IPv4

Escrito por: Katie Cruz

Descripción

La necesidad de las direcciones IP surge porque varios investigadores intentaban buscar una forma de compartir información de una manera más eficiente. El propósito de una IP es proveer una dirección única a cada sistema para asegurar que los dispositivos se puedan identificar una a otro.

El protocolo de internet (IP) y el protocolo de transmisión (TCP), fueron desarrollados por Vinton Cerf como parte de un proyecto dirigido por Robert Kahn y fue patrocinado por ARPA (Agencia de Programas Avanzados de Investigación).

IPv4 es la cuarta versión del protocolo de internet y constituye la primera versión de IP que es implementada de forma extensiva. Es el estándar actual de Internet para identificar los dispositivos que se conectan a esta red, además es principal protocolo utilizado en el nivel de Red de Modelo TCP/IP para el internet.

Es uno de los protocolos más importantes para el funcionamiento del Internet y fue implementado en ARPANET en 1983. Es el protocolo que más enrutamientos de datos a pesar de que hace doce años se lanzó su sucesor IPv6. Fue descrito inicialmente en el RFC 791 elaborado por la Fuerza de Trabajo en Ingeniería de Internet en septiembre de 1981.

IPv4 es un protocolo orientado hacia datos que se utilizan para la comunicación de redes a través de interrupciones de paquetes. Tiene las siguientes características:

  • Es un protocolode servicio de diagramas no fiables
  • No proporciona garantía en la entrega de los datos
  • No proporciona garantías sobre la corrección de los datos.
  • Puede resultar en paquetes duplicados o en desorden

Estos problemas terminan solucionándose en el nivel superior del modelo TCP/IP, a través de TCP O UDP.

Relación con el modelo OSI

El Open Systems Interconnection Model, fue creado por la Organización Internacional para la Normalización como un modelo de referencia para el establecimiento de una comunicación abierta en distintos sistemas técnicos, el protocolo OSI es el resultado de un intento de normalización y como marco conceptual, ofrece varios fundamentos de diseño para normas de comunicación no privativas.  El modelo OSI está compuesto de siete niveles de proceso, mediante el cual los datos se empaquetan y se transmiten desde una aplicación emisora, viajando a través de medios físicos hasta llegar a una aplicación receptora.

Capa 7: Aplicación, proporciona los servicios utilizados por las aplicaciones para que los usuarios se comuniquen a través de la red. Es el nivel más cercano al usuario. Además, establece la conexión para los otros niveles y prepara las funciones para las aplicaciones.

Capa 6: Presentación, define el formato de los datos que se van a intercambiar entre las aplicaciones, ofreciendo varios servicios para la transformación de datos y transportándolos de manera local.

Capa 5: Sesión, proporciona los mecanismos para controlar el diálogo entre las aplicaciones de los sistemas finales: abre, mantiene y cierra la sesión entre dos sistemas. Para controlar la comunicación se necesitan unos datos adicionales que se deben añadir a los datos del correo electrónico transmitidos a través del encabezado de la sesión. La mayoría de los protocolos de aplicación actuales como SMTP o FTP se ocupan ellos mismos de las sesiones o, como HTTP, son protocolos sin estado.

Capa 4: Transporte, permite intercambiar datos entre sistemas finales, dividiendo el mensaje en varios fragmentos. El servicio de transporte puede ser orientado o no orientado a conexión, tomando en cuenta la unidad de transferencia máxima (MTU). En ello entran en juego protocolos de red estandarizados como TCP o UDP. También, se definen los puertos a través de los cuales las aplicaciones pueden dirigirse al sistema de destino.

Capa 3: Red, se encarga de definir el camino que seguirán los datos desde el origen hasta su destino a través de una o más redes conectadas mediante dispositivos de enrutamiento (router). En esta capa los sistemas informáticos recurren a normas de Internet como IP, ICMP, X.25, RIP u OSPF.

Capa 2: Enlace de datos, se ocupa del direccionamiento físico dentro de cualquier topología de red, esta capa nos permite activar, mantener y deshabilitar la conexión. El acceso al medio está regulado por protocolos como Ethernet o PPP, además de la notificación de errores, eliminación de errores y control del flujo de datos que se encargan de evitar que se produzcan errores de comunicación.

