CAPA DE RED

• El dispositivo principal que se describe en la capa de red es el router. En realidad,los routers operan en la capa 1 (bits en el medio en las interfaces del router), lacapa 2 (tramas conmutadas desde una interfaz hacia otra interfaz), basándose enla información del paquete y (capa 3) en las decisiones de enrutamiento

• El flujo de paquetes a través de los routers (es decir, selección de la mejor ruta y conmutación hacia el puerto de salida adecuado) involucra el uso de las direcciones de red de la Capa 3. Una vez que se ha seleccionado el puerto adecuado, el routerencapsula nuevamente el paquete en una trama para enviarlo hacia su próximo destino. Este proceso se lleva a cabo para cada uno de los routers de la ruta desde el host origen hacia el host destino.

Un router es un tipo de dispositivo de internetworking que transportapaquetes de datos entre redes, basándose en las direcciones de la Capa3. En networking, existen dos esquemas de direccionamiento: elprimero utiliza la dirección MAC, una dirección de enlace de datos (Capa2); el segundo, utiliza una dirección ubicada en la capa de red (Capa 3)del modelo OSI. Un ejemplo de dirección de la Capa 3 es una direcciónIP. Un router es un tipo de dispositivo de internetworking que transportapaquetes de datos entre redes, basándose en las direcciones de la Capa3. Un router tiene la capacidad de tomar decisiones inteligentes conrespecto a la mejor ruta para la entrega de datos en la red.

• Los puentes y los switches usan direcciones físicas (direcciones MAC) para tomar decisiones con respecto al envío de datos. Los routers usan un esquema de direccionamiento de Capa 3 para tomar decisiones con respecto al envío de datos. Usan direcciones IP (direcciones lógicas) en lugar de direcciones MAC. Como las direcciones IP se implementan en el software, y se relacionan con la red en la que un dispositivo está ubicado, a veces estas direcciones de Capa 3 se denominan direcciones de protocolo, o direcciones de red.

El fabricante de la NIC generalmente es el que asigna las direcciones físicas, o direcciones MAC, que secodifican de forma permanente en la NIC. El administrador de la red generalmente asigna lasdirecciones IP. De hecho, es común que en el esquema de direccionamiento IP, un administrador de lared agrupe los dispositivos de acuerdo con su ubicación geográfica, departamento o piso dentro de unedificio. Como se implementan en el software, las direcciones IP se pueden cambiar con relativafacilidad. Por último, los puentes y los switches se usan principalmente para conectar los segmentos deuna red. Los routers se usan para conectar redes separadas, y para acceder a Internet. Esto se hace através del enrutamiento de extremo a extremo.

Los routers conectan dos o más redes, cada una de las cuales debe tener un

número de red exclusivo para que el enrutamiento se produzca con éxito. El número

de red exclusivo se incorpora a la dirección IP que se le asigna a cada dispositivo

conectado a esa red.

Ejemplo: Usted desea enviar datos desde una red a otra. La red origen es "A"; la red destino es

"B" y el router se conecta a las redes "A, "B", "C" y "D". Cuando los datos (las tramas) que vienen

desde la red "A" llegan al router, el router ejecuta las siguientes funciones:

Extrae el encabezado de enlace de datos que transporta la trama. (El encabezado de enlace de

datos contiene las direcciones MAC origen y destino).

Examina la dirección de la capa de red para determinar cuál es la red destino.

Consulta las tablas de enrutamiento para determinar cuál de las interfaces usará para enviar los

datos, a fin de que lleguen a la red destino.

En el ejemplo, el router determina que debe enviar los datos desde la red "A " a la red "B" desde su

interfaz, con la dirección "B5". Antes de enviar realmente los datos desde la interfaz "B5", el router

encapsula los datos en la trama de enlace de datos correspondiente.

Una vez que ha determinado el esquema de direccionamiento para una red, debe seleccionar

el método para asignar direcciones a los hosts.

Existen principalmente dos métodos de asignación de direcciones IP:el direccionamiento

estático y el direccionamiento dinámico. Independientemente de qué esquema de

direccionamiento utilice, dos interfaces no pueden tener la misma dirección IP.

Direccionamiento estático

• Si asigna direcciones IP de modo estático, debe ir a cada dispositivo individual y configurarlo con una dirección IP. Este método requiere que se guarden registros muy detallados, ya que pueden ocurrir problemas en la red si se utilizan direcciones IP duplicadas. Algunos sistemas operativos como, por ejemplo, Windows 95 y Windows NT, envían una petición ARP para verificar si existe una dirección IP duplicada cuando tratan de inicializar TCP/IP. Si descubren que hay una dirección duplicada, los sistemas operativos no inicializan TCP/IP y generan un mensaje de error. Además, es importante mantener registros porque no todos los sistemas operativos identifican las direcciones IP duplicadas.

