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CONMUTACIÓN Y ENRUTAMIENTO EN REDES DE DATOS (SCD – 1004)

L.I. KEILA ELENA OCAÑA DROUAILLET Correo: [email protected] Facebook: https://www.facebook.com/L.I.Keila.Ocana

TEMA I DIRECCIONAMIENTO Y ENRUTAMIENTO IP

Tema 1: Direccionamiento IP y Enrutamiento. 1.1 Direccionamiento IP. 1.1.1 Direccionamiento con clase(VLSM). 1.1.2. Direccionamiento sin clase(CIDR). 1.2Enrutamiento estático y dinámico (vector-distancia, de enlace). 1.3. Protocolos de enrutamiento (RIP, EIGRP, OSPF).

COMPETENCIA ESPECÍFICA A DESARROLLAR ❖ Establece un diseño y configuración en redes de datos para satisfacer las necesidades de conectividad y seguridad mediante el análisis de la funcionalidad de los algoritmos y protocolos de enrutamiento.

¿Qué entiendes por direccionamiento IP?

1.1 Direccionamiento IP.

Dirección IP ❑ Etiqueta numérica ❑ Identifica, de manera lógica y jerárquica, a un interfaz de un dispositivo dentro de una red que utilice el protocolo IP (Internet Protocol) ❑ No se debe confundir con la dirección MAC (tarjeta de red)

127.0.0 .1

Dirección IP ❑ La dirección IP puede cambiar muy a menudo por cambios en la red o porque el protocolo DHCP asigne direcciones IP dinámicas. ❑ Los sitios de Internet que necesitan estar permanentemente conectados generalmente tienen una dirección IP fija o IP estática ❑ Los servidores de correo, DNS, FTP públicos y servidores de páginas web necesariamente deben contar con una dirección IP fija o estática, ya que de esta forma se permite su localización en la red.

Dirección IP  ❑ Los equipos de cómputo se conectan entre sí mediante sus respectivas direcciones IP. Sin embargo, a los seres humanos nos es más cómodo utilizar otra notación más fácil de recordar, como los nombres de dominio; la traducción entre unos y otros se resuelve mediante los servidores de nombres de dominio DNS, que a su vez facilita el trabajo en caso de cambio de dirección IP, ya que basta con actualizar la información en el servidor DNS y el resto de las personas no se enterarán, ya que seguirán accediendo por el nombre de dominio.

Direcciones IPv4 •

Direcciones IPv4 ❑ En la expresión de direcciones IPv4 en decimal se separa cada octeto por un carácter único ".". Cada uno de estos octetos puede estar comprendido entre 0 y 255, salvo algunas excepciones. Los ceros iniciales, si los hubiera, se pueden obviar. ❑ Ejemplo de representación 10.128.001.255 o 10.128.1.255

de

dirección

IPv4:

❑ En las primeras etapas del desarrollo del Protocolo de Internet, los administradores de Internet interpretaban las direcciones IP en dos partes, los primeros 8 bits para designar la dirección de red y el resto para individualizar la computadora dentro de la red.

1.1.1 Direccionamiento con clase (VLSM).

1.1.1 Direccionamiento con clase (VLSM). Las máscaras de subred de tamaño variable o VLSM representan otra de las tantas soluciones que se implementaron para evitar el agotamiento de direcciones IP (1987), como la división en subredes (1985), el enrutamiento sin clases CIDR (1993), NAT y las direcciones IP privadas.

EJEMPLO DE CONVERSION ES

Práctica 1 De manera individual elaborar las siguientes conversiones. Adjunto material de práctica.

Direcciones IPv4 ❑ Este método pronto probó ser inadecuado, cuando se comenzaron a agregar nuevas redes a las ya asignadas. En 1981 el direccionamiento internet fue revisado y se introdujo la arquitectura de clases (classful network architecture). ❑ En esta arquitectura 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.

Las direcciones IP se dividen en clases para definir las redes de tamaño pequeño, mediano y grande. Las direcciones Clase A se asignan a las redes de mayor tamaño. Las direcciones Clase B se utilizan para las redes de tamaño medio y las de Clase C para redes pequeñas. El primer paso para determinar qué parte de la dirección identifica la red y qué parte identifica el host es identificar la clase de dirección IP.

CLASE A En una red de clase A, se asigna el primer octeto para identificar la red, reservando los tres últimos octetos (24 bits) para que sean asignados a los hosts, de modo que la cantidad máxima de hosts es 224 - 2 (se excluyen la dirección reservada para broadcast (últimos octetos en 255) y de red (últimos octetos en 0)), es decir, 16.777.214 hosts.