Capa 1: Física, en esta capa se efectúa la transformación de los bits de un paquete de datos en una señal física adecuada para un medio de transmisión controla las señales por donde viajaran los datos (cable de par trenzado, fibra óptica, radio frecuencia). La interfaz para el medio de transmisión se define por medio de protocolos o normas como DSL, ISDN, Bluetooth.

Relación con el modelo TCP/IP

Es un conjunto de protocolos que hacen posible la comunicación entre los ordenadores pertenecientes a una red, significa Protocolo de control de transmisión/ Protocolo de internet.

De cierta manera, representa todas las reglas de comunicación para el Internet y se basa en las direcciones IP. Debido a que estos protocolos fueron originalmente creados para fines de uso militar, su diseño cumple cierta cantidad de criterios, entre ellos, dividir los mensajes en paquetes, usar sistemas de direcciones, enrutar datos por la red y detectar errores en las transmisiones de datos.

Capa 4: Aplicación, maneja aspectos de representación, codificación y control de diálogo. Esta capa es muy similar a las capas 5, 6 y 7 del modelo OSI

Capa 3: Capa de transporte, la capa de transporte TCP/IP garantiza que los paquetes lleguen en secuencia y sin errores, al intercambiar la confirmación de la recepción de los datos y retransmitir los paquetes perdidos. Este tipo de comunicación se conoce como transmisión de punto a punto.

Capa 2: Internet, acepta y transfiere paquetes para la red. Esta capa incluye el potente Protocolo de Internet (IP), el protocolo de resolución de direcciones (ARP) y el protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP), esta capa es muy similar a la capa 3 del modelo OSI.
Capa 1: Física, especifica las características del hardware que se utilizará para la red. Por ejemplo, la capa de red física especifica las características físicas del medio de comunicaciones. Es muy similar a las capas 1 y capas 2 de modelo OSI

Direccionamiento IP

Las direcciones del nivel de red en Internet pueden representarse de manera simbólica o numérica. Una dirección simbólica es por ejemplo www. pntic.mec.es Una dirección numérica se representa por cuatro campos separados por puntos, como 193.144.238.1, los cuales no pueden superar el valor 255 (11111111 en binario). La correspondencia entre direcciones simbólicas y numéricas las realiza el DNS (Domain Name System).

Estructura

La estructura y funcionamiento de IPv4 está descrito en la publicación RFC 791 (septiembre de 1981) de la IETF, en reemplazo de la definición anterior (RFC 760 de enero 1980).

IPv4 utiliza direcciones IP de 32 bits (4 bytes), lo cual limita la cantidad de direcciones a 4.294.967.296 (2 elevado a 32). La escasez de direcciones hizo que se lanzara el sucesor de IPv6 en el 2006. La cantidad de direcciones IPv4 se terminaron el 3 de febrero de 2011, luego de haber sido esto retrasado empleando varios métodos como Classful network, CIDR y NAT.

Encabezado IP incluye mucha información acerca del usuario y del contexto en donde está incluido el número de versión, la cual, en este contexto, es de 4. Otros detalles son los siguientes:

  • Versión: número de versión del Protocolo de Internet utilizado.
  • IHL: Internet Longitud de cabecera; Longitud del encabezado IPde todo.
  • DSCP: Punto de código de servicios diferenciados; este es el tipo de servicio.
  • ECN: Notificación de congestión explícita; lleva información sobre la congestión en la ruta.
  • Longitud total: Longitud de paquete IP(incluyendo encabezado IP y IP Payload).
  • Identificación: Si un paquete IPestá fragmentada durante la transmisión, todos los fragmentos contienen igual número de identificación original para facilitar la identificación del paquete.
  • Banderas: De conformidad conlo que dispone de los recursos de la red, si paquete IP es demasiado grande para manejar, las banderas son quien definen si debe fragmentar o no.
  • Desplazamiento del fragmento:  Indica la posición exacta del fragmento de un paquete IP
  • Tiempo de vida: Para evitar ciclos en la red, cada es enviado con un valor de TTL, este es el que le indica a la red el número de saltos que pueda cruzar, una vez que este valor llega a cero, el paquete se descarta.
  • Protocolo: Indica la capa de red en el host de destino, para que el Protocolo pueda funcionar adecuadamente en el destino.
  • Checksum del encabezado: Es quien determina si el paquete ha llegado sin errores.
  • Dirección de Origen: 32 bits de dirección del remitente
  • Dirección de destino: 32 bits de dirección del destinatario
  • Opciones: Este campo es opcional. pueden contener valores para opciones tales como la seguridad, Ruta de registro, la marca de tiempo, etc.

