Redes de Ordenadores – Capa de Red: Redes de Ordenadores - Fundamentos, #4

FICHA PRESENTACIÓN AUTORES:

Alicia Triviño  obtuvo el título de Ingeniera de Telecomunicación e Ingeniera Informática por la Universidad de Málaga en 2002 y 2008 respectivamente. Gracias a una beca predoctoral de cuatro años, alcanzó el título de Doctora por la Universidad de Málaga en 2007. El tema central de la tesis es el encaminamiento en redes inalámbricas multisalto. Actualmente continúa con esta línea de investigación con la que ha publicado múltiples artículos en revistas de impacto y congresos internacionales. También ha realizado estancias de investigación en prestigios centros como Samsung Advanced Institute of Technology  en Corea del Sur (2004), Laboratory of Communications en la Universidad de Coimbra (2007) y France Telecom R&D en Francia (2009). En 2010 se incorpora a la Universidad de Málaga como profesora. Actualmente es contratado doctor acreditada a titular de universidad en el Dpto. de Ingeniería Eléctrica de dicha universidad, donde compagina sus actividades de investigación y de innovación docente.

Fernando Boavida es catedrático del Departamento de Ingeniería Informática de la Universidad de Coimbra (Portugal) e investigador del Centro de Informática y Sistemas de dicha universidad. Tiene una larga experiencia en la enseñanza, investigación e ingeniería dentro de las áreas de informática, redes y protocolos de comunicación, diseño e implementación de redes cableadas, redes móviles y redes de sensores. Es autor de cuatro libros y más de ciento cincuenta artículos científicos publicados en revistas y actas de congresos internacionales. Es miembro del IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) desde 1989. 

Mário Bernardes es Director del Servicio de Gestión de Sistemas e Infraestructuras de Información y Comunicación de la Universidad de Coimbra (Portugal), donde desarrolla actividades de diseño, implementación y administración de redes de ordenadores desde 1990. Tiene una larga experiencia en el campo de la ingeniería, la consultoría y la evaluación de proyectos de sistemas y redes de comunicación. Es autor de dos libros, que se han convertido en libros de referencia en las asignaturas de redes de ordenadores en varias universidades portuguesas.

FICHA PRESENTACIÓN AUTORES:

1. Introducción

1.1  Motivación y ámbito

1.2  Objetivos y enfoque

1.3  Organización del libro

2. Visión general de la capa de red

2.1  El protocolo IP

2.2  Direccionamiento

2.3  Encaminamiento

2.3.1  Principios de encaminamiento

2.3.2  Encaminamiento estático

2.3.3  Encaminamiento dinámico

2.3.4  Arquitectura de encaminamiento de Internet

2.3.5  Encaminamiento y direccionamiento

2.4  Fragmentación y re-ensamblado

2.4.1  Fragmentación de paquetes

2.4.2  Fragmentación de fragmentos

2.4.3  Re-ensamblado de paquetes

2.5  ICMP

2.6  Movilidad

2.7  Seguridad

2.8  Dispositivos a nivel 3

2.8.1  Arquitectura genérica de los routers

2.8.2  Los routers  en la estructura de la red

2.8.3  Dispositivos  dedicados

2.8.4  Paquetes de software  de encaminamiento

2.8.5  Routers versus multi - layer switches

2.8.6  Características clave en la elección de routers

2.9  Conclusión

3. Direccionamiento

3.1  Direccionamiento IPv4

3.1.1  Organización del espacio de direccionamiento

3.1.2   Sub-direccionamiento

3.1.3  Súper-direccionamiento y CIDR

3.1.4  Resolución de direcciones IP en direcciones físicas

3.1.5  Asignación de direcciones en una LAN

3.1.6  Traducción de direcciones de red

3.2  Direccionamiento IPv6

3.2.1  Principales diferencias en relación al IPv4

3.2.2  Tipos y representación de direcciones IPv6

3.2.3  Soporte y configuración de IPv6

3.2.3.1  Configuración sin registro de estado

3.2.3.2  Configuración con registro de estado

3.3  Obtención de direcciones IP

3.4  Conclusión

4. Conclusión

4.1   Resumen

4.2   Siguientes temáticas

Anexo – Ejercicios

A.1   Preguntas

A.2   Direccionamiento IPv4

A.2.1  Sub-direccionamiento y máscaras de sub-red

Ejercicio Propuesto 1

A.2.2   Planes de direccionamiento

Ejercicio Propuesto 2

A.3   DHCP

A.3.1   Visión general de DHCP

A.3.2   Configuración de routers como servidores de DHCP

Ejercicio Propuesto 3

A.3.3   Opciones de DHCP

Ejercicio Propuesto 4

A.3.4   Periodo de validez y asignación estática de direcciones

Ejercicio Propuesto 5

A.3.5   Estado y depuración de DHCP

Ejercicio Propuesto 6

A.4   NAT

A.4.1   Visión general del NAT

A.4.2   Configuración básica del NAT

Ejercicio Propuesto 7

A.4.3   Asignación estática y dinámica de direcciones

Ejercicio Propuesto 8

A.4.4   NAT con direcciones públicas del cliente

Ejercicio Propuesto 9

A.4.5   Información de estado y depuración

Ejercicio Propuesto 10

A.5   Encaminamiento estático

A.5.1   Necesidad de configuración de rutas

Ejercicio Propuesto 11

A.5.2   Tabla de encaminamiento

Ejercicio Propuesto 12

A.5.3   Definición de rutas estáticas

Ejercicio Propuesto 13

A.5.4   Rutas por defecto

Ejercicio Propuesto 14

Lista de siglas/acrónimos

Bibliografía

1. Introducción

Hay dos aspectos que son cruciales para la comunicación: cómo se identifican/localizan los sistemas conectados a la red y cómo se encaminan las unidades de datos desde un origen a un destino. En la arquitectura TCP/IP estos aspectos se abordan en la capa de red, que es una capa relevante dentro de esta arquitectura. Así pues, es esta capa la que asegura que todos los puntos de conexión a la red se identifican unívocamente y que es posible determinar las rutas a todos los destinos. Podemos afirmar, por lo tanto, que la capa de red garantiza la conectividad global. Este libro está dedicado a la descripción de esta capa.

En este capítulo introductorio se comienza detallando la motivación y el ámbito de este libro. Luego se explican los objetivos, el enfoque utilizado para alcanzarlos y se identifica el público al que el libro se destina. Finalmente, se describe la organización del libro, presentando cada uno de sus capítulos así como la relación con otros libros de la serie Redes de ordenadores.

1.1  Motivación y ámbito

¿Qué es el sub-direccionamiento y el súper-direccionamiento? ¿Para qué y cuándo se utiliza la traducción de direcciones de red (NAT)? ¿Cómo se hace la traducción de direcciones de red en direcciones físicas? ¿Cuáles son las diferencias entre IPv4 e IPv6? ¿Cómo se obtienen las direcciones de IP? ¿Cómo se determinan las rutas entre el origen y el destino de los paquetes? ¿Qué es el encaminamiento dinámico? ¿Cuál es la arquitectura de encaminamiento de Internet? ¿Cómo se conectan los dispositivos móviles a la red? ¿Qué mecanismos de seguridad existen en la capa de red? ¿Cómo funcionan los routers? ¿Qué características deben tenerse en cuenta a la hora de elegir un router? La respuesta a estas y otras cuestiones se presenta en este libro.

Internet está formado por un gran número de redes interconectadas. Esa interconexión se realiza en la capa de red (véase la arquitectura TCP/IP en el segundo libro de la presente serie, titulado Redes de ordenadores – Aspectos arquitecturales). En este libro se presenta una visión general de la capa de red, cuyo conocimiento es esencial para permitir la implementación, operación y gestión de redes TCP/IP. En él se abordarán aspectos clave de esta capa, como son el direccionamiento y el encaminamiento, fundamentales para la identificación de los sistemas y su localización en la red, y también para la determinación de las rutas entre los sistemas conectados a Internet. Además de estos aspectos, el libro también incluye información sobre la fragmentación y re-ensamblado de paquetes, el control de la capa de red, la movilidad, la seguridad y los dispositivos cuyas funciones se implementan en esta capa.

1.2  Objetivos y enfoque

El objetivo central de este libro es introducir al lector en los aspectos fundamentales de la capa de red de la arquitectura TCP/IP. En el nivel más bajo de la arquitectura TCP/IP está la capa de acceso a la red, también llamada la capa de enlace. Encima de esta capa es donde se encuentra la capa de red, que se ocupa del direccionamiento de los sistemas conectados a la red y del encaminamiento de los paquetes entre los sistemas de origen y de destino. Así pues, en términos generales podemos afirmar que la capa de red garantiza la conectividad entre sistemas conectados a Internet. El conocimiento de las principales características, mecanismos, protocolos y dispositivos de esta capa es, por lo tanto, fundamental, ya que es una capa esencial para el funcionamiento de Internet.

El enfoque utilizado en el libro se basa en dos pilares: un componente teórico y un componente práctico. En primer lugar, se explican los conceptos con la profundidad necesaria para su compresión, de manera que el lector perciba los problemas y sus respectivas soluciones. En segundo lugar, se presentan varios ejercicios, organizados en preguntas de revisión y en problemas teórico-prácticos. En general, se incluyen problemas resueltos y problemas para que el lector los realice de forma autónoma. Los objetivos de los primeros son los de facilitar el auto-estudio y posibilitar la resolución de los siguientes problemas propuestos.

Teniendo en cuenta los aspectos mencionados anteriormente, se pueden identificar diferentes lectores interesados en el presente documento. Este libro puede ser útil para los profesores y los estudiantes en los cursos de primer y segundo ciclos del plan Bolonia en el área de redes de ordenadores y/o redes de telecomunicaciones. El libro también es apropiado para los profesionales con responsabilidades en la instalación y administración de redes informáticas en empresas pequeñas, medianas y grandes, en los operadores de telecomunicaciones, en proveedores de servicios IP o bien en la administración pública.

1.3  Organización del libro

Además del capítulo 1, donde se presentan las motivaciones, el ámbito, los objetivos y el público destinatario, el libro consta de dos capítulos principales que tratan de aspectos fundamentales de la capa de red junto