CLASE B En una red de clase B, se asignan los dos primeros octetos para identificar la red, reservando los dos octetos finales (16 bits) para que sean asignados a los hosts, de modo que la cantidad máxima de hosts es 216 - 2, o 65.534 hosts.

CLASE C En una red de clase C, se asignan los tres primeros octetos para identificar la red, reservando el octeto final (8 bits) para que sea asignado a los hosts, de modo que la cantidad máxima de hosts es 28 - 2, ó 254 hosts.

Para adaptarse a redes de distintos tamaños y para ayudar a clasificarlas, las direcciones IP se dividen en grupos llamados clases. Esto se conoce como direccionamiento classful. Cada dirección IP completa de 32 bits se divide en la parte de la red y parte del host. Un bit o una secuencia de bits al inicio de cada dirección determina su clase.

Clase A, Clase B, Clase C, Clase D

Direccionamiento classful

Clase A El primer bit de la dirección Clase A siempre es 0. Con dicho primer bit, que es un 0, el menor número que se puede representar es 00000000, 0 decimal. El valor más alto que se puede representar es 01111111, 127 decimal. Estos números 0 y 127 quedan reservados y no se pueden utilizar como direcciones de red. Cualquier dirección que comience con un valor entre 1 y 126 en el primer octeto es una dirección Clase A.

Localhost La red 127.0.0.0 se reserva para las pruebas de loopback. Los Routers o las máquinas locales pueden utilizar esta dirección para enviar paquetes nuevamente hacia ellos mismos. Por lo tanto, no se puede asignar este número a una red.

Clase B La dirección Clase B se diseñó para cumplir las necesidades de redes de tamaño moderado a grande. Una dirección IP Clase B utiliza los primeros dos de los cuatro octetos para indicar la dirección de la red. Los dos octetos restantes especifican las direcciones del host.

Los primeros dos bits del primer octeto de la dirección Clase B siempre son 10. Los seis bits restantes pueden poblarse con unos o ceros. Por lo tanto, el menor número que puede representarse en una dirección Clase B es 10000000, 128 decimal. El número más alto que puede representarse es 10111111, 191 decimal. Cualquier dirección que comience con un valor entre 128 y 191 en el primer octeto es una dirección Clase B.

Clase C El espacio de direccionamiento Clase C es el que se utiliza más frecuentemente en las clases de direcciones originales. Este espacio de direccionamiento tiene el propósito de admitir redes pequeñas con un máximo de 254 hosts.

Una dirección Clase C comienza con el binario 110. Por lo tanto, el menor número que puede representarse es 11000000, 192 decimal. El número más alto que puede representarse es 11011111, 223 decimal. Si una dirección contiene un número entre 192 y 223 en el primer octeto, es una dirección de Clase C.

Práctica 2 De manera individual identificar las clases de direcciones IP. Adjunto material de práctica.

MASCARA DE SUBRED ❑ La máscara permite distinguir los bits que identifican la red y los que identifican el host de una dirección IP. ❑ Dada la dirección de clase A 10.2.1.2 sabemos que pertenece a la red 10.0.0.0 y el host al que se refiere es el 2.1.2 dentro de la misma. ❑ La máscara se forma poniendo a 1 los bits que identifican la red y a 0 los bits que identifican el host. De esta forma una dirección de clase A tendrá como máscara 255.0.0.0, una de clase B 255.255.0.0 y una de clase C 255.255.255.0.

❑ Los dispositivos de red realizan un AND entre la dirección IP y la máscara para obtener la dirección de red a la que pertenece el host identificado por la dirección IP dada. ❑ Por ejemplo un router necesita saber cuál es la red a la que pertenece la dirección IP del datagrama destino para poder consultar la tabla de encaminamiento y poder enviar el datagrama por la interfaz de salida. Para esto se necesita tener cables directos. ❑ La máscara también puede ser representada de la siguiente forma 10.2.1.2/8 donde el /8 indica que los 8 bits más significativos de máscara están destinados a redes, es decir /8 = 255.0.0.0. Análogamente (/16 = 255.255.0.0) y (/24 = 255.255.255.0).

