.4. Determinación de la red: lógica AND

Un AND lógico es una de las tres operaciones booleanas utilizadas en la lógica booleana o digital. Las otras dos son OR y NOT. La operación AND se usa para determinar la dirección de red.

el AND lógico es la comparación de dos bits que producen los resultados que se muestran a continuación. Observe que solo mediante 1 AND 1 se obtiene 1. Cualquier otra combinación da como resultado un 0.

• 1 Y 1 = 1
• 0 Y 1 = 0
• 1 Y 0 = 0
• 0 Y 0 = 0

Nota: En la lógica digital, 1 representa True y 0 representa False Cuando se utiliza una operación AND, ambos valores de entrada deben ser True (1) para que el resultado sea True (1).

Para identificar la dirección de red de un host IPv4, se recurre a la operación lógica AND para la dirección IPv4, bit por bit, con la máscara de subred. El uso de la operación AND entre la dirección y la máscara de subred produce la dirección de red.

Para ilustrar cómo se usa AND para descubrir una dirección de red, considere un host con dirección IPv4 192.168.10.10 y una máscara de subred de 255.255.255.0, como se muestra en la figura:

• Dirección de hostIPv4 (192.168.10.10)-La dirección IPv4 del host en formato decimal y binario punteados.
• Máscara de subred (255.255.255.0)--La máscara de subred del host en formatos decimales y binarios punteados..
• Dirección de red (192.168.10.0): la operación AND lógica entre la dirección IPv4 y la máscara de subred da como resultado una dirección de red IPv4 que se muestra en formato decimal y binario punetados.

Utilizando la primera secuencia de bits como ejemplo, observe que la operación AND se realiza en el bit 1 de la dirección del host con el bit 1 de la máscara de subred. Esto resulta en un bit «1» para la dirección de red. 1 AND 1 = 1.

La operación AND entre una dirección de host IPv4 y una máscara de subred da como resultado la dirección de red IPv4 para este host. En este ejemplo, la operación AND entre la dirección host 192.168.10.10 y la máscara de subred 255.255.255.0 (/24) da como resultado la dirección de red IPv4 192.168.10.0/24. Esta es una operación IPv4 importante, ya que le dice al host a qué red pertenece.

6.3.5. Video: Direcciones de red, host y difusión

6.3.6. División en subredes de los dominios de difusión

La red 192.168.10.0/24 puede admitir 254 hosts. Las redes de mayor tamaño, como 172.16.0.0/16, admite muchas más direcciones de host (más de 65 000). Sin embargo, es posible que esto pueda crear un dominio de difusión mayor. Un problema con un dominio de difusión grande es que estos hosts pueden generar difusiones excesivas y afectar la red de manera negativa. En la Figura , LAN 1 conecta 400 usuarios, cada uno con capacidad para generar tráfico de difusión. Esa cantidad de tráfico de difusión puede ralentizar las operaciones de red. Puede reducir las operaciones de los dispositivos, debido a que cada dispositivo debe aceptar y procesar cada paquete de difusión.

Un dominio de difusión amplio

La solución es reducir el tamaño de la red para crear dominios de difusión más pequeños mediante un proceso que se denomina división en subredes. Estos espacios de red más pequeños se denominan subredes.

En la figura , por ejemplo, se dividieron los 400 usuarios de la LAN 1 con la dirección de red 172.16.0.0 /16 en dos subredes de 200 usuarios cada una: 172.16.0.0 /24 y 172.16.1.0 /24. Las difusiones solo se propagan dentro de los dominios de difusión más pequeños. Por lo tanto, una transmisión en LAN 1 no se propagaría a LAN 2.

Observe cómo la longitud del prefijo cambió de /16 a /24. Esta es la base de la división en subredes: el uso de bits de host para crear subredes adicionales.

Comunicación entre redes

Nota Los términos subred y red se suelen usar indistintamente. La mayoría de las redes son una subred de un bloque de direcciones más grande.
La división en subredes disminuye el tráfico de red general y mejora su rendimiento. También permite a un administrador implementar políticas de seguridad que controlan qué subredes pueden comunicarse entre sí, por ejemplo.

