Direcciones IP y subredes

Si tenemos dos redes, una clase C y otra clase A, cada una con dos host, conectadas a través de un router.

   192.168.1.3 10.1.1.3

----------------- ----------------

| | | |

| PC | | |

| | |             |

----------------- ----------------

                

   192.168.1.2 10.1.1.2

----------------- ----------------

| | | |

| PC  |      |              |

|             | | |

----------------- ----------------

Tabla del router

----------------

-192.168.1.0

-10.10.0.0

Cada dispositivo conectado a la red no puede tener como número de host el 0. La tabla del router contiene solamente las direcciones de red, y ninguna informacion acerca de los host.

Direccionamiento de los host:

   192   .   168   .    1    .     X

1100 0000.1010 1000.0000 0001.[---- ----]

                               0000 0000  =  reservado:red

                               1111 1111  =  reservado:difusión

                                [1;254]   =  disponible

Vemos en el cuadro anterior que para una dirección IP clase C se pueden asignar direcciones desde el 0 (00000000) hasta el 255 (11111111). Sin embargo, el 255 (11111111) es una dirección de difusión (broadcast) hacia toda la red, y el valor 0 significa "esta red en sí misma".
Si tuvieramos una red con la dirección IP clase B (172.16.0.0), podríamos tener 65.535 hosts. Si bien en cierto que una IP clase B permite la conexion de 655.35 host  el esquema de conexion anterior es impracticable Dado el enorme dominio de coliciones que resulta.  `por lo tanto a fines  de nombrar eficiencia es necesario dividir esta enorme red en sub redes . 

La solucion al problema anterior es dividir la RED en subredes. En el ejemplo anterior la red se dividio en 4 subredes. La red 172.16.0.0 se dividio en 4 subredes  la 172.16.1.0, 172.16.2.0, 172.16.3.0 y la 172.16.4.0 de esta forma el router determina la direccion de destino usando la direccion de la subred limitando por lo tanto  la cantidad de trafico en los otros segmentos de la red.

  Sin  embargo si organizamos la  red de esa manera el router seguira usando los primeros 16 bits para direcionar la red y los siguientes 16 bits para direccionar los host . Un metodo indicar el router la direccion da la subred  esto se consigue mediante la utilizacion de la mascara de subred . 

  

Máscaras de subred

A fines de poder definir subredes, se utiliza la máscara de subred. La misma está constituida también por 32 bit agrupados en cuatro grupos de 8 bits.
Todas las posiciones ocupadas por 1's en la máscara de subred determinan la sección de red, y la ocupada por ceros indica los hosts. Por ejemplo:


 11111111.11111111 . 00000000.00000000
\                 / \                 /
 -----------------   -----------------
       RED               HOST

Para obtener la dirección de la subred, se debe realizar la operación AND (Y) entre la dirección IP y la máscara de subred.


Ejemplo 1:

IP      = 10101100.00010000.00000010.00010001 (172.16.2.17)
Máscara = 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0)
Subred  = 10101100.00010000.00000000.00000000 (172.16.0.0)

Ejemplo 2:

IP      = 10101100.00010000.00000010.00010001 (172.16.2.17)
Máscara = 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0)
Subred  = 10101100.00010000.00000010.00000000 (172.16.2.0)

Ejemplo 3:

IP      = 10101100.00010000.00000010.00010001 (172.16.2.17)
Máscara = 11111111.11111111.11111111.11110000 (255.255.255.240)
Subred  = 10101100.00010000.00000010.00010000 (172.16.2.16)

Completar:

__________________________________________________________
|IP           | Máscara de subred  |  Clase   |  Subred  |
|-------------|--------------------|----------|----------|
|172.16.5 .33 | 255.255.255. 0     |    B     |172.16.5.0|
| 10.9 .15.3  | 255.255. 0 . 0     |    A     | 10. 9.0.0|
|199.17.23.44 | 255.255. 0 . 0     |    C     |199.17.0.0|
|-------------|--------------------|----------|----------|

Determinación del rango de host para cada subred

El rango de host para cada subred se obtiene realizando la diferencia entre la dirección de difusión (Broadcast) de la red y la dirección de la subred propiamente dicha.

