Conceptos Clave de Redes: Diagnóstico, Configuración IP y Servicio DHCP

Comprobaciones Esenciales de Red con Ping

Pasos para Diagnosticar la Conectividad

1. Comprobación de la pila TCP/IP del Sistema Operativo: Ejecutar ping 127.0.0.1. Esta dirección, conocida como loopback, prueba la funcionalidad interna de TCP/IP en el propio equipo.
2. Comprobación de la tarjeta de red: Ejecutar ping 192.168.1.30 (sustituir por la dirección IP asignada a la tarjeta de red del equipo). Esto verifica que la tarjeta de red esté funcionando y tenga una IP configurada.
3. Comprobación de las tablas de rutas: Usar route print (en Windows) o route -n (en Linux). Esto muestra las rutas de red que el equipo conoce y utiliza para enviar tráfico.
4. Comprobación del cableado y conexión al gateway (puerta de enlace): Ejecutar ping 192.168.1.1 (sustituir por la dirección IP del router o puerta de enlace predeterminada). Esto verifica la conectividad física y lógica con el dispositivo que da salida a otras redes.
5. Comprobación de la salida a Internet: Ejecutar ping 80.58.0.33 (por ejemplo, la IP de un servidor DNS público como el de Telefónica/Movistar). Un ping exitoso indica que hay conectividad más allá de la red local.
6. Comprobación de la resolución de nombres (DNS): Ejecutar ping www.google.es. Si los pings a IPs públicas funcionan pero este no, podría indicar un problema con la configuración del servidor DNS.

Utilidades de Red Fundamentales para Windows y Linux

• Ettercap: Herramienta avanzada para realizar análisis de red y pruebas de seguridad, como la detección de equipos en la red y la ejecución de ataques man-in-the-middle (con fines éticos y de auditoría).
• Wireshark: Potente analizador de protocolos de red que permite capturar y examinar en detalle el tráfico de datos que circula por una red de difusión o por una interfaz específica.
• Netstat: Comando disponible en Windows y Linux para mostrar estadísticas de red, conexiones TCP/IP activas, puertos abiertos en el equipo local, la tabla de enrutamiento, etc.
• Nmap (Network Mapper): Herramienta de código abierto para el descubrimiento de redes y auditoría de seguridad. Se utiliza para encontrar hosts y servicios en una red, identificar puertos abiertos en equipos remotos y obtener información sobre los sistemas operativos y versiones de servicios.

Gestión de la Configuración IP en Sistemas Operativos

Comandos para Windows

• Para liberar la dirección IP actual obtenida por DHCP: ipconfig /release
• Para solicitar una nueva dirección IP al servidor DHCP: ipconfig /renew
• Para mostrar la configuración IP completa de todas las interfaces de red: ipconfig /all

Comandos para Linux

• Para liberar la dirección IP de una interfaz específica (ej. eth0) obtenida por DHCP: sudo dhclient -r eth0
• Para solicitar una nueva dirección IP para una interfaz específica (ej. eth0) al servidor DHCP: sudo dhclient eth0
• Para mostrar la configuración de red: ifconfig (comando tradicional, puede estar obsoleto en algunas distribuciones) o ip addr show (comando moderno y preferido).

Reiniciar Interfaz de Red en Linux

Para volver a obtener la configuración de red o reiniciar una interfaz específica (por ejemplo, eth0):

Opción 1: Usando ifconfig (si está disponible)

sudo ifconfig eth0 down
sudo ifconfig eth0 up

(Sustituir eth0 por el nombre de la interfaz de red correspondiente).

Opción 2: Usando el servicio de red

El método exacto puede variar según la distribución de Linux y el sistema de inicio (init) que utilice:

Para sistemas con SysVinit (más antiguos):

sudo /etc/init.d/networking stop
sudo /etc/init.d/networking start

O, de forma más genérica con el comando service (si está disponible):

sudo service networking stop
sudo service networking start

Para sistemas con systemd (más modernos, como Ubuntu 16.04+, Debian 8+, CentOS 7+):

sudo systemctl stop networking
sudo systemctl start networking

Nota: El nombre del servicio (networking, network, NetworkManager) puede variar.

Clasificación de Direcciones IP

• Direcciones IP Públicas: Son direcciones únicas a nivel mundial, asignadas por proveedores de servicios de Internet (ISP) y registradores. Son visibles y enrutables en todo Internet, permitiendo que un dispositivo sea accesible desde cualquier otro dispositivo conectado a la red global. Para conectarse directamente a Internet, un dispositivo necesita una dirección IP pública (o estar detrás de un dispositivo NAT que la tenga).
• Direcciones IP Privadas (Reservadas): Son rangos de direcciones IP (definidos en RFC 1918: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16) destinadas para uso en redes locales (LAN). No son enrutables en Internet y pueden repetirse en diferentes redes privadas sin conflicto. Permiten la comunicación interna dentro de una red local. Para que los dispositivos con IP privada accedan a Internet, se requiere un router que realice Traducción de Direcciones de Red (NAT).