Existen diversas maneras de usar las subredes para contribuir a administrar los dispositivos de red. Los administradores de red pueden agrupar dispositivos y servicios en subredes que pueden estar determinadas por una variedad de factores:

Haga clic a continuación para obtener más información sobre cómo las subredes pueden agrupar dispositivos y servicios.

Un analista de ciberseguridad no necesita saber cómo dividir en subredes. Sin embargo, es importante conocer el significado de la máscara de subred y que los hosts con direcciones en subredes diferentes vienen de lugares distintos en una red.

6.4. Tipos de direcciones IPv4

6.4.1. Clases de direcciones IPv4 y máscaras de subred predeterminadas

Hay varios tipos y clases de direcciones IPv4. Mientras que las clases de direcciones son cada vez menos importantes en las redes, todavía se utilizan y mencionan con frecuencia en la documentación sobre redes.

Clases de direcciones

En 1981, las direcciones IPv4 se asignaban mediante el direccionamiento con base a esquemas de clases, según se define en RFC 790. A los clientes se les asignaba una dirección de red basada en una de tres clases: A, B o C. El RFC dividía los rangos unicast en las siguientes clases específicas:

• Clase A (0.0.0.0/8 a 127.0.0.0/8): Diseñada para admitir redes extremadamente grandes, con más de 16 millones de direcciones de host. Usaba un prefijo /8 fijo donde el primer octeto indicaba la dirección de red y los tres octetos restantes eran para las direcciones de host.
• Clase B(128.0.0.0/16 a 191.255.0.0/16): Diseñada para satisfacer las necesidades de redes de tamaño moderado a grande, con hasta 65 000 direcciones de host. Usaba un prefijo /16 fijo donde los dos octetos de valor superior indicaban la dirección de red y los dos octetos restantes eran para las direcciones de host.
• Clase C (192.0.0.0/24 a 223.255.255.0/24): Diseñada para admitir redes pequeñas con un máximo de 254 hosts. Usaba un prefijo /24 fijo donde los tres primeros octetos indicaban la red y el octeto restante era para las direcciones de host.

Nota: También existe un bloque de multidifusión de clase D que va de 224.0.0.0 a 239.0.0.0, y un bloque de direcciones experimentales de clase E que va de 240.0.0.0 a 255.0.0.0.

Tal como se indica en la figura, el sistema de clases asignaba el 50% de las direcciones IPv4 disponibles a 128 redes Clase A, el 25% de las direcciones a la Clase B y, luego, la Clase C compartía el 25% restante con las Clases D y E. Aunque era adecuado en su momento, con la expansión de Internet resultó obvio que este método estaba desperdiciando direcciones y reducía la cantidad de direcciones de red IPv4 disponibles.

El direccionamiento bajo el esquema de clases se abandonó a fines de la década de 1990 para favorecer el sistema de direccionamiento sin clase actual. Sin embargo, como veremos más adelante en esta sección, el direccionamiento sin clases fue solamente una solución temporal para el agotamiento de direcciones IPv4.

6.4.2. Direcciones privadas reservadas

Las direcciones IPv4 públicas son direcciones en las que se realiza routing globalmente entre los routers ISP. Sin embargo, no todas las direcciones IPv4 disponibles pueden usarse en Internet. Existen bloques de direcciones denominadas direcciones privadas que la mayoría de las organizaciones usan para asignar direcciones IPv4 a los hosts internos.

A mediados de la década de 1990, se presentaron las direcciones IPv4 privadas debido al agotamiento del espacio de direcciones IPv4. Las direcciones IPv4 privadas no son exclusivas y cualquier red interna puede usarlas.

Estos son los bloques de direcciones privadas:

• 10.0.0.0 /8 o 10.0.0.0 a 10.255.255.255
• 172.16.0.0 /12 o 172.16.0.0 a 172.31.255.255
• 192.168.0.0 /16 o 192.168.0.0 a 192.168.255.255

Es importante saber que las direcciones dentro de estos bloques de direcciones no están permitidas en Internet y deben ser filtradas (descartadas) por los routers de Internet. Por ejemplo, como se ve en la figura, los usuarios de las redes 1, 2 o 3 envían paquetes a destinos remotos. Los routers ISP detectan que las direcciones IPv4 de origen de los paquetes provienen de direcciones privadas y, por lo tanto, descartan los paquetes.