Clases de direcciones

El sistema de direccionamiento IPv4 se divide en cinco clases de direcciones IP. Todas las cinco clases son identificadas por el primer octeto de la dirección IP.

El primer octeto se refiere aquí es la más a la izquierda de todos. Los octetos numerados de la siguiente manera mostrando notación decimal con puntos de las direcciones IP:

Ilustración 5.- División de octetos

El número de redes y la cantidad de hosts por clase puede ser obtenida  y se da como resultado que de las direcciones IP hosts, 2 direcciones IP han disminuido debido a que no pueden ser asignados a los hosts, es decir, el primer IP de una red es número de red IP y la última es reservado para IP de difusión.

Dirección Clase A

El primer bit del primer octeto siempre se establece en 0 (cero). Por lo tanto, el primer octeto varía de 1 – 127, es decir

Las direcciones de Clase A sólo incluyen IP a partir del 1.x.x.x a 126.x.x.x solamente. El rango de IP 127.x.x.x se reservan para las direcciones IP de loopback. Las direcciones de Clase A usan 7 bits para el número de red dando un total de 126 (128-2) posibles redes de este tipo y 16777214 hosts (224-2), ya que la dirección 0.0.0.0 se utiliza para reconocer la dirección de red propia y la red 127 es la del lazo interno de la máquina

Dirección IP de Clase A formato es así: 0NNNNNNN.HHHHHHHH. HHHHHHHH.HHHHHHHH

Dirección Clase A:

Una dirección IP a la cual pertenece a la clase B tiene los dos primeros bits del primer octeto de 10, es decir

Ilustración 7.-Identificación de direcciones clase B

Direcciones IP de Clase B rango de 128.0 .x.x a 191.255 .x.x.

Las direcciones de Clase B utilizan 14 bits para la dirección de red, tiene 16384 (214) direcciones de red y 65534 (216-2) direcciones de host.

Dirección IP de Clase B formato es: 10NNNNNN.NNNNNNNN. HHHHHHHH.HHHHHHHH

Dirección Clase C

El primer octeto de IP de Clase C tiene sus primeros 3 bits a 110, es decir:

x. Las direcciones de clase C tienen 21 bits para la red (2.097.150 redes) y 8 bits para el host (254 máquinas). Existen 2097152 direcciones de clase C (221) direcciones de red y 254 (28-2) las direcciones de host.

Dirección IP de Clase C formato: 110NNNNN.NNNNNNNN. NNNNNNNN.HHHHHHHH

Direcciones de Clase D

Los cuatro primeros bits del primer octeto de la en la Clase D las direcciones IP se establece en 1110, dando una serie de:

 

Clase D tiene la dirección IP 224.0.0.0 a 239.255.255.255 de. Clase D es reservado para la multidifusión. Los datos de la multidifusión no están destinados para un host en particular, por eso no hay necesidad de extraer direcciones de host de la dirección IP, y la clase D no tiene ninguna máscara de subred.

Direcciones de clase E

Esta clase IP está reservado para fines experimentales sólo para R&D o estudio. Las direcciones IP de esta clase va de 240.0.0.0 a 255.255.255.254. Como Clase D, también esta clase no está equipada con máscara de subred.

 

Subdirecciones

Cada clase IP está equipado con su propia máscara de subred predeterminada que límites que IP clase a se han prefijado número de redes y prefijo número de hosts por red. Mediante la división en subredes, una única dirección IP de Clase A se puede utilizar para pequeñas subredes que proporciona una mejor las capacidades de gestión de red.

En la Clase A, el primer octeto sólo se utiliza como identificador de red y el resto de tres octetos que se utilizan para ser asignados a los hosts (es decir 16777214 Hosts por Red). Para hacer más subred de Clase A, bits de parte del Host son tomados y se cambia la máscara de subred en consecuencia.

Se cambia la máscara de subred para reflejar la división en subredes. La máscara de subred predeterminada para la clase de dirección IP es 255.0.0.0 que implica que la clase A abordar las redes pueden tener 126 (27-2) y 16777214 hosts (224-2).

En el caso de las subredes, la primera y la última dirección IP de cada subred se utiliza para Número de subred y el broadcast de subred dirección IP, respectivamente.

Subredes de clase B

De forma predeterminada, el uso de redes con clase, 14 bits se utilizan como bits de Red (214)) 16384 Redes y (216-1) 65534 Hosts. La máscara de subred predeterminada de la Clase B es 255.255.x.x.

