Redes de Computadoras: Conceptos Fundamentales y Direccionamiento IP

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Capas del Modelo OSI

Capa Física

Transmite señales a través del medio físico. Ejemplos: cables de cobre (Ethernet), fibra óptica y medios inalámbricos (Wi-Fi).

Capa de Enlace de Datos

Asegura la transferencia libre de errores entre dispositivos en la misma red. Contiene dos subcapas:

  • MAC (Media Access Control): Controla el acceso al medio y la dirección hardware (MAC).
  • LLC (Logical Link Control): Proporciona control de errores y flujo.

Capa de Red

Enrutamiento y entrega de paquetes a través de diferentes redes. Incluye aspectos lógicos y físicos.

Capa de Transporte

Asegura la entrega de datos entre aplicaciones en diferentes dispositivos.

Capa de Sesión

Establece, mantiene y finaliza sesiones de comunicación entre aplicaciones.

Capa de Presentación

Traduce, encripta y comprime datos para la capa de aplicación.

Capa de Aplicación

Interactúa directamente con las aplicaciones de usuario.

Usuario

Decide cómo utilizar la red.

Modelos de Red

  • PAN (Personal Area Network): Red de área personal.
  • LAN (Local Area Network): Red de área local con segmento en común.
  • MAN (Metropolitan Area Network): Red de área metropolitana.
  • WAN (Wide Area Network): Red de área amplia.
  • VPN (Virtual Private Network): Red privada virtual.
  • GAN (Global Area Network): Red de área global.

Tipos de Comunicación

  • Unicast: Comunicación única para un solo dispositivo.
  • Multicast: Comunicación para un grupo de dispositivos; los paquetes se envían a todos los miembros del grupo.
  • Anycast: Comunicación asignada a un grupo de interfaces (en diferentes dispositivos); el paquete se envía al dispositivo más cercano en términos de enrutamiento.
  • Broadcast: Comunicación de uno a todos.

Colisiones

Colisión: Momento en que dos paquetes chocan en el mismo momento y se corrompen.

Dominio de Colisión: Es la probabilidad de que dos o más dispositivos tengan una colisión de acuerdo con el número de equipos.

Direccionamiento IP

Direccionamiento Basado en Clases (IPv4)

CON CLASE es un esquema utilizado en IPv4 para organizar y clasificar las direcciones IP en diferentes grupos, según el tamaño de la red.

Clase A

  • Rango de direcciones: 0.0.0.0 a 127.255.255.255
  • Bits de red: Los primeros 8 bits están dedicados a la identificación de la red.
  • Host: Los últimos 24 bits están dedicados a los hosts (dispositivos dentro de la red).
  • Cantidad de redes: 128 redes posibles.
  • Cantidad de hosts por red: Hasta 16.7 millones de hosts.

Clase B

  • Rango de direcciones: 128.0.0.0 a 191.255.255.255
  • Bits de red: Los primeros 16 bits están dedicados a la identificación de la red.
  • Host: Los últimos 16 bits están dedicados a los hosts.
  • Cantidad de redes: 16,384 redes posibles.
  • Cantidad de hosts por red: Hasta 65,534 hosts.

Clase C

  • Rango de direcciones: 192.0.0.0 a 223.255.255.255
  • Bits de red: Los primeros 24 bits están dedicados a la identificación de la red.
  • Host: Los últimos 8 bits están dedicados a los hosts.
  • Cantidad de redes: 2 millones de redes posibles.
  • Cantidad de hosts por red: Hasta 254 hosts.

Clase D (Multicast)

  • Rango de direcciones: 224.0.0.0 a 239.255.255.255
  • No hay bits de red o host definidos, ya que no está destinada a identificar redes o dispositivos individuales.

Clase E (Reservada)

  • Rango de direcciones: 240.0.0.0 a 255.255.255.255
  • No está destinada a asignación pública.

Máscara de Subred por Defecto

  • Clase A: 255.0.0.0
  • Clase B: 255.255.0.0
  • Clase C: 255.255.255.0

Direccionamiento CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

SIN CLASE CIDR (Classless Inter-Domain Routing), es una metodología para la asignación de direcciones IP que reemplaza el antiguo sistema de direccionamiento basado en clases (Clase A, B, C). CIDR permite una asignación más flexible y eficiente de las direcciones IP.