Las direcciones privadas no se pueden enrutar a través de Internet

La mayoría de las organizaciones usan direcciones IPv4 privadas para los hosts internos. Sin embargo, estas direcciones RFC 1918 no se pueden enrutar en Internet y deben traducirse a direcciones IPv4 públicas. Se usa la traducción de direcciones de red (NAT) para traducir entre direcciones IPv4 privadas y públicas. En general, esto se hace en el router que conecta la red interna a la red del ISP.

Los routers domésticos brindan la misma funcionalidad. Por ejemplo, la mayoría de los routers domésticos asignan direcciones IPv4 a sus hosts cableados e inalámbricos desde la dirección privada 192.168.1.0 /24. A la interfaz del router doméstico que se conecta a la red del proveedor de servicios de Internet (ISP) se le suele asignar una dirección IPv4 pública para usar en Internet.

6.5. El gateway predeterminado

6.5.1. La decisión de reenvío de host

Con IPv4 e IPv6, los paquetes siempre se crean en el host de origen. El host de origen debe poder dirigir el paquete al host de destino. Para ello, los dispositivos finales de host crean su propia tabla de enrutamiento. En este tema se explica cómo los dispositivos finales utilizan las tablas de enrutamiento.

Otra función de la capa de red es dirigir los paquetes entre hosts. Un host puede enviar un paquete según lo siguiente:

• A sí mismo- Un host puede hacerse ping a sí mismo al enviar un paquete a una dirección IPv4 127.0.0.1, denominada «interfaz de bucle invertido». El hacer ping a la interfaz de bucle invertido, pone a prueba la pila del protocolo TCP/IP en el host.
• Host local – Este es un host de destino que se encuentra en la misma red local que el host emisor. Los hosts de origen y destino comparten la misma dirección de red.
• Host remoto – Este es un host de destino en una red remota. Los hosts de origen y destino no comparten la misma dirección de red.

La figura ilustra la PC1 conectándose a un host local en la misma red y a un host remoto ubicado en otra red.

El dispositivo final de origen determina si un paquete está destinado a un host local o a un host remoto. El dispositivo final de origen determina si la dirección IP de destino está en la misma red en la que está el propio dispositivo de origen. El método de determinación varía según la versión IP:

• En IPv4 – El dispositivo de origen utiliza su propia máscara de subred junto con su propia dirección IPv4 y la dirección IPv4 de destino para realizar esta determinación.
• En IPv6– El router local anuncia la dirección de red local (prefijo) a todos los dispositivos de la red.

En una red doméstica o comercial, puede tener varios dispositivos cableados e inalámbricos interconectados mediante un dispositivo intermediario, como un switch LAN o un punto de acceso inalámbrico (WAP). Este dispositivo intermediario proporciona interconexiones entre hosts locales en la red local. Los hosts locales pueden conectarse y compartir información sin la necesidad de dispositivos adicionales. Si un host está enviando un paquete a un dispositivo que está configurado con la misma red IP que el dispositivo host, el paquete simplemente se reenvía desde la interfaz del host, a través del dispositivo intermediario, y directamente al dispositivo de destino.

Por supuesto, en la mayoría de las situaciones queremos que nuestros dispositivos puedan conectarse más allá del segmento de red local, como a otros hogares, negocios e Internet. Los dispositivos que no están en el segmento de red local se denominan «módulo remoto de E/S». Cuando un dispositivo de origen envía un paquete a un dispositivo de destino remoto, se necesita la ayuda de los routers y del enrutamiento. El enrutamiento es el proceso de identificación de la mejor ruta para llegar a un destino. El router conectado al segmento de red local se denomina gateway predeterminado.

6.5.2. Puerta de Enlace Predeterminada (Gateway)

La puerta de enlace predeterminada es el dispositivo de red (es decir, el router o el switch de capa 3) que puede enrutar el tráfico a otras redes. Si se piensa en una red como si fuera una habitación, el gateway predeterminado es como la puerta. Si desea ingresar a otra habitación o red, debe encontrar la puerta.

En una red, una puerta de enlace predeterminada suele ser un router con estas características:

• Tiene una dirección IP local en el mismo rango de direcciones que otros hosts en la red local.
• Puede aceptar datos en la red local y reenviar datos fuera de la red local.
• Enruta el tráfico a otras redes.