IP      = 10101100.00010000.00000010.00010001 (172.16.2.17)
Máscara = 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.240)

Subred  = 10101100.00010000.00000010.00000000 (172.16.2.16)
Broadcast=10101100.00010000.00000010.11111111 (172.16.2.255)

 172.16.2.1-->172.16.2.254



Resolver:
Indicar la dirección de subred y el rango de host para la dirección IP 172.16.2.17 y la máscara de subred 255.255.255.240

IP       = 10101100.00010000.00000010.00010001 (172.16.2.17)
Máscara  = 11111111.11111111.11111111.11110000 (255.255.255.240)

Subred   = 10101100.00010000.00000010.00010000 (172.16.2.16)
Broadcast= 10101100.00010000.00000010.00011111 (172.16.2.31)
Rango    = 172.16.2.17 ---> 172.16.2.30

\_________________________/
      Rango de subred

Ejercicio 1:

ip = 203.210.10.60    11001011.11010010.00001010.00111100
mr = 255.255.255.248  11111111.11111111.11111111.11111000

sub=                  11001011.11010010.00001010.00111000 203.200.10.56
max=                 11001011.11010010.00001010.00111111 203.200.10.63
rango=[203.200.10.57;203.200.10.62] 
Clase= c


Ejercicio 2

ip = 172.16.12.54          10101100.00010000.00001100.00110110
mr = 255.255.255.240       11111111.11111111.11111111.11110000

subred:                    10101100.00010000.00001100.00110000 172.16.12.48
max:                       10101100.00010000.00001100.00111111 172.16.12.63
rango= [172.16.12.49 - 172.16.12.62]

¿cuales de las siguientes direcciones de host son validos en la misma subred?
172.16.12.64 no valido
172.16.12.57 valido
172.16.12.49 valido
172.16.12.48 no valido
172.16.12.63 no valido
172.16.12.45 no valido

     Hub, Switch y Router

Hub (concentrador) 

El hub es el dispositivo de conexión más básico. Funciona en la capa 1 (física) del modelo OSI. Es utilizado en redes locales con un numero muy limitado de maquinas. No es mas que una toma múltiple RJ45 que amplifica las señales de red. Permite conectar entre sí varios equipos retransmitiendo los paquetes de datos desde cualquiera de ellos hacia todos los demás. Ha dejado de utilizarse debido a la gran cantidad de comisiones y trafico de red que producen, ya que los datos son enviados a todos los dispositivos conectados sin discriminar a que destino corresponde cada uno de ellos. Esto ocasiona una reducción del ancho de banda.

Para armar una red utilizando un hub deberán conectarse los host al hub mediante cable UTP y conectores RJ45. Todas las computadoras se conectan al hub en cualquier boca. La conexión es en forma radial.

Dado que este dispositivo opera en la capa 1 del modelo OSI deberá configurarse manualmente el protocolo IP. A cada maquina deberá asignarse una dirección IP distinta en forma manual. Por ejemplo: 192.68.5.10,192.68.5.11, etc. La máscara de red deberá ser la misma para todas las maquinas: 255.255.255.0. Es decir, le asignamos a cada maquina una dirección IP clase C. En este caso todas las maquinas están conectadas a la red 5.

Switch

Hub

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Switch

La principal diferencia entre un hub y un switch es que este ultimo analiza el trafico de información y recuerda en que boca se encuentra cada dispositivo. Además, los switches trabajan en modo full duplex, es decir, que permiten la simultaneidad de envío y recepción. De esta manera, se evita la colisión de paquetes y a la vez se implementa la velocidad de transferencia.

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El switch mantiene en memoria una tabla que es la que asocia las bocas RJ45 y las direcciones MAC. Recordemos que las MAC (Media Access Control) consisten en un número asociado en forma inequívoca a cada placa de red. Una de las direcciones MAC tiene 48 bits y se expresa mediante números hexadecimales. Ejemplos: 

00.26.18.BE.37.EC

00.26.18.BE.36.C9

00.26.18.BE.31.A6

00.50.56.C0.00.08

20.CF.30.CB.EA.79

También es conocida como dirección física y están escritas directamente en forma binaria en la placa de red en el momento de su fabricación. 

El switch, en vez de mandar los datos a todas las pcs, como lo hace el hub, consulta una tabla de direcciones y lo manda al host que corresponda 

El switch agrega registros a su tabla dinámica a medida que los equipos de red le envían información. La manera en que van completando esta tabla es mediante el protocolo ARP(Adress Rosolution Protocol) que antecede cualquier transferencia de información en las redes modernas.