Direccionamiento dinámico

• Protocolo de resolución de dirección inversa (RARP)El Protocolo de resolución de dirección inversa (RARP) relaciona las direcciones MAC con las direcciones IP. Esta relación permite que algunos dispositivos de la red encapsulen los datos antes de enviarlos a través de la red. Es posible que un dispositivo de red, como, por ejemplo, una estación de trabajo sin disco conozca su dirección MAC pero no su dirección IP.Los dispositivos que usan RARP requieren que haya un servidor RARP en la red para responder a las peticiones RARP.

• Veamos un ejemplo donde un dispositivo origen desea enviar datos a otro dispositivo y que el origen conoce su dirección MAC pero no puede ubicar su dirección IP en la tabla ARP. Para que el dispositivo destino pueda recuperar los datos, los pase a capas superiores del modelo OSI y responda al dispositivo origen, el origen debe incluir tanto la dirección MAC como la dirección IP. Por lo tanto, el origen inicia un proceso denominado petición RARP, que lo ayuda a detectar su propia dirección IP. El dispositivo crea un paquete de petición RARP y lo envía a través de la red. Para asegurarse de que todos los dispositivos de la red vean la petición RARP, usa una dirección de broadcast IP.

Una petición RARP está compuesta por un encabezado MAC, un encabezado IP y

un mensaje de petición ARP. El formato del paquete RARP contiene lugares para

las direcciones MAC tanto destino como origen. El campo de la dirección IP origen

está vacío. El broadcast se transmite a todos los dispositivos de la red; en

consecuencia, la dirección IP destino se establece con números unos binarios

exclusivamente. Las estaciones de trabajo que ejecutan RARP tienen códigos en la

ROM que les hacen iniciar el proceso RARP y ubicar el servidor RARP.

Protocolo BOOTstrap (BOOTP)

• Un dispositivo usa el protocolo BOOTstrap(BOOTP) cuando se inicia, para obtener una dirección IP. BOOTP usa el Protocolo de datagrama de usuario (UDP) para transportar mensajes; el mensaje UDP se encapsula en un datagrama IP. Un computador utiliza BOOTP para enviar un datagrama IP de broadcast(usando una dirección IP destino de todos unos: 255.255.255.255). Un servidor BOOTP recibe el broadcast y luego envía un broadcast. El cliente recibe un datagrama y verifica la dirección MAC. Si encuentra su propia dirección MAC en el campo de dirección destino, entonces acepta la dirección IP del datagrama. Como en el caso de RARP, BOOTP opera en un entorno de cliente-servidor y sólo requiere un intercambio de paquetes. Sin embargo, a diferencia de RARP, que solamente envía de regreso una dirección IP de 4 octetos, los datagramas BOOTP pueden incluir la dirección IP, la dirección de un router(gateway por defecto), la dirección de un servidor y un campo específico para el fabricante. Uno de los problemas de BOOTP es que no fue diseñado para suministrar una asignación de direcciones dinámica. Con BOOTP usted puede crear un archivo de configuración que especifique los parámetros para cada dispositivo.

Protocolo de configuración dinámica del host (DHCP)

• El Protocolo de configuración dinámica del host (DHCP) se ha propuesto como sucesor del BOOTP. A diferencia del BOOTP, DHCP permite que un host obtenga una dirección IP de forma rápida y dinámica. Todo lo que se necesita al usar el servidor DHCP es una cantidad definida de direcciones IP en un servidor DHCP. A medida que los hosts entran en línea, se ponen en contacto con el servidor DHCP y solicitan una dirección. El servidor DHCP elige una dirección y se asigna a ese host. Con DHCP, se puede obtener la configuración completa del computador en un solo mensaje (por ej., junto con la dirección IP, el servidor también puede enviar una máscara de subred).

Para que los dispositivos se puedan comunicar, los dispositivos emisores necesitan tanto las

direcciones IP como las direcciones MAC de los dispositivos destino. Cuando tratan de

comunicarse con dispositivos cuyas direcciones IP conocen, deben determinar las direcciones

MAC. El conjunto TCP/IP tiene un protocolo, denominado ARP, que puede detectar

automáticamente la dirección MAC. ARP permite que un computador descubra la dirección MAC

del computador que está asociado con una dirección IP.

Nota: Otro componente principal de IP es elProtocolo de mensajes de control en Internet (ICMP).

Un dispositivo usa este protocolo para informar al emisor de un mensaje que hay un problema. Por

ejemplo, si un router recibe un paquete que no puede enviar, le enviará un mensaje al emisor del

paquete. Una de las diversas características del ICMP es la petición de eco/respuesta de eco, que

es un componente que prueba si un paquete puede llegar a destino haciendo ping al destino.