Se requiere una puerta de enlace predeterminada para enviar tráfico fuera de la red local. El tráfico no se puede reenviar fuera de la red local si no hay una puerta de enlace predeterminada, la dirección de la puerta de enlace predeterminada no está configurada o la puerta de enlace predeterminada está desactivada.

6.5.3. Un host enruta a la puerta de enlace predeterminada

Una tabla de enrutamiento de host generalmente incluirá una puerta de enlace predeterminada. En IPv4, el host recibe la dirección IPv4 de la puerta de enlace predeterminada, ya sea dinámicamente mediante el Protocolo de Configuración Dinámica de Host (DHCP) o configurado manualmente. En IPv6, el router anuncia la dirección de la puerta de enlace predeterminada o el host se puede configurar manualmente.

En la figura, PC1 y PC2 están configuradas con la dirección IPv4 de 192.168.10.1 como la puerta de enlace predeterminada.

La configuración de un gateway predeterminado genera una ruta predeterminada en la tabla de enrutamiento de la PC. Una ruta predeterminada es la ruta o camino que la PC utiliza cuando intenta conectarse a la red remota.

Tanto la PC1 como la PC2 tendrán una ruta predeterminada para enviar todo el tráfico destinado a las redes remotas a través de R1.

6.5.4. Tablas de enrutamiento de host

En un host de Windows, el comando route print o netstat -r se puede usar para mostrar la tabla de enrutamiento del host. Los dos comandos generan el mismo resultado. Al principio, los resultados pueden parecer abrumadores, pero son bastante fáciles de entender.

La figura muestra una topología de ejemplo y la salida generada por el comando netstat –r.

Tabla de enrutamiento IPv4 para la PC1

C:\Users\PC1 > netstat -r 
Tabal de enrutamiento IPv4
===========================================================================
Rutas activas:
Métrica de interfaz de puerta de enlace (gateway) de red de destino de red
          0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.10.1 192.168.10.10 25
        127.0.0.0 255.0.0.0 On-link 127.0.0.1 306
        127.0.0.1 255.255.255.255 On-link 127.0.0.1 306
  127.255.255.255 255.255.255.255 On-link 127.0.0.1 306
     192.168.10.0 255.255.255.0 On-link 192.168.10.10 281
    192.168.10.10 255.255.255.255 On-link 192.168.10.10 281
   192.168.10.255 255.255.255.255 On-link 192.168.10.10 281
        224.0.0.0 240.0.0.0 On-link 127.0.0.1 306
        224.0.0.0 240.0.0.0 On-link 192.168.10.10 281
  255.255.255.255 255.255.255.255 On-link 127.0.0.1 306
  255.255.255.255 255.255.255.255 On-link 192.168.10.10 281

Nota La salida sólo muestra la tabla de enrutamiento IPv4.

Al ingresar el comando netstat -r o el comando equivalente route printse muestran tres secciones relacionadas con las conexiones de red TCP / IP actuales:

• Lista de interfaces -Enumera la dirección de control de acceso a medios (MAC) y el número de interfaz asignado de cada interfaz con capacidad de red en el host, incluidos los adaptadores Ethernet, Wi-Fi y Bluetooth.
• Tabla de enrutamiento IPv4 -Es una lista de todas las rutas IPv4 conocidas, incluidas las conexiones directas, las redes locales y las rutas locales predeterminadas.
• Tabla de enrutamiento IPv6 -Es una lista de todas las rutas IPv6 conocidas, incluidas las conexiones directas, las redes locales y las rutas locales predeterminadas.

6.6. IPv6

6.6.1. Necesidad de utilizar IPv6

Ya sabe que IPv4 se está quedando sin direcciones. Es por eso que necesita aprender acerca de IPv6.

IPv6 está diseñado para ser el sucesor de IPv4. IPv6 tiene un espacio de direcciones más grande de 128 bits, que proporciona 340 undecillones (es decir, 340 seguidos de 36 ceros) posibles direcciones. Sin embargo, IPv6 es más que solo direcciones más extensas.