Servicio DHCP: Protocolo de Configuración Dinámica de Host

El Protocolo de Configuración Dinámica de Host (DHCP) es un protocolo de red cliente/servidor estandarizado que permite a los dispositivos (clientes) en una red IP obtener automáticamente sus parámetros de configuración de red esenciales de un servidor DHCP centralizado. Esto simplifica enormemente la administración de direcciones IP y otros parámetros en redes de cualquier tamaño.

Parámetros Clave Gestionados por DHCP

• Dirección IP: La identificación numérica única que se asigna a cada equipo o dispositivo conectado a la red para permitir su comunicación.
• Máscara de Red (Subnet Mask): Un valor numérico que define qué porción de la dirección IP corresponde al identificador de la red (incluyendo la subred) y qué porción corresponde al identificador del host dentro de esa red.
• Puerta de Enlace (Gateway): La dirección IP del dispositivo (generalmente un router) en la red local que actúa como punto de acceso a redes externas, como Internet u otras subredes. Es el "camino" por defecto para el tráfico destinado fuera de la red local.
• Servidor DNS (Domain Name System): La dirección IP de uno o más servidores que traducen los nombres de dominio legibles por humanos (ej., www.google.es) a sus correspondientes direcciones IP numéricas, y viceversa, facilitando la navegación y el acceso a recursos en la red.

Características y Ventajas del Servicio DHCP

• Administración centralizada y simplificada de las direcciones IP y otros parámetros de configuración de red.
• Configuración automatizada y sin errores de los parámetros de red en los dispositivos cliente, eliminando la necesidad de configuración manual.
• Facilita cambios y traslados de equipos dentro de la red, ya que obtienen su configuración automáticamente al conectarse.
• Permite la reutilización eficiente de direcciones IP mediante la asignación de concesiones (leases) temporales.
• Posibilidad de que el cliente solicite valores específicos para ciertos parámetros de configuración, y que el servidor los proporcione si está configurado para ello.
• Evita conflictos de direcciones IP al asegurar que cada dirección asignada sea única dentro del ámbito de gestión del servidor DHCP.

Consideraciones sobre Puerta de Enlace y DNS en una LAN

¿Es necesaria la puerta de enlace en una LAN? ¿Por qué?

• Sí, es necesaria si: Los dispositivos dentro de la LAN necesitan comunicarse con dispositivos o servicios que se encuentran fuera de su propia red local (subred). Esto incluye el acceso a Internet, a otras subredes dentro de la misma organización, o a cualquier recurso externo. La puerta de enlace (router) es el dispositivo que encamina este tráfico.
• No, no es estrictamente necesaria si: Toda la comunicación se produce exclusivamente entre dispositivos que residen en la misma LAN (misma subred) y no hay necesidad de acceder a recursos externos. En este caso, los dispositivos pueden comunicarse directamente entre sí utilizando sus direcciones IP y máscaras de red.

¿Son necesarios los servidores DNS en una LAN? ¿Por qué?

• Sí, son necesarios si: Los dispositivos en la LAN necesitan resolver nombres de dominio para acceder a recursos. Esto es fundamental para navegar por Internet (ej., convertir www.ejemplo.com a una IP), pero también puede ser útil para resolver nombres de host internos si se utilizan en lugar de direcciones IP para acceder a servidores o servicios dentro de la propia LAN.
• No, no son estrictamente necesarios si: La comunicación dentro de la LAN se realiza exclusivamente mediante direcciones IP (sin usar nombres de host) y no se requiere acceso a Internet o a otros recursos externos por nombre de dominio. Sin embargo, la mayoría de las redes modernas dependen de DNS para una funcionalidad completa, incluso para servicios internos.

Modelo Cliente/Servidor en DHCP

El servicio DHCP opera bajo un modelo cliente/servidor. El servidor DHCP es un equipo o dispositivo de red configurado para gestionar un conjunto (pool) de direcciones IP y otros parámetros de configuración de red. Los clientes DHCP son los dispositivos (ordenadores, smartphones, impresoras, etc.) que, al conectarse a la red, solicitan al servidor DHCP la información necesaria para su configuración de red.

Proceso de Comunicación DHCP (conocido como DORA)

El proceso típico de asignación de una dirección IP por DHCP implica cuatro mensajes principales entre el cliente y el servidor:

DHCPDISCOVER:

El cliente DHCP, al iniciarse o conectarse a la red, envía un mensaje de difusión (broadcast) a la dirección 255.255.255.255 (o a la dirección de broadcast específica de la subred si ya conoce alguna información) para localizar servidores DHCP disponibles en la red.

DHCPOFFER:

Uno o varios servidores DHCP que reciben el mensaje DHCPDISCOVER y tienen configuraciones disponibles para el cliente, responden con un mensaje DHCPOFFER. Este mensaje, que puede ser unicast o broadcast (dependiendo de la capacidad del cliente y la configuración del servidor), contiene una oferta de dirección IP y otros parámetros de configuración (máscara, gateway, DNS, tiempo de concesión, etc.).