Existen algunas situaciones en la que un switch envía un paquete a mas de una boca. Esto sucede con los paquetes broadcast cuando un switch recibe uno de esos no consulta su tabla dinámica sino que simplemente lo repite por todas las bocas. Por ejemplo: cuando un paquete A quiere enviar un paquete al equipo B en primer lugar emite un paquete de tipo broadcast consultando la dirección MAC. El switch agrega en ese momento una entrada a su tabla dinámica para vincular la dirección MAC con la boca a la que está conectado. Debido a que se trata de un paquete broadcast será transmitido a todas las bocas, pero solamente el equipo A responderá a B, por lo tanto el broadcast ira directamente a la boca donde esta conectado B. En definitiva no es recomendable emplear hubs en redes modernas, principalmente por la reducción de la velocidad de transferencia que este implica. En su reemplazo es aconsejable utilizar un switch 

                                  HUB                                                                Switch

Modelo osi         Capa fisica                                            Capa de enlace de datos (2)

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Conexión red|     Conecta varios host dependiendo          Conecta varios host depen-

                                                                                                   diendo de la densidad de                       

                                                                                                    puertos   

                                    de la densidad de puerto      

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Modo de trabajo               Broadcast                                                    Multicast             

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Direccionamiento             No tiene                                               Fisico a traves de MAC

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Seguridad                            NO                                                         SI

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Administracion                     NO                                                         SI

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Uso de ancho de          Comparte el ancho de banda           Dedica el ancho de banda 

     banda                                      entre todos los puertos                     a cada puerto

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Cant. de dominios         Unico dominio de colision               Un dominio de colision para

de colicion                                                                               cada puerto

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Cant. de dominios         Unico dominio de broadcast             Unico dominio de broadcast

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Como trabaja un switch

El switch arma una tabla de direcciones MAC que esta formada basicamente por dos elementos: el numero de puerto donde esta conectado el host y asociada a el la direccion MAC del host conectado a ese puerto del switch. Para analizar su funcionamiento tenemos varias posibilidades.

Cuando se envia un mensaje desde uno de los host de la red el switch verifica si la MAC de destino esta en la tabla, luego puede ocurrir lo siguiente: si la dirección mac de destino esta en la tabla, el switch establece una conexión temporal entre el puerto de origen del emisor y el de destino del receptor. Este circuito proporciona un canal dedicado mediante el cual los dos host involucrados se comunican directamente. El resto de los host de la red conectados al switch no comparten el ancho de banda de este canal, no reciben los mensajes que estan incluidos en ellos

Es importante recordar que el switch dedica el ancho de banda por puerto.
Las principales funciones del switch son:
1)aislar el trafico entre los segmentos ( dominio de colisiòn). Dicha segmentacion permite que varios usuarios envien informacion al mismo tiempo a traves de los distintos segmentos sin causar demoras en la red.
2) Obtener un ancha de banda indicado por usuario crean dominios de condicion mas pequeños. Cada host recibe acceso al ancho de banda completo y no tiene que competir por la disponibilidad del ancho de banda.
3) El switch consentre la conectivilidad convirtiendo la transmision de datos en un proceso mas eficiente.
4) Conmutacion y tablas MAC. para conmutar con eficiencia los datos entre distintas interfaces el switch mantiene una tabla de decisiones. Cuando un dato llega al switch se asocia la direccion MAC de la estacion emisora con la interfaz en la cual se recibio.

Concepto de latencia: se define como el tiempo que tarda la informacion en hacer el recorrido dede el origen hasta el destino. Las personas que juegan en red por internet entienden este concepto a la perfeccion ya que los juegos ofrecidos en servidores alojados en internet presenten una columna con este dato

El router

El router es un dispositivo que se diferencia del resto por tener la capacidad de interconectar las redes internas y externas. Internamente un router esta constituido por un microprocesador, memorias, bus de sistema, y distintas interfaces de entrada y salida similar a la arquitectura de una pc convencional.

Estructura interna de un router

 

"El router trabaja en la cpaa de red del modelo osi. En esta capa  se trabaja con los paquetes de datos dentro del proceso de encapsulacion. Aqui encontramos el encabezado  IP, tanto la direccion ip de origen como la de destino compuestas ambas por 4 bytes o 32 bits. esta capa se vincula mas al software que al hardware, dado que se necesita d eun sistema opertaivo desde el cual volvar estas direccines en los ouestis de trabajo, sevidores,m o dispositifvos de red