Cuando el IETF comenzó a desarrollar un sucesor de IPv4, aprovechó esta oportunidad para corregir las limitaciones de IPv4 e incluir mejoras. Un ejemplo es el Protocolo de mensajes de control de Internet versión 6 (ICMPv6), que incluye la resolución de direcciones y la configuración automática de direcciones que no se encuentran en ICMP para IPv4 (ICMPv4).

El agotamiento del espacio de direcciones IPv4 fue el factor que motivó la migración a IPv6. A medida que África, Asia y otras áreas del mundo están más conectadas a Internet, no hay suficientes direcciones IPv4 para acomodar este crecimiento. Como se muestra en la ilustración, a cuatro de cinco Registros Regionales de Internet (RIR) se les agotaron las direcciones IPv4.

RIR IPv4 Exhaustion Dates

IPv4 tiene un máximo teórico de 4300 millones de direcciones. Las direcciones privadas en combinación con la traducción de direcciones de red (NAT) fueron esenciales para demorar la reducción del espacio de direcciones IPv4. Sin embargo, NAT es problemático para muchas aplicaciones, crea latencia y tiene limitaciones que impiden severamente las comunicaciones entre pares.

Con el número cada vez mayor de dispositivos móviles, los proveedores de telefonía móvil han estado liderando el camino con la transición a IPv6. Los dos principales proveedores de telefonía móvil en los Estados Unidos informan que más del 90% de su tráfico es sobre IPv6.

La mayoría de los principales proveedores de Internet y proveedores de contenido, como YouTube, Facebook y Netflix, también han hecho la transición. Muchas empresas como Microsoft, Facebook y LinkedIn están haciendo la transición a IPv6 solo internamente. En 2018, el ISP de banda ancha Comcast reportó un despliegue de más del 65% y British Sky Broadcasting más del 86%.

Internet de las cosas

En la actualidad, Internet es significativamente distinta de como era en las últimas décadas. Actualmente, Internet es mucho más que el correo electrónico, las páginas web y la transferencia de archivos entre equipos. Internet evoluciona y se está convirtiendo en una Internet de las cosas (IoT). Ya no serán solo los equipos, las tabletas y los teléfonos inteligentes los únicos dispositivos que accedan a Internet. Los dispositivos del futuro preparados para acceder a Internet y equipados con sensores incluirán desde automóviles y dispositivos biomédicos hasta electrodomésticos y ecosistemas naturales.

Con una población de Internet cada vez mayor, un espacio limitado de direcciones IPv4, problemas con NAT y el IoT, ha llegado el momento de comenzar la transición a IPv6.

6.6.2. Formatos de direccionamiento IPv6

El primer paso para aprender acerca de IPv6 en las redes es comprender la forma en que se escribe y se formatea una dirección IPv6. Las direcciones IPv6 son mucho más grandes que las direcciones IPv4, por lo que es poco probable que se nos quede sin ellas.

Las direcciones IPv6 tienen una longitud de 128 bits y se escriben como una cadena de valores hexadecimales. Cada cuatro bits está representado por un solo dígito hexadecimal; para un total de 32 valores hexadecimales, como se muestra en la figura. Las direcciones IPv6 no distinguen entre mayúsculas y minúsculas, y pueden escribirse en minúsculas o en mayúsculas.

Segmentos o hextetos de 16 bits

Formato preferido

La figura anterior también muestra que el formato preferido para escribir una dirección IPv6 es x: x: x: x: x: x: x: x, donde cada «x» consta de cuatro valores hexadecimales. El término octeto hace referencia a los ocho bits de una dirección IPv4. En IPv6, un “hexteto” es el término no oficial que se utiliza para referirse a un segmento de 16 bits o cuatro valores hexadecimales. Cada «x» es un único hexteto que tiene 16 bits o cuatro dígitos hexadecimales.

El formato preferido significa que dirección IPv6 se escribe utilizando los 32 dígitos hexadecimales. No significa necesariamente que sea el método ideal para representar la dirección IPv6. En este módulo, verá dos reglas que ayudan a reducir la cantidad de dígitos necesarios para representar una dirección IPv6.

Estos son ejemplos de direcciones IPv6 en el formato preferido.