Mascara de Subred y cantidad de hosts posibles

• El espacio de direcciones de una red puede ser subdividido a su vez creando subredes autónomas separadas. • Un ejemplo de uso es cuando necesitamos agrupar todos los empleados pertenecientes a un departamento de una empresa. En este caso crearíamos una subred que englobara (los equipos de dicha oficina.) las direcciones IP de éstos. • Para conseguirlo hay que reservar bits del campo host para identificar la subred estableciendo a uno los bits de red-subred en la máscara(de subneteo).

• Por ejemplo la dirección 172.16.1.1 con máscara 255.255.255.0 nos indica que los dos primeros octetos identifican la red (por ser una dirección de clase B), el tercer octeto identifica la subred (a 1 los bits en la máscara) y el cuarto identifica el host (a 0 los bits correspondientes dentro de la máscara). • Hay dos direcciones de cada subred que quedan reservadas: aquella que identifica la subred (campo host a 0) y la dirección para realizar broadcast en la subred (todos los bits del campo host en 1).

Práctica 3 De manera individual identificar la mascara de subred por defecto. Adjunto material de práctica.

Cálculo de direcciones IP en ejercicios prácticos.

EJEMPLO CÁLCULO DE DIRECCIONES Ejemplo de diseño de 6 Subredes Dada la siguiente Dirección:

210.10.56.0/24 Encontrar 6 Subredes 1. Identificar la clase de IP 2. Identificar la máscara de red por default 3. Aplicar la formula 2n -2>=Subredes 4. Obtener la máscara de subred 5. Encontrar el número de IP´s disponibles 6. Determinar la cantidad de host disponibles: 2m-2=

IP original= 210.10.56.0 Rango de IP´s = 32 Dirección de subred

Rango IP´s

Broadcast

210.10.56.0

.1-.30

210.10.56.31

210.10.56.32

.33-.62

210.10.56.63

210.10.56.64

.65-.94

210.10.56.95

210.10.56.96

.97-.126

210.10.56.127

210.10.56.128

.129-.158

210.10.56.159

210.10.56.160

.161-190

210.10.56.191

Ejercicios Dada la siguiente dirección IP: 192.168.34.0 Encontrar 10 subredes 1. Identificar la clase de IP 2. Identificar la máscara de red por default 3. Aplicar la formula 2n-2>=Subredes 4. Obtener la máscara de subred 5. Encontrar el número de IP´s disponibles 6. Determinar cantidad de host disponibles: 2m-2

IP original= Rango de IP´s = Dirección de subred

Rango IP´s

Broadcast

¿Qué es el VLSM? Subneteo con redes de mascara variable

PLAN DE SUBNETEO

Dada la siguiente dirección IP: 192.16.0.0/24 Encontrar 7 subredes 1. Identificar la clase de IP: C 2. Identificar la máscara de subred por default: 255.255.255.0 3. Aplicar la formula 2n-2>=Subredes 24-2>=16-2=14 n=4 1. Obtener la máscara de subred: 255.255.255.240=11111111.11111111.11111111.11110000 2. Encontrar el número de IP´s disponibles= 256-240=16 3. Determinar cantidad de host disponibles: 2m-2= 24-2=16-2=14

SUBNETEO

R2 Veracruz 10 host

Tamaulipas 13 host

R1

R3 Tabasco 14 host

R4 Campeche 5 host

IP: 192.16.0.0/28 Rangos de IP: 16 Dirección de subred

Rango IP´s

Broadcast

192.16.0.0

192.16.1.0-192.16.14.0

192.16.15.0

192.16.16.0

192.16.17.0-192.16.30.0

192.16.31.0

192.16.32.0

192.16.33.0-192.16.46.0

192.16.47.0

192.16.48.0

192.16.49.0-192.16.62.0

192.16.63.0

192.16.64.0

192.16.65.0-192.16.78.0

192.16.79.0

192.16.80.0

192.16.81.0-192.16.94.0

192.16.95.0

192.16.96.0

192.16.97.0-192.16.110.0

192.16.111.0

192.16.112.0

192.16.113.0-192.16.126.0

192.16.127.0

Tamaulipas 13 host 172.16.16.0/28 R1 192.16.80.0/30

192.16.32.0/28

172.16.84.0/30

172.16.48.0/28

R2 Veracruz 10 host

172.16.88.0/30

172.16.64.0/29

R3 Tabasco 14 host

R4 Campeche 5 host

192.16.64.0/21 Dirección de subred

Rango IP´s

Broadcast

192.16.64.0

192.16.65.0-192.16.70.0

192.16.71.0

192.16.72.0

192.16.73.0-192.16.78.0

192.16.79.0

192.16.80.0/22 Dirección de subred

Rango IP´s

Broadcast

192.16.80.0

192.16.81.0-172.16.82.0

192.16.83.0

192.16.84.0

192.16.85.0-172.16.86.0

192.16.87.0

192.16.88.0

192.16.89.0-172.16.90.0

192.16.91.0

192.16.92.0

192.16.93.0-172.16.94.0

192.16.95.0

Actividad Dada la siguiente dirección IP: 192.168.1.0/24 Encontrar 6 subredes Identificar la clase de IP: Identificar la máscara de subred por default: Aplicar la formula 2n-2>=Subredes Obtener la máscara de subred: Encontrar el número de IP´s disponibles= Determinar cantidad de host disponibles: 2m-2=

