IPv4 - Ejemplo
Este capítulo describe cómo se produce la comunicación real en la red utilizando el Protocolo de Internet versión 4.
Flujo de paquetes en la red
A todos los hosts en el entorno IPv4 se les asignan direcciones IP lógicas únicas. Cuando un host desea enviar algunos datos a otro host en la red, necesita la dirección física (MAC) del host de destino. Para obtener la dirección MAC, el anfitrión emite un mensaje ARP y solicita dar la dirección MAC a quien sea el propietario de la dirección IP de destino. Todos los hosts de ese segmento reciben el paquete ARP, pero solo el host que tiene su IP coincidente con la del mensaje ARP responde con su dirección MAC. Una vez que el remitente recibe la dirección MAC de la estación receptora, los datos se envían en el medio físico.
En caso de que la IP no pertenezca a la subred local, los datos se envían al destino mediante el Gateway de la subred. Para comprender el flujo de paquetes, primero debemos comprender los siguientes componentes:
MAC Address- La dirección de control de acceso a medios es una dirección física codificada de fábrica de 48 bits del dispositivo de red que se puede identificar de forma única. Esta dirección la asignan los fabricantes de dispositivos.
Address Resolution Protocol- El protocolo de resolución de direcciones se utiliza para adquirir la dirección MAC de un host cuya dirección IP se conoce. ARP es un paquete de difusión que es recibido por todos los hosts en el segmento de red. Pero solo el host cuya IP se menciona en ARP responde proporcionando su dirección MAC.
Proxy Server- Para acceder a Internet, las redes utilizan un servidor proxy que tiene asignada una IP pública. Todas las PC solicitan el servidor proxy para un servidor en Internet. El servidor proxy en nombre del PCS envía la solicitud al servidor y cuando recibe una respuesta del servidor, el servidor proxy la reenvía a la PC cliente. Esta es una forma de controlar el acceso a Internet en las redes informáticas y ayuda a implementar políticas basadas en la web.
Dynamic Host Control Protocol- DHCP es un servicio mediante el cual se asigna una dirección IP a un host de un grupo de direcciones predefinido. El servidor DHCP también proporciona la información necesaria, como la IP de la puerta de enlace, la dirección del servidor DNS, la concesión asignada con la IP, etc. Al utilizar los servicios DHCP, un administrador de red puede administrar la asignación de direcciones IP con facilidad.
Domain Name System- Es muy probable que un usuario no conozca la dirección IP de un Servidor remoto al que quiere conectarse. Pero conoce el nombre que se le asigna, por ejemplo, tutorialpoints.com. Cuando el usuario escribe el nombre de un servidor remoto al que desea conectarse, el host local detrás de las pantallas envía una consulta de DNS. El sistema de nombres de dominio es un método para adquirir la dirección IP del host cuyo nombre de dominio es conocido.
Network Address Translation- A casi todas las PC de una red informática se les asignan direcciones IP privadas que no se pueden enrutar en Internet. Tan pronto como un enrutador recibe un paquete IP con una dirección IP privada, lo descarta. Para acceder a los servidores en direcciones públicas privadas, las redes informáticas utilizan un servicio de traducción de direcciones, que traduce entre direcciones públicas y privadas, llamado Traducción de direcciones de red. Cuando una PC envía un paquete IP fuera de una red privada, NAT cambia la dirección IP privada por la dirección IP pública y viceversa.
Ahora podemos describir el flujo de paquetes. Suponga que un usuario desea acceder a www.TutorialsPoint.com desde su computadora personal. Tiene conexión a Internet de su ISP. El sistema tomará los siguientes pasos para ayudarla a llegar al sitio web de destino.
Paso 1: adquisición de una dirección IP (DHCP)
Cuando la PC del usuario se inicia, busca un servidor DHCP para adquirir una dirección IP. Para lo mismo, la PC envía un broadcast DHCPDISCOVER que es recibido por uno o más servidores DHCP en la subred y todos responden con DHCPOFFER que incluye todos los detalles necesarios como IP, subred, Gateway, DNS, etc. La PC envía DHCPREQUEST paquete para solicitar la dirección IP ofrecida. Finalmente, el DHCP envía el paquete DHCPACK para decirle a la PC que puede conservar la IP durante un período de tiempo determinado que se conoce como arrendamiento de IP.
Alternativamente, a una PC se le puede asignar una dirección IP manualmente sin necesidad de ayuda del servidor DHCP. Cuando una PC está bien configurada con los detalles de la dirección IP, puede comunicarse con otras computadoras en toda la red habilitada para IP.
Paso 2: consulta de DNS
Cuando un usuario abre un navegador web y escribe www.tutorialpoints.com, que es un nombre de dominio y una PC no comprende cómo comunicarse con el servidor mediante nombres de dominio, la PC envía una consulta de DNS a la red para obtener la dirección IP correspondiente al nombre de dominio. El servidor DNS preconfigurado responde a la consulta con la dirección IP del nombre de dominio especificado.
Paso 3: solicitud de ARP
La PC encuentra que la dirección IP de destino no pertenece a su propio rango de direcciones IP y tiene que reenviar la solicitud al Gateway. La puerta de enlace en este escenario puede ser un enrutador o un servidor proxy. Aunque la máquina cliente conoce la dirección IP de la puerta de enlace, las computadoras no intercambian datos sobre direcciones IP, sino que necesitan la dirección de hardware de la máquina, que es la dirección MAC codificada de fábrica de Capa 2. Para obtener la dirección MAC de la puerta de enlace, la PC cliente transmite una solicitud ARP que dice "¿Quién es el propietario de esta dirección IP?" El Gateway en respuesta a la consulta ARP envía su dirección MAC. Al recibir la dirección MAC, la PC envía los paquetes al Gateway.
Un paquete IP tiene direcciones de origen y de destino y conecta el host con un host remoto de manera lógica, mientras que las direcciones MAC ayudan a los sistemas en un solo segmento de red a transferir datos reales. Es importante que las direcciones MAC de origen y destino cambien a medida que viajan por Internet (segmento por segmento), pero las direcciones IP de origen y destino nunca cambian.