2001 : 0db8 : 0000 : 1111 : 0000 : 0000 : 0000: 0200 
2001 : 0db8 : 0000 : 00a3 : abcd : 0000 : 0000: 1234 
2001 : 0db8 : 000a : 0001 : c012 : 9aff : fe9a: 19ac 
2001 : 0db8 : aaaa : 0001 : 0000 : 0000 : 0000: 0000 
fe80 : 0000 : 0000 : 0000 : 0123 : 4567 : 89ab: cdef 
fe80 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000: 0001 
fe80 : 0000 : 0000 : 0000 : c012 : 9aff : fe9a: 19ac 
fe80 : 0000 : 0000 : 0000 : 0123 : 4567 : 89ab: cdef 
0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000: 0001 
0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000: 0000

6.6.3. Regla 1: Omitir los ceros iniciales

La primera regla para ayudar a reducir la notación de las direcciones IPv6 es omitir los ceros iniciales en cualquier hexteto. Aquí hay cuatro ejemplos de formas de omitir ceros a la izquierda:

• 01ab se puede representar como 1ab
• 09f0 se puede representar como 9f0
• 0a00 se puede representar como a00
• 00ab se puede representar como ab

Esta regla solo es válida para los ceros iniciales, y NO para los ceros finales; de lo contrario, la dirección sería ambigua. Por ejemplo, el hexteto «abc» podría ser «0abc» o «abc0», pero no representan el mismo valor.

Tipo	Formato
Recomendado	2001 : 0db8 : 0000 : 1111 : 0000 : 0000 : 0000 : 0200
Sin ceros iniciales	2001 :  db8 :    0 : 1111 :    0 :    0 :    0 :  200
Recomendado	2001 : 0db8 : 0000 : 00a3 : ab00 : 0ab0 : 00ab : 1234
Sin ceros iniciales	2001 :  db8 :    0 :   a3 : ab00 :  ab0 :   ab : 1234
Recomendado	2001 : 0db8 : 000a : 0001 : c012 : 90ff : fe90 : 0001
Sin ceros iniciales	2001 :  db8 :    a :    1 : c012 : 90ff : fe90 :    1
Recomendado	2001 : 0db8 : aaaa : 0001 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000
Sin ceros iniciales	2001 :  db8 : aaaa :    1 :    0 :    0 :    0 :    0
Recomendado	fe80 : 0000 : 0000 : 0000 : 0123 : 4567 : 89ab : cdef
Sin ceros iniciales	fe80 :    0 :    0 :    0 :  123 : 4567 : 89ab : cdef
Recomendado	fe80 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0001
Sin ceros iniciales	fe80 :    0 :    0 :    0 :    0 :    0 :    0 :    1
Recomendado	0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0001
Sin ceros iniciales	0 :    0 :    0 :    0 :    0 :    0 :    0 :    1
Recomendado	0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000
Sin ceros iniciales	0 :    0 :    0 :    0 :    0 :    0 :    0 :    0

6.6.4. Regla 2 – Dos puntos dobles

La segunda regla para ayudar a reducir la notación de las direcciones IPv6 es que dos puntos dobles (: 🙂 puede reemplazar cualquier cadena única y contigua de uno o más hextetos de 16 bits que consisten en todos los ceros. Por ejemplo, 2001:db8:cafe: 1:0:0:0:1 (0 iniciales omitidos) podría representarse como 2001:db8:cafe:1: :1. Los dos puntos dobles (: 🙂 se utilizan en lugar de los hextetos de tres ceros (0: 0: 0).

Los dos puntos dobles (::) se pueden utilizar solamente una vez dentro de una dirección; de lo contrario, habría más de una dirección resultante posible. Cuando se utiliza junto con la técnica de omisión de ceros iniciales, la notación de direcciones IPv6 generalmente se puede reducir de manera considerable. Esto se suele conocer como “formato comprimido”.

Aquí hay un ejemplo del uso incorrecto del dos puntos dobles: 2001:db8: :abcd: :1234.

Los dos puntos dobles se utilizan dos veces en el ejemplo anterior. Aquí están las posibles expansiones de esta dirección de formato comprimido incorrecto:

• 2001:db8::abcd:0000:0000:1234
• 2001:db8::abcd:0000:0000:0000:1234
• 2001:db8:0000:abcd::1234
• 2001:db 8:0000:0000:abcd: :1234

Si una dirección tiene más de una cadena contigua de hextetos, todos 0, la práctica recomendada es usar los dos puntos dobles (::) en la cadena más larga. Si las cadenas son iguales, la primera cadena debe usar los dos puntos dobles (::).