Método de asignación y enrutamiento de direcciones IP que no está basado en las clases tradicionales (A, B, C).

Estructura de Direcciones CIDR

Formato: IP_address/Prefix_length

  • IP_address: Dirección IP base de la red.
  • Prefix_length: Número de bits utilizados para la parte de red de la dirección.

Máscara de Subred

Se especifica con el prefijo, indicando la longitud del prefijo (número de bits que definen la red).

IPv6

Formato Similar: CIDR también se utiliza en IPv6 con prefijos de 64 bits u otros tamaños.

Rangos de Direcciones Privadas

  • Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (máscara: 255.0.0.0) Total de direcciones: 16,777,216 (para grandes redes).
  • Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (máscara: 255.240.0.0) Total de direcciones: 1,048,576 (para redes medianas).
  • Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (máscara: 255.255.0.0) Total de direcciones: 65,536 (para redes pequeñas, como redes domésticas).
  • IPv6 (Privadas): Dirección privada: fc00::/7 (similar a las direcciones privadas en IPv4).

Rangos de Direcciones Públicas

IPv4

El rango de direcciones públicas comprende desde 1.0.0.0 hasta 223.255.255.255, excluyendo los rangos reservados.

IPv6

Dirección global: Comienzan con el prefijo 2000::/3.

Direcciones Especiales en IPv4

  • Loopback: 127.0.0.0 a 127.255.255.255 (ejemplo: 127.0.0.1,»localhos»).
  • APIPA: 169.254.0.0 a 169.254.255.255 (direcciones automáticas).
  • Multicast: 224.0.0.0 a 239.255.255.255 (para envío a múltiples destinatarios).
  • Broadcast: 255.255.255.255 (envío a todos los dispositivos en una red).

Direcciones Especiales en IPv6

  • Loopback: ::1 (similar a 127.0.0.1 en IPv4).
  • Link-Local: fe80::/10 (comunicación dentro de una LAN).
  • Multicast: ff00::/8 (enviar a múltiples destinatarios en IPv6).

Direcciones IP Privadas vs. Públicas

Direcciones IP Privadas

Utilizadas dentro de redes locales y no son accesibles directamente desde Internet. Están destinadas para uso interno en redes domésticas o empresariales. Estas direcciones son definidas por la IANA (Internet Assigned Numbers Authority) y no pueden ser enrutadas a través de Internet.

Rangos de Direcciones IP Privadas en IPv4

  • Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 Máscara de subred: 255.0.0.0 Total de direcciones: 16,777,216
  • Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 Máscara de subred: 255.240.0.0 Total de direcciones: 1,048,576
  • Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 Máscara de subred: 255.255.0.0 Total de direcciones: 65,536

Rango de Direcciones IP Privadas en IPv6

Dirección privada: fc00::/7 Incluye direcciones fc00::/8 (reservado para uso futuro) y fd00::/8 (para uso en redes locales).

Direcciones IP Públicas

Las direcciones IP públicas son accesibles desde Internet y son asignadas por la IANA o proveedores de servicios de Internet (ISP). Estas direcciones permiten que los dispositivos en redes locales se comuniquen con otros dispositivos a través de Internet.

Rango de Direcciones IP Públicas en IPv4

Comienza desde 1.0.0.0 hasta 223.255.255.255, excluyendo los rangos reservados para direcciones privadas y direcciones especiales (como las direcciones de loopback y multicast).

Rango de Direcciones IP Públicas en IPv6

Dirección global: Comienza con el prefijo 2000::/3 Este rango incluye la mayor parte del espacio de direcciones IPv6 y está destinado para uso global en Internet.

IPv6

Diseñado para reemplazar a IPv4 debido a la escasez de direcciones IP disponibles en IPv4.

  • Tamaño de Dirección: 128 bits (frente a los 32 bits de IPv4).
  • Número de Direcciones: Aproximadamente 3.4 x 10^38 direcciones únicas, lo que permite una cantidad prácticamente ilimitada de direcciones IP.
  • Formato: Ocho grupos de cuatro dígitos hexadecimales, separados por dos puntos (:). Se pueden omitir ceros a la izquierda y usar :: para representar una secuencia continua de ceros. Ejemplo: 2001:db8::2:1.

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