DHCPREQUEST:

El cliente elige una de las ofertas recibidas (generalmente la primera que llega). Luego, envía un mensaje DHCPREQUEST (broadcast) para solicitar formalmente la configuración ofrecida al servidor DHCP seleccionado. Este mensaje también sirve para informar a otros servidores DHCP (si hubo múltiples ofertas) que sus ofertas no fueron aceptadas.

DHCPACK (Acknowledgement):

El servidor DHCP seleccionado, al recibir el DHCPREQUEST, confirma la asignación de la dirección IP y los demás parámetros al cliente enviando un mensaje DHCPACK. Este mensaje finaliza el proceso de configuración inicial. Si por alguna razón el servidor no puede satisfacer la solicitud (ej., la IP ya fue asignada), puede responder con un DHCPNAK (Negative Acknowledgement).

Otros Mensajes DHCP Importantes

• DHCPRENEW: Cuando ha transcurrido aproximadamente el 50% del tiempo de concesión (lease time) de la dirección IP, el cliente envía un mensaje DHCPREQUEST (unicast) directamente al servidor DHCP que le otorgó la concesión, solicitando renovar el alquiler de su dirección IP.
• DHCPREBIND: Si el cliente no logra renovar su concesión con el servidor original (ej., después de que haya transcurrido aproximadamente el 87.5% del tiempo de concesión), envía un mensaje DHCPREQUEST (broadcast) para intentar obtener una nueva concesión de cualquier servidor DHCP disponible.
• DHCPRELEASE: Mensaje enviado por el cliente al servidor DHCP para liberar explícitamente su dirección IP y los parámetros asociados, por ejemplo, cuando el cliente se desconecta de forma ordenada de la red. Esto permite que la dirección IP vuelva a estar disponible inmediatamente en el pool del servidor para ser asignada a otros clientes.
• DHCPINFORM: Mensaje utilizado por un cliente que ya tiene una dirección IP configurada (posiblemente de forma manual) para solicitar otros parámetros de configuración DHCP, como direcciones de servidores DNS o WINS, sin necesidad de obtener una nueva IP.
• DHCPNAK (Negative Acknowledgement): Mensaje enviado por el servidor al cliente para rechazar una solicitud DHCPREQUEST, por ejemplo, si la dirección IP solicitada no es válida o ya no está disponible.
• DHCPDECLINE: Mensaje enviado por el cliente al servidor si detecta que la dirección IP ofrecida ya está en uso en la red (por ejemplo, mediante una prueba ARP).

Definiciones de Parámetros y Opciones Comunes en Servidores DHCP

Estas son algunas directivas y opciones comunes que se pueden configurar en un servidor DHCP (la sintaxis puede variar según el software del servidor DHCP, como ISC DHCPD, Windows Server DHCP, etc.):

• authoritative: Una directiva que, cuando está habilitada en la configuración del servidor DHCP para una red específica, indica que este servidor es la fuente autorizada para la configuración de dicha red. Si un cliente solicita una configuración incorrecta o una IP que no pertenece a su ámbito, un servidor autoritativo responderá con un DHCPNAK.
• default-lease-time: Especifica el tiempo de concesión (alquiler) por defecto, en segundos, que se asignará a una dirección IP si el cliente no solicita explícitamente un tiempo de concesión diferente.
• max-lease-time: Define el tiempo máximo de concesión, en segundos, que un servidor DHCP otorgará para una dirección IP, incluso si el cliente solicita un tiempo mayor.
• min-lease-time: Establece el tiempo mínimo de concesión, en segundos. Si un cliente solicita un tiempo de concesión menor que este valor, el servidor le asignará el min-lease-time.
• option subnet-mask <máscara>: Opción DHCP (código 1) que provee al cliente la máscara de subred correspondiente a la dirección IP asignada. Ejemplo: option subnet-mask 255.255.255.0;
• option broadcast-address <dirección>: Opción DHCP (código 28) que provee al cliente la dirección de broadcast de su subred. Ejemplo: option broadcast-address 192.168.1.255;
• option routers <IP_gateway1> [, IP_gateway2, ...]: Opción DHCP (código 3) que provee al cliente la(s) dirección(es) IP de la(s) puerta(s) de enlace (routers) por defecto. Ejemplo: option routers 192.168.1.1;
• option domain-name-servers <IP_DNS1> [, IP_DNS2, ...]: Opción DHCP (código 6) que provee al cliente la(s) dirección(es) IP de los servidores DNS. Ejemplo: option domain-name-servers 8.8.8.8, 8.8.4.4;
• host <nombre_host> { hardware ethernet <MAC_address>; fixed-address <IP_address>; }: Estas directivas se usan conjuntamente para realizar reservas de IP (asignaciones estáticas gestionadas por DHCP). Se define un bloque host con un nombre descriptivo, se especifica la dirección MAC del cliente (hardware ethernet AA:BB:CC:DD:EE:FF;), y se le asigna una dirección IP fija (fixed-address 192.168.1.100;). Esto asegura que un dispositivo específico siempre reciba la misma dirección IP del servidor DHCP.