Martínez de la Torre 18 host

2 host

6 host Puebla

192.168.1.0/--Dirección de subred

Rango IP´s

Broadcast

Martínez de la Torre 18 host

2 host

6 host Puebla

Ejercicio clase C ➢ Encuentra la Subred y la dirección de broadcast: ➢ 192.168.0.100 /27 Subred: 192.168.0.96/27 Dirección de broadcast: 192.168.0.127

Ejercicio clase C ¿? Identificar la mascara de subred por default: 255.255.255.0= 11111111.11111111.11111111.00000000 ¿? Obtener la mascara de subred: 11111111.11111111.11111111.11100000= 255.255.255.224 Disponibles ¿? Encontrar el número de IP´s disponibles: 256-224=32 ¿? Determinar cantidad de host disponibles 2m-2: 23-2=8-2=6 Utilizables

IP original= 192.168.0.0/27 Rango de IP´s = 32 Dirección de subred

Rango IP´s

Broadcast

192.168.0.0

192.168.0.1-192.168.0.30

192.168.0.31

192.168.0.32

192.168.0.33-192.168.0.62

192.168.0.63

192.168.0.64

192.168.0.65-192.168.0.94

192.168.0.95

192.168.0.96

192.168.0.97-192.168.0.126

192.168.0.127

192.168.0.128

192.168.0.129-192.168.0.158

192.168.0.159

192.168.0.160

192.168.0.161-192.168.0.190

192.168.0.191

VENTAJAS DEL VLSM ➢ Permite el uso eficaz del espacio de direccionamiento ➢ Permite el uso de varias longitudes de la mascara de subred ➢ Divide un bloque de direcciones en bloques más pequeños ➢ Permite la sumarización de rutas ➢ Proporciona mayor flexibilidad en el diseño de red ➢ Soporta redes empresariales jerárquicas

VLSM Administrar nuestras redes de una manera más eficiente, ya que al dividir una red o subred en subredes más pequeñas cuyas mascaras son diferentes según se adaptan a las necesidades de host por subred se permite que la congestión de red se reduzca de forma significativa dentro de cada segmento y al transmitir datos dentro de un segmento, los dispositivos dentro de ese segmento comparten el ancho de banda total.

Actividad De manera individual investigar los protocolos de enrutamiento (RIP, EIGRP, OSPF). Una vez terminada la actividad guardar el archivo con la siguiente nomenclatura: Inv_Protocolos_Apaterno_Amaterno_Nombre.docx

1.1.2. Direccionamiento sin clase (CIDR).

El direccionamiento interdominio sin clase (CIDR o superred) es una manera de combinar varios rangos de direcciones de clase y formar una única red o ruta. Este método de direccionamiento añade direcciones IP de clase C. Estas direcciones las reparten los proveedores de servicios Internet (ISP) a sus clientes para que éstos las utilicen. Las direcciones CIDR pueden reducir el tamaño de las tablas de direccionamiento y hacer que haya más direcciones IP disponibles en la empresa.

¿Qué es CIDR?

➢ Nuevo esquema de direccionamiento ➢ Más eficiente que sistemas anteriores ➢ Enrutamiento entre dominios pero sin clase ➢ Simplificación de red o subredes en una sola dirección IP

CIRD

Ejercicio de cisco CCNA_ Lab - VLSM 1 Solución

1.2 Enrutamiento estático y dinámico (vector-distancia, de enlace).

Tipos de enrutamiento ➢ Estático

➢ Dinámico

Enrutamiento estático La tabla de enrutamiento estático contiene la ruta que seguirán los paquetes hacia un destino particular, es determinada por el administrador de la red, si tabla la información de la tabla enrutamiento no es correcta, el tráfico se reenviará incorrectamente y posiblemente no llegue al destino.

¿Para qué nos sirve una tabla de enrutamiento estático?