Tipo	Formato
Recomendado	2001 : 0db8 : 0000 : 1111 : 0000 : 0000 : 0000 : 0200
Comprimido / espacios	2001 :  db8 :    0 : 1111 :                    :  200
Comprimido	2001:db8:0:1111::200
Recomendado	2001 : 0db8 : 0000 : 0000 : ab00 : 0000 : 0000 : 0000
Comprimido / espacios	2001 :  db8 :    0 :    0 : ab00 ::
Comprimido	2001:db8:0:0:ab00::
Recomendado	2001 : 0db8 : aaaa : 0001 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000
Comprimido / espacios	2001 :  db8 : aaaa :    1 ::
Comprimido	2001:db8:aaaa:1::
Recomendado	fe80 : 0000 : 0000 : 0000 : 0123 : 4567 : 89ab : cdef
Comprimido / espacios	fe80 :                    :  123 : 4567 : 89ab : cdef
Comprimido	fe80::123:4567:89ab:cdef
Recomendado	fe80 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0001
Comprimido / espacios	fe80 :                                         :    1
Comprimido	fe80::0
Recomendado	0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0001
Comprimido / espacios	::                                                  1
Comprimido	::1
Recomendado	0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000 : 0000
Comprimido / espacios	::
Comprimido	::

6.6.5. Longitud de prefijo IPv6

El prefijo, o parte de red, de una dirección IPv4 se puede identificar mediante una máscara de subred decimal punteada o por longitud del prefijo (notación de barra). Por ejemplo, la dirección IPv4 192.168.1.10 con la máscara de subred decimal punteada 255.255.255.0 equivale a 192.168.1.10/24.

En IPv4 el /24 se llama prefijo. En IPv6 se llama longitud de prefijo. IPv6 no utiliza la notación decimal punteada de máscara de subred. Al igual que IPv4, la longitud del prefijo se representa en notación de barra inclinada y se usa para indicar la porción de red de una dirección IPv6.

La longitud de prefijo puede ir de 0 a 128. La longitud recomendada del prefijo IPv6 para las LAN y la mayoría de los otros tipos de redes es / 64, como se muestra en la figura.

Longitud de prefijo IPv6

Se recomienda encarecidamente utilizar un ID de interfaz de 64 bits para la mayoría de las redes. Esto se debe a que la autoconfiguración de direcciones sin estado (SLAAC) utiliza 64 bits para el ID de lainterfaz. También facilita la creación y gestión de subredes.

6.6.6. Video: Asignación de direcciones de capa 2 y de capa 3

Haga clic en reproducir para repasar las nociones de asignación de direcciones de la capa 2 y la capa 3.

6.7. Resumen de Ethernet y protocolo IP

6.7.1. ¿Qué aprendí en este módulo?

Ethernet

Ethernet y LAN inalámbricas (WLAN) son las dos tecnologías LAN más populares. Ethernet opera en las capas físicas y de enlace de datos del modelo OSI y se definen en los estándares IEEE 802.2 y 802.3. Ethernet admite anchos de banda de 10 Mbps a 100.000 Mbps. Es importante conocer los campos de trama Ethernet. Una dirección MAC de Ethernet es un valor binario de 48 bits expresado como 12 dígitos hexadecimales (4 bits por dígito hexadecimal). La dirección MAC se puede representar mediante guiones, dos puntos o puntos entre los grupos de dígitos.

IPv4

Los protocolos de capa de red permiten a los dispositivos finales intercambiar datos entre redes e Internet. IP versión 4 (IPv4) e IP versión 6 (IPv6) son los principales protocolos de comunicación de la capa de red. Para lograr comunicaciones punto a punto a través de los límites de la red, los protocolos de capa de red realizan cuatro operaciones básicas: El protocolo IP encapsula el segmento de la capa de transporte agregando un encabezado IP, que se utiliza para entregar el paquete al host de destino, el cuál es examinado por los dispositivos de la capa 3 (es decir, los Routers y Switches capa 3), para alcanzar el host de destino. El protocolo IP es connectionless (no reuqiere una ruta preestablecida), mejor esfuerzo e independiente de los medios. Es importante estar familiarizado con la estructura del paquete IP.