Un paquete de datos debe contener una dirección MAC destino y una dirección IP destino. Si le

falta una u otra dirección, los datos no se transportan desde la Capa 3 hacia las capas superiores.

De esta manera, las direcciones MAC y las direcciones IP cumplen una función de equilibrio

mutuo. Una vez que los dispositivos determinan las direcciones IP destino de los dispositivos

destino, pueden agregar las direcciones MAC destino a los paquetes de datos.

Hay muchas maneras en que los dispositivos pueden determinar las direcciones MAC que se

deben agregar a los datos encapsulados. Algunos mantienen tablas que contienen todas las

direcciones MAC y direcciones IP de los otros dispositivos que están conectados a la misma LAN.

Estas se denominan tablas deProtocolo de resolución de direcciones (ARP), y asignan direcciones

IP a las direcciones MAC correspondientes.

Cada computador de una red mantiene su propia tabla ARP. Siempre que un dispositivo

de red desee enviar datos a través de una red, usa la información que le suministra su

tabla ARP. Cuando un origen determina la dirección IP de un destino, el origen consulta

su tabla ARP a fin de ubicar la dirección MAC del destino. Si el origen ubica una entrada

en su tabla (dirección origen destino para dirección MAC destino), enlaza, o relaciona,

la dirección IP con la dirección MAC y la usa para encapsular los datos. Luego el

paquete de datos se envía a través de los medios de networking para ser recibido en el

destino.

Para que un dispositivo se pueda comunicar con otro dispositivo de la red, debe suministrarle

ungateway por defecto. Un gateway por defecto es la dirección IP de la interfaz en el router que se

conecta con el segmento de red en el cual se encuentra ubicado el host origen. La dirección IP del

gateway por defecto debe encontrarse en el mismo segmento de red que el host origen.Si no se ha

definido ningún gateway por defecto, la comunicación sólo se puede realizar en el propio segmento

de red lógica del dispositivo. El computador que envía los datos realiza una comparación entre la

dirección IP destino y su propia tabla ARP. Si no encuentra coincidencias, debe tener una dirección

IP por defecto que pueda utilizar. Si no hay un gateway por defecto, el computador origen no tiene

ninguna dirección IP destino y el mensaje no se puede enviar.

Protocolos enrutados

• EL Protocolo Internet (IP) es un protocolo de la capa de red, y como tal se puede enrutar a través de una internetwork, que es una red de redes. Los protocolos que suministran soporte para la capa de red se denominan protocolos enrutados o enrutables. Los protocolos como, por ejemplo, IP, IPX/SPX y AppleTalk suministran soporte de Capa 3 y, en consecuencia, son enrutables. Sin embargo, hay protocolos que no soportan la Capa 3, que se clasifican como protocolos no enrutables. El más común de estos protocolos no enrutables esNetBEUI. NetBeui es un protocolo pequeño, veloz y eficiente que está limitado a ejecutarse en un segmento

Para que un protocolo sea enrutable , debe brindar la capacidad para asignar un número de red,

así como un número de host, a cada dispositivo individual. Algunos protocolos, tal como el

protocolo IPX, sólo necesitan que se le asigne un número de red; estos protocolos utilizan una

dirección MAC de host como el número físico. Otros protocolos como, por ejemplo, IP, requieren

que se suministre una dirección completa, así como también una máscara de subred. La dirección

de red se obtiene mediante una operación AND de la dirección con la máscara de subred.

Ejemplos de protocolos de enrutamiento

• Los protocolos de enrutamiento (Nota: No se deben confundir con los protocolos enrutados) determinan las rutas que siguen los protocolos enrutados hacia los destinos. Entre los ejemplos de protocolos de enrutamiento se pueden incluir el Protocolo de Información de Enrutamiento(RIP), el Protocolo de Enrutamiento de Gateway Interior (IGRP), el Protocolo de Enrutamiento de Gateway Interior Mejorado (EIGRP) y el Primero la ruta libre más corta(OSPF) .Los protocolos de enrutamiento permiten que los routers conectados creen un mapa interno de los demás routers de la red o de Internet. Esto permite que se produzca el enrutamiento (es decir, la selección de la mejor ruta y conmutación). Estos mapas forman parte de la tabla de enrutamiento de cada router.

En la capa de enlace de datos, el datagrama IP se encapsula en una trama. El

datagrama, incluyendo el encabezado IP, se maneja como si fuera datos. El router

recibe la trama, elimina el encabezado de la trama, luego verifica la dirección IP destino

del encabezado IP. El router luego busca esa dirección destino en la tabla de

enrutamiento, encapsula los datos en una trama de capa de enlace de datos y la envía

hacia la interfaz correspondiente. Si no encuentra la dirección IP destino, el router

descarta el paquete.