El router como cada dispositivo de una red, tiene responsabilidades y la principal es dirigir los paquetes destinados tnato a las redes internas como a las externas. Este dispositivo cumple con las siguientes tareas:
1)Aprende de las redes internas y las externas: el router es un dispositivo que actua e interactua con otros routers
2) Arma la tabla de enrutamiento donde guarda las redes que tiene conectadas y aprendidas de otros routers
3)determina la mejor ruta utilizando su tabla de enrutamiento para determinar la mejor ruta para enviar el paquete. Cuando recibe un paquete lo que le importa y examina es la IP de destino buscando una coincidencia con una direccion de red en su tabla de enrutamiento; cuando la encuentran encapsulan el paquete IP y lo envia a la capa superior.
El router puede actuar como dhcp server, recordamos que els protocolo de configuracion dinamica de host, es un protocolo de red que permite a los clientes de una red IP obtener sus parametros de configuracion automaticamente. Se trata de un protocolo de tipo cliente-servidor, en el que gneeralmente un servidor posee una lista de direcciones IP dinaminas y las va asignando a los clientes conforme estas van estarndo libres, sabiendo en todo momento quien ha estado a disposicion de esa IP, cuanto tiempo la ha tenido y a quien se la ha asignado despues. Cuando el router funciona como dhcp adjudica direcciones IP alos puedtos de trabajo y dispositivos conectadosa ala  red para suy uso prsonal poruqe la entrega de up se efectua en concepto de alquiler por un tiempo determinado; finalizado ete periodo queda otra vez a disposicion
El router tambien funciona como servidor DNS, recordemos que es el sistema de nombre de dominios (dinamic name system)que es el sistema que asocia el nombre de un dominio con una direccion IP. En realidad se denomina de esta manera tanto a a la base de datos como al protocolo urilizado para acceder a ella

Redes Wi Fi

En las redes cableadas las señales eléctricas se transmiten a lo largo del cable. En las redes inalámbricas (sin cable) la información se transmite a través de señales de radio frecuencia que son producidas a partir de señales eléctricas y se transmiten por el aire en forma de ondas de radio. Es decir, existe una comunicación entre un emisor y un receptor. Así como cada emisora de radio transmite una determinada frecuencia.

Los equipos wi fi (Wireless Fidelity) utilizan 2 bandas de frecuencia que son libres. Esto tiene la ventaja de que no se necesita ningún permiso para usar una en los equipos. Pero tiene la desventaja de que algunos otros dispositivos usan las mismas bandas, entre ellos los telefonos inalambricos y los hornos de micro ondas 

Router Wi Fi

Placa de red wi fi pci

Placa de red wi fi USB

El instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos de EE.UU definio la norma IEEE 802.11 que utiliza las bandas de 2.4 Ghz y 5.0 Ghz para las comunicaciones de datos. A su vez, cada estandar está compuesto por variaciones. Cada una se identifica con el agregado de una letra minúscula al final de cada variación. Así tenemos la 802.11a, 802.11b, 802.11c. Cada variación define un área de operación del protocolo. Nos interesan en  especial las que definen la transmisión por el aire ya que son las que influyen directamente sobre la velocidad de transmisión que se obtiene el alcance que permite. Los parámetros que definen de manera práctica a una norma son la frecuencia a la que transmite, el ancho de banda que permite y su alcance. El ancho de banda se comunica con los valores óptimos, pero en realidad la velocidad que utilizamos es menor. El alcance tiene 2 valores: uno para interiores, y otro para exteriores. El de interior es menor, ya que se cuenta con la interferencia que producen las paredes, pisos y techos 

Protocolo	Frecuencia	Ancho de Banda	Interior	Exterior
802.11	2.4 Ghz	2 Mbit/seg	20 m	100 m
802.11 a	5.0 Ghz	54 Mbit/seg	35 m	120 m
802.11 b	2,4 Ghz	11 Mbit/seg	38 m	140 m
802.11 G	2,4 Ghz	54 Mbit/seg	38 m	140 m
802.11 N	2,4 y 5.0 Ghz	248 Mbit/seg	70 m	250 m

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En una red cableada todos los equipos comparten la misma red (hablando en lenguaje TCP/IP). Cuando se arma una red inalámbrica los equipos conectados de esta forma también estarán en la misma subred y si ya teníamos una red cableada vamos a tener 2 subredes.

Para enlazar las subredes se usan los routers inalámbricos. Un router inalambrico normal permite conectar la red inalambrica con hasta 4 hosts en forma cableada 

Otro componente de la red es la placa de red inalambrica con que deberá contar cada host. En la maypría de las notebook y netbook viene incorporada en el equipo, si no debemos colocar una placa de red usb. Si queremos conectar las pc de escritorio debemos utilizar una placa de red inalambrica con conexión PCI.