Conceptos básicos del direccionamiento IP

La estructura de las direcciones IP consta de una dirección de red jerárquica de 32 bits que identifica la porción de red y la parte del host dentro de una red. Los bits dentro de la porción de red de la dirección deben ser idénticos para todos los dispositivos que residen en la misma red. Los bits dentro de la porción de host de la dirección deben ser únicos para identificar un host específico dentro de una red. A un host se le asigna una dirección IPv4 y una máscara de subred. La máscara de subred IPv4 se usa para diferenciar la porción de red de la porción de host de una dirección IPv4. La dirección de red representa todos los dispositivos de la misma red. La longitud del prefijo es el número de bits establecidos en 1 en la máscara de subred. Está escrito en «notación de barra», que se observa mediante una barra diagonal (/) seguida del número de bits establecidos en 1. El proceso real utilizado para identificar las porciones de red y host se llama ANDing. Las subredes crean dominios de difusión más pequeños para reducir el tráfico general de la red, mejorar el rendimiento de la red e implementar políticas de seguridad. Las subredes se pueden utilizar para agrupar dispositivos por ubicación, departamento o tipo de dispositivo.

Tipos de direcciones IPv4

Las primeras implementaciones de IPv4 proporcionaron direcciones de red enrutables globalmente basadas en un sistema bajo un esquema de calase, que utiliza las Clases A, B y C, cada una de las cuales tiene diferentes rangos de direcciones IP. Sin embargo, el sistema de direccionamiento bajo este esquema era defectuoso y rápidamente agotó las direcciones de red disponibles y, por lo tanto, fue reemplazado por el actual sistema de direccionamiento sin esquemas de clases. Hay direcciones IPv4 públicas y direcciones IPv4 privadas. Las direcciones privadas deben ser utilizadas por las organizaciones y no se propagan en Internet. Hay tres bloques de direcciones privadas disponibles.

La puerta de enlace (gateway) predeterminada

El dispositivo final de origen determina si un paquete está destinado a un host local o a un host remoto. En IPv4 -: El dispositivo de origen utiliza su propia máscara de subred junto con su propia dirección IPv4 y la dirección IPv4 de destino para realizar esta determinación. En IPv6: El router local anuncia la dirección de red local (prefijo) a todos los dispositivos de la red. El router conectado al segmento de red local se denomina gateway predeterminado. Tiene una dirección IP local en el mismo rango de direcciones que otros hosts en la red local. Puede aceptar datos en la red local y reenviar datos fuera de la red local. Este también enruta el tráfico a otras redes. Una ruta predeterminada es la ruta o camino que la PC utiliza cuando intenta conectarse a la red remota. En un host de Windows, el comando route print o netstat -r se puede usar para mostrar la tabla de enrutamiento del host.

IPv6

Una dirección IPv6 es una dirección jerárquica de 128 bits. El espacio de direcciones de 128 bits proporciona un grupo mucho mayor de direcciones IP disponibles públicamente (340 undecilliones) que IPv4 (4,3 mil millones). El Protocolo de mensajes de control de Internet versión 6 (ICMPv6), también incluye la resolución y configuración automática de direcciones , Estas características no se encuentran presentes en ICMPv4. Las direcciones IPv6 se escriben como una cadena de valores hexadecimales. Cada cuatro bits está representado por un solo dígito hexadecimal; para un total de 32 valores hexadecimales. Hay dos reglas que ayudan a reducir el número de dígitos necesarios para representar una dirección IPv6. La primera regla es omitir los ceros iniciales en cualquier hexteto. Regla 2 : Los dos puntos dobles (::) pueden reemplazar cualquier cadena única y contigua de uno o más segmentos de 16 bits (hextetos) que estén compuestas sólo por ceros. La longitud del prefijo se representa en notación de barra diagonal y se usa para indicar la porción de red de una dirección IPv6. La longitud de prefijo puede ir de 0 a 128. La longitud de prefijo IPv6 recomendada para LAN y la mayoría de los otros tipos de redes es / 64. Esto se debe a que la autoconfiguración de direcciones sin estado (SLAAC) utiliza 64 bits para el ID de la interfaz. También facilita la creación y gestión de subredes.