Direcciones IP de Clase B se puede dividir en subredes del mismo modo que las direcciones de Clase A, pidiendo prestados bits de los bits de host.

Subredes Clase C

Las direcciones IP Clase C normalmente se asignan a un tamaño muy pequeño red ya que sólo puede tener 254 hosts en una red. La máscara de subred predeterminada de la Clase C es 255.255.255.x.

Proveedores de servicios

Un proveedor de servicios es una entidad que presta un servicio a otra entidad. Por lo general, esto se refiere a un negocio que ofrece la suscripción o un servicio a otras empresas o particulares. En este caso hablamos específicamente de los proveedores de servicios de internet.

Cuando establecemos una conexión a internet a través de un proveedor de servicios, la comunicación entre el ordenador y el proveedor se establece utilizando un protocolo sencillo (el protocolo punto a punto) permitiendo que dos ordenadores remotos puedan comunicarse sin tener una dirección IP. Una vez que nos conectemos a Internet el proveedor de servicios nos proporciona una dirección IP que se conserva durante el periodo de conexión a internet, pero éstas no son fijas, haciendo que esta conexión sea una conexión por proxy porque es el proveedor de servicios quien envía estas solicitudes que se hacen y también quien recibe todas las páginas que se solicitaron para luego regresarlas al solicitante. Por esta razón, cuando se tiene acceso a Internet a través de un proveedor, se debe descargar el correo electrónico en cada conexión porque es el que se almacena en los servidores

Direcciones reservadas

IPv4 reserva bloques de direcciones especiales para redes privadas (aproximadamente 18 millones de direcciones) y direcciones de multidifusión (aproximadamente 270 millones de direcciones).

Todos los bits a cero: Una dirección con todos los bits a cero quiere decir que es la parte de la red que es identificada como esta red, es decir que se señala la identificación local, solo se usa al momento de arrancar al sistema.

Difusión o broadcasting es el envío de un mensaje a todos los ordenadores que se encuentran en una red, es una dirección con todos los bits a uno.

La dirección de loopback (normalmente 127.0.0.0) se utiliza para comprobar que los protocolos TCP/IP están correctamente instalados en nuestro propio ordenador. Los interfaces de loopback no tienen acceso a la red física.

Además, para cada clase de red se establecen una numeración reservada.  Esta numeración se utiliza normalmente en las redes locales.

 

Índice de Palabras

C

Capa, 4, 5, 6

D

direcciones, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 16

I

IP, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 16

IPv4, 3, 6, 7, 13, 16

M

modelo OSI, 4, 5, 6, 16

P

protocolo, 3, 4, 6, 16

Referencias Bibliográficas

Alegsa, L. (2018, 5 junio). Definición de IPv4. Recuperado 2 septiembre, 2018, de http://www.alegsa.com.ar/Dic/ipv4.php

Historia del protocolo TCP/IP y IPv4 – IPv6. (2013, 9 abril). Recuperado 2 septiembre, 2018, de http://redesiuv.blogspot.com/2013/04/historia-del-protocolo-tcpip-y-ipv4-ipv6.html

Barrios Dueñas, J. (2018, 23 agosto). Introducción a IP versión 4. Recuperado 2 septiembre, 2018, de http://www.alcancelibre.org/staticpages/index.php/introduccion-ipv4

Oracle. (s.f.). Modelo de arquitectura del protocolo TCP/IP (Guí­a de administración del sistema: servicios IP). Recuperado 31 agosto, 2017, de https://docs.oracle.com/cd/E19957-01/820-2981/ipov-10/

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[Direccionamiento y clases de IP4]. (s.f.). Recuperado 31 agosto, 2018, de http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/sistemas/ingsanchez/redes/Archivos/ClasesDirecip.asp

La división en subredes IPv4. (s.f.). Recuperado 31 agosto, 2018, de https://www.tutorialspoint.com/es/ipv4/ipv4_subnetting.htm

Proveedor de servicios. (2017, 27 octubre). Recuperado 31 agosto, 2018, de https://es.wikipedia.org/wiki/Proveedor_de_servicios

ISP – Proveedores de servicio de Internet. (2018, julio). Recuperado 31 agosto, 2018, de https://es.ccm.net/contents/700-isp-proveedores-de-servicio-de-internet


Investigación IPv4

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Publicado por

Catalina Cri Cri

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