Enrutamiento dinámico Las rutas también pueden determinarse cuando los enrutadores intercambian información de enrutamiento (enrutamiento dinámico). En este tipo de enrutamiento los enrutadores deciden la ruta que seguirán los paquetes hacia un destino sin la intervención del administrador de red. En el enrutamiento dinámico las rutas pueden cambiar para reflejar la topología o el estado de la red.

Ventajas del enrutamiento dinámico

Ejemplo de enrutamiento

R1 10.10.0.1/24 Fa 0/0

10.20.0.1/24 Fa 0/1 TABLA DE ENRUTAMIENTO

IP: 10.10.0.2 Mask: 255.255.255.0 Gateway: 10.10.0.1

IP Red

FastEthernet

Métrica

10.10.0.0/24

Fa 0/0

0

10.20.0.0/24

Fa 0/1

0

IP: 10.20.0.2 Mask: 255.255.255.0 Gateway: 10.10.0.1

1.3. Protocolos de enrutamiento (RIP, EIGRP, OSPF).

Categorías de enrutamiento ➢ IGP: Interior Gateway Protocol ➢ EGP: Exterior Gateway Protocol

IGP: Interior Gateway Protocol El Protocolo de Pasarela Interna o Protocolo de Pasarela Interior, hace referencia a los protocolos usados dentro de un sistema autónomo. Los protocolos de pasarelas interiores se pueden dividir en dos categorías: ➢ Protocolo de encaminamiento Vector-Distancia. ➢ Protocolo de encaminamiento Enlace-Estado.

Protocolo de encaminamiento Vector-Distancia. Este tipo de protocolos calculan las rutas utilizando el algoritmo de Bellman-Ford, se comunica con los demás routers, enviando y recibiendo información sobre las distancias entre ellos. Así, cada enrutador genera una tabla de enrutamiento que usará en el siguiente ciclo de comunicación, en el que los encaminadores intercambiarán los datos de las tablas. El proceso continuará hasta que todas las tablas alcancen unos valores estables.

Este conjunto de protocolos tienen el inconveniente de ser algo lentos, aunque es cierto que son sencillos de manejar y muy adecuados para redes compuestas por pocas máquinas.

Protocolo IGP • RIP • EIGRP • OSPF

RIP Routing Information Protocol Protocolo de información de encaminamiento Utiliza el protocolo UDP y se comunica a través del puerto 520. Tiene la ventaja de ser muy fácil de configurar, aunque para calcular una ruta solamente tiene en cuenta por cuántas máquinas pasará, y no otros aspectos más importantes como puede ser el ancho de banda.

EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol Protocolo de enrutamiento de gateway interior mejorado Es un protocolo de encaminamiento vector distancia avanzado. Las características más relevantes de EIGRP son: 1- Protocolo de transporte confiable (RTP) 2- Actualizaciones Limitadas 3- Algoritmo de actualización por difusión (DUAL) 4- Establecimiento por adyacencias 5- Tablas de vecinos y topología

Los routers EIGRP mantienen información de ruta y topología a disposición en la RAM, para que puedan reaccionar rápidamente ante los cambios. Al igual que OSPF, EIGRP guarda esta información en varias tablas y bases de datos. Las rutas reciben un estado y se pueden rotular para proporcionar información adicional de utilidad.

OSPF Open Shortest Path First Protocolo del camino más corto primero Utiliza el algoritmo de Dijkstra para calcular la ruta más corta posible. Este protocolo es el más utilizado en redes grandes, porque se puede descomponer en otras más pequeñas para facilitar la configuración. Una red OSPF está dividida en grupos lógicos de encaminadores cuya información se puede resumir para el resto de la red. A estos grupos lógicos se los denomina "áreas".

OSPF es uno de los protocolos de enlace-estado más importantes y se basa en las normas de código abierto, lo que significa que muchos fabricantes lo pueden desarrollar y mejorar.

EGP: Exterior Gateway Protocol Es un protocolo estándar usado para intercambiar información de encaminamiento entre sistemas autónomos. Las puertas de enlace o pasarelas EGP solamente pueden retransmitir información de accesibilidad para las redes de su sistema autónomo (AS). La pasarela debe recoger esta información, habitualmente por medio de un Interior Gateway Protocol (IGP), usado para intercambiar información entre pasarelas del mismo AS.

Distancia Administrativa (AD) Origen

Distancia Default

Directamente conectado

0

Ruta estática

1

EIGRP

90

OSPF

110

RIP

120