Placa de red USB

Placa de red PCI

Actualmente los router y placas de red disponibles en el mercado son mayoritariamente norma n o norma G. Si usamos una placa de red norma G conectada a un router norma N existirá transmisión y recepción de datos pero el ancho de banda será limitado por la norma G es decir que antes de montar una red debemos tener en cuenta a que la norma (comp). La mayoría de los routers soportan ambas normas. 

Configuración de un router inalambrico 

Existen muchos modelos de routers en un mercado pero todos comparten semejanzas que veremos. Lo primero que debemos tener en cuenta es que antes de pensar en la red inalambrica del router tenemos que configurarla  Esto lo hacemos mediante la red cableada  y por eso debemos tener a mano un cable de red para conectar nuestra PC al router. Existen 2 formas basicas para configurar el router:

A_ Con el CD de instalacion.

B_Con la guiada de instalacion impresa que provee el fabricante.

Al menos uno de estos elementos deberia estar dentro de la caja del router o disponible en el sitio del proveedor. Si bien la instalacion desde el CD es mas sencilla en algunos casos no permiten la configuracion profunda del router.

 La instalacion del router sin el CD se realiza a travez de un servidor web que se ejecuta en el router. No hace falta ninguna configuracion adicional en el PC. Dado que el router esta configurado para asignar direcciones IP dinaminas a los equipos que se conecten a el.

De manera predeterminada los routers reservan para ellos la direccion IP 192.168.1.1 (Esto sucede en la mayoria de los routers pero convienen tener estos datos de la documentacion de cada modelo de router ) que es la direccion que debemos colocar en nuestro navegador para acceder a la pagina de configuración del router. 

Antes de llegar a la pagina de configuración se presentara una ventana que nos pedira autenticarnos. Esto es una medida de seguridad del router, por lo que en la guia de instalacion se especifica los datos que debemos utilizar. Por ejemplo: En los routers linksys el nombre de usuario se deja en blanco y como contraseña debemos colocar "admin". En caso de que querramos usar un router que se habia configurado con anterioridad y del que desconocemos estos datos deberemos efectuar la puesta a 0 oprimiendo el boton de reset que todos los routers tienen. De esta forma el router quedara con la configuracion de fabrica.  

Resumiendo los datos generales que vamos a necesitar para configurar exitosamente el router son:

-Direccion IP del router: Tenemos que consultar la configuracion del router donde se aclara este dato.De manera predeterminada muchos utilizan la direccion 192.168.1.1 

-Datos de autenticacion: La mayoria de los routers requieren el uso de un nombre de usuario y una contraseña para conectarse a la pagina web de configuracion. Podemos encontrar este dato en la documentacion del router.

-Tipo de acceso a internet  (Internet Configuration type): Para los routers que van a estar en conexion directa al enlace con internet debemos conocer como esta configurado.

Modo de red inalambrica (Wireless Network Mode): determina la compatibilidad que va a soportar el router entre los distintos estandares 802.11. La regla es sencilla primero debemos fijarnos en la version que soporta cada equipo que tenemos. Si todos nuestros equipos trabajan en el mismo estandar debemos seleccionar el que corresponda, por ejemplo: 802.11b only, 802.11g only, 802.11n only. Si tenemos equipos de 2 modos y queremos la mayor compatibilidad posible seleccionamos el modo Mixet. El modo disable es cuando queremos desabilitar la red inalambrica.

-Nombre de la red inalambrica: Es el nombre que identifica a nuestra red.  

Seguridad en las redes inalambricas

 Las redes wifi utilizan como medio de transmision las ondas de radio que se propagan por el aire, por lo que, cuando encendemos el router cualquiera puede conectarse a nuestra red asi funcionan los hotspot que son lugares publicos donde existe un router wifi a los cuales nos podemos conectar libremente. Son comunes en los hoteles , Aeropuertos , cafeterias , e incluso en algunas plazas publicas. El acceso a esta red es gratis en algunos casos y cualquiera que se encuentre en el rango de la red puede conectarse. Los routers cuentan con mecanismos que nos permiten controlar el acceso a nuestra red wifi. De manera predeterminada el router tiene acceso libre, si es la primera vez que vamos a conectarnos a una red wifi resulta conveniente dejarlo asi para probar si podemos conectarnos. Establecer un enlace a una red wifi es mucho mas complicado que a una red cableada. Por eso es aconsejable probar primero conectarnos con el router con la conexion mas sencilla posible, sin mecanismo de seguridad. Cuando ya hemos establecido una conexion a router, hemos sido capaces de navegar con la red e incluso por internet ( si tuvieramos una conexion activa) recien entonces podemos conectarnos de nuevo al router y restringir el acceso.