Conceptos Clave de Redes: Direccionamiento, Enrutamiento y Protocolos

Direccionamiento Físico

Para poder conectar un ordenador a una red, es necesario que éste disponga de una tarjeta de red, identificada de manera única por su dirección MAC.

• Una MAC es un número de 48 bits (12 dígitos en formato hexadecimal).
• Cada tarjeta debe tener una MAC diferente.
• Podemos implementar 2⁴⁸ tarjetas (aprox. 281 billones = 2,81 x 10¹⁴).

Enrutamiento Lógico: Dirección IP

La dirección IP es la responsable de que su máquina sea encontrada en la red. Debe ser única para cada ordenador.

Está compuesta por 32 bits agrupados en grupos de 8 bits que forman 4 bytes.

Preguntas para reflexionar:

• ¿Por qué es necesario separar la dirección con un punto cada ocho bits y qué quieren decir cada uno de los números utilizados?
• ¿Cómo pasamos de una notación a la otra?

Ejemplo:

• Dirección IP en notación decimal: 192.168.34.6
• Dirección IP en notación binaria: 11000000.10101000.00100010.00000110

A cada máquina conectada a Internet se le asigna un nombre o, lo que es lo mismo, una dirección IP. Para intentar conectar con una máquina determinada, se puede utilizar el nombre o la dirección IP. A partir de la equivalencia entre nombres e IP, la dirección IP 213.123.121.21 podría corresponder a un servidor llamado formació.informàtica.escola.es. La correspondencia entre la dirección IP y el nombre sería la siguiente:

• 213 -> Se
• 123 -> Escuela
• 121 -> Informática
• 21 -> formación

Funcionamiento

Cuando un usuario empieza a navegar por Internet, indica en el navegador el nombre de la página web a la que quiere acceder, por ejemplo, http://www.google.com. El ordenador se encarga de convertirlo a la dirección IP - que sería 216.239.59.104 - y, una vez se tiene este dato, el navegador realizará la conversión de éste a un número binario:

11011000.11101111.00111011.01101000

que es lo que la máquina es capaz de entender.

Enrutamiento MAC

Es lo mismo que el encaminamiento físico. Para determinar el equipo de destino al que se enviará toda la información que desea transmitir se utiliza la dirección MAC. Para utilizar este sistema de transmisión hay que hacer utilizar un protocolo adecuado como puede ser IPX. Porque dos máquinas se puedan entender es necesario que las dos entiendan el mismo protocolo. Con IPX se transmite utilizando la MAC.

IPX es un protocolo que permite hacer transmisiones utilizando los 48 bits de la dirección MAC en lugar de los 32 bits de la dirección IP. El protocolo hace que dos máquinas se puedan entender correctamente y puedan transferir datos correctamente.

Determinación de Rutas

Hay diferentes rutas posibles para que dos máquinas que están en redes diferentes se comuniquen. Por lo tanto, hay que saber qué ruta debe seguir para transmitir los paquetes de una máquina a otra.

¿Por qué puede interesar utilizar una u otra ruta?

• Una ruta muy utilizada puede estar congestionada.
• Otra puede no ofrecer el ancho de banda necesario para la transmisión que se quiere hacer.
• Tal vez se trata de una ruta con un índice de error grande (se pueden perder paquetes de información).

Tipos de protocolos:

a) Los protocolos orientados a conexión crean un camino desde el origen hasta el destino. Una vez establecida esta ruta, se empiezan a transmitir los datos. Por ejemplo, una llamada telefónica: camino reservado sólo a los datos de aquella conexión y una vez finaliza, el camino se libera y permite otra comunicación.

b) Los protocolos no orientados a conexión no crean ningún camino desde el inicio hasta el destino, sino que cada paquete hace el camino que cree mejor para llegar al destino. Una vez han llegado todos al destino, se vuelven a montar los datos en orden y se entregan al destinatario.

El protocolo más utilizado en la transmisión por Internet es el protocolo no orientado a conexión IP (Internet Protocol): los paquetes van recorriendo el camino más fiable basándose en un protocolo de encaminamiento. La tabla de encaminamiento es aquella que tiene toda la información de las direcciones de las redes que conectan con el router, información necesaria para enviar los paquetes y que lleguen al destino.

En la figura anterior puede observarse una red con dos routers y cinco ordenadores conectados a cada red: las redes 192.168.11.1 y 192.168.12.1 corresponden al router de su izquierda y las redes que están conectadas al enrutador de la derecha son 192.168.21.1 y 192.168.22.1. Es importante que vea todos los elementos que están conectados al router de la izquierda, porque en la figura 15 verá su tabla de encaminamiento o ARP y qué redes están conectadas a cada interface del router.

El protocolo ICMP recopila información de cómo está la red y la transmite al encaminador que ha enviado esta petición. De esta manera, cada encaminador sabe en todo momento cuál es el estado de la red y por dónde debe transmitir los paquetes para que lleguen a su destino.

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL (ARP)

Es un protocolo de nivel de red responsable de encontrar la dirección hardware (MAC) que corresponde a una IP.

Cómo actúa:

• Envía un paquete (ARP request) a la dirección de multidifusión (broadcast (MAC = ff ff ff ff ff ff)) que contiene la dirección IP, y espera que esta máquina (u otra) responda (ARP reply) con la MAC.
• Cada máquina mantiene una caché con las direcciones traducidas para reducir el retraso y la carga.

La capa de enlace trabaja con direcciones físicas (MAC). El protocolo ARP se encarga de traducir las direcciones IP a direcciones MAC. Para realizar esta conversión, el nivel de enlace utiliza las tablas ARP. ARP se utiliza en 4 casos referentes a la comunicación entre 2 hosts:

• 2 hosts están en la misma red y uno desea enviar un paquete a otro.
• 2 hosts están en redes diferentes y deben usar un gateway/router para encontrarse.
• Un router necesita enviar un paquete a un host a través de otro router.
• Un router necesita enviar un paquete a un host de la misma red.

El protocolo IP no es fiable y no está orientado a conexión. El hecho de tener un protocolo no fiable hizo necesario crear un mecanismo de control para tener información de los diferentes problemas:

• No se ha podido entregar el paquete.
• Indican errores ocurridos en el tratamiento del datagrama.
• Se han descubierto nuevas rutas.
• Un router no tiene suficiente cantidad de memoria intermedia o búfer para almacenar paquetes.

Por todo esto, surgió el protocolo ICMP, que inicialmente se desarrolló para que los routers informaran de las causas de error en la entrega de paquetes.

El paquete ICMP generado sólo informa a la estación de trabajo de que ha transmitido el paquete que ha provocado el error y, por tanto, la creación del paquete ICMP.

Temporizador del paquete:

Cada paquete tiene un tiempo de vida limitado para no congestionar la red. Por tanto, si en un tiempo determinado no ha llegado a su destino, el paquete se destruye y genera un ICMP para informar al origen que no ha llegado a su destino.

Búfer:

Memoria que tienen los dispositivos informáticos que les permite almacenar momentáneamente información que debe ser tratada por el dispositivo en cuestión.