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Que es el protocolo TCP/IP IPv4 IPv6

Que es TCP/IP y como funciona

El protocolo de Internet es la base de la comunicación en la Internet y es el protocolo de comunicación que permite la transmisión de datos entre computadoras. TCP es "Transmition Control Protocol" (Protocolo de Control de Transmisión) e IP es "Internet Protocol" (Protocolo de Internet). El conjunto TCP/IP está diseñado para enrutar y tiene un grado muy elevado de fiabilidad, es adecuado para redes grandes y medianas, así como en redes empresariales. Se utiliza a nivel mundial para conectarse a Internet y a los servidores web.

Es compatible con las herramientas estándar para analizar el funcionamiento de la red. El conjunto TCP/IP se utiliza tanto en campus universitarios como en complejos empresariales, en donde utilizan muchos enrutadores y conexiones a mainframe o a ordenadores UNIX, así como también en redes pequeñas o domésticas,en teléfonos móviles y en domótica.

Transmission Control Protocol es la capa intermedia entre el protocolo de internet (IP) y la aplicación. Provee las funciones necesarias para prestar un servicio que permita que la comunicación entre dos sistemas se efectúe libre de errores, sin pérdidas y con seguridad. TCP es un protocolo para manejar conexiones de extremo a extremo. Tales conexiones pueden existir a través de una serie de conexiones punto a punto, por lo que estas conexiones extremo-extremo son llamadas circuitos virtuales. TCP es un protocolo de capa 4 según el modelo OSI documentado por IETF en el RFC 793.

Internet Protocol es usado tanto por el origen como por el destino para la comunicación de datos, a través de una red de paquetes conmutados no fiable y de mejor entrega posible sin garantías. Los datos en una red basada en IP son enviados en bloques conocidos como paquetes o datagramas. Las cabeceras IP contienen las direcciones de las máquinas de origen y destino (direcciones IP), direcciones que serán usadas por los enrutadores (routers) para decidir el tramo de red por el que reenviarán los paquetes. El protocolo IP está documentado en el RFC0791.

Una dirección IP es un número que identifica de manera lógica y jerárquicamente a una interfaz de un dispositivo (habitualmente una computadora) dentro de una red que utilice el protocolo de Internet (IP) El usuario al conectarse desde su casa a Internet utiliza una dirección IP. Esta dirección puede ser fija, o cambiar al reconectar (IP dinámica). El protocolo para asignar direcciones IP dinámicas se llama DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

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La crisis del protocolo IP

A partir de la mitad de la década de los 90, las universidades, las industrias de alta tecnología y el gobierno comenzaron a utilizar Internet en gran medida, las conexiones a Internet se rigen hasta ahora por el protocolo IP (Internet Protocol) IPv4, definido por la regla RFC-791.

Posteriormente fueron y son hoy las empresas comerciales las que se interesan cada vez más en Internet, ya que se proyecta que esta red será utilizada por una gran cantidad creciente de individuos y sistemas en el futuro cercano. Este crecimiento explosivo de internet ha generado un nuevo problema, el protocolo IPv4, tal como fue definido, no es capaz de soportar la cantidad de direcciones IP que serán necesarias en el futuro. IPv4 puede admitir 4.294.967.296 (2^32) direcciones.

Hubo un gran desperdicio en la asignación de direcciones IPv4, debido a varios factores. Uno de los principales es que inicialmente, al no considerar el enorme crecimiento que iba a tener Internet, se asignaron bloques de direcciones grandes (de 16,7 millones de direcciones) a países, e incluso a empresas. A principios de 2010, ya quedaban menos del 10% de IPs sin utilizar. En febrero del 2011, la IANA (la Agencia que asigna los números de Internet) entregó el último bloque de direcciones disponibles (33 millones) a la organización encargada de asignar IPs en Asia, un mercado que estaba en auge y no tardaría en consumirlas todas.

Esto hizo necesario definir un nuevo protocolo, de donde surgió IPv6, documentado en el RFC2460 (denominado en un principio IPng, por "IP next generation"), que debe ofrecer mayor flexibilidad y eficacia para resolver una amplia gama de nuevos problemas. IPv6 admite 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 (2^128 o 340 sextillones de direcciones). Es decir que, si el planeta se cubriera de computadoras, en tierra y mar, se podrían asignar cerca de 6,7 x 10^17 (670 mil billones) de direcciones por cada milímetro cuadrado de la superficie de La Tierra, Si lo ponemos en términos de población mundial, serían 39.614.081.257.132.168.796.771.975.168 direcciones IPv6 por cada habitante actual del planeta. Parece bastante, al menos por ahora. Además IPv6 brinda mayor flexibilidad y seguridad que el actual IPv4.

De todos modos, los usuarios no tienen por que preocuparse, los sistemas operativos actuales y las tarjetas de red de los equipos ya admiten el IPv6. Quenes afrontaremos esta tarea de transición somos los proveedores de acceso, ya que debemos estar preparados para operar con la convivencia entre direcciones IPv4 e IPv6.

Desde el 2006 muchos sistemas operativos como Linux, Mac, Unix y Windows, han estado trabajando en IPv6 paralelamente con IPv4, y en de junio de 2011 los principales proveedores de servicios de Internet (Google, Facebook, Youtube) realizaron una prueba para comprobar el funcionamiento de esta tecnología. En 2012 se produjo la entrada en vigencia del IPv6, pero ambas versiones convivirán por un período de tiempo todavía no determinado.

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Clases de Direcciones en IPv4

Una dirección IPv4 está compuesta por cuatro elementos numéricos decimales con valores de 0 a 255 separados por un punto.

La versión IPv4 incluye cinco clases de direcciones IP, que van de la A hasta la E. De las mismas, se utilizan generalmente las tres primeras. Las clases establecen que cantidad de elementos se ocupan para la parte de red y que cantidad para la parte de host, con lo que queda definido de esta manera la cantidad de redes y de hosts que permite cada clase.

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Clase A

Las direcciones de clase A se asignan a las redes que poseen un gran numero de hosts. El primer bit de la Clase A comienza con 0. Los siete bits restantes completan la parte de red de la direccion IP. Los tres elementos restantes (24 bits) representan la parte de host de la direccion IP.

1.......2.......3.......4.......
rrrrrrrrhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh

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Cantidad de redes y hosts en IPv4 clase A

Las redes clase A permiten 126 redes y aproximadamente 17 millones de hosts. Esto se calcula elevando el numero 2 (base de la numeracion binaria) a la potencia correspondiente a la cantidad de bits. Hay que tener en cuenta que ni el campo de red, ni el de host pueden estar compuestos por todos unos ni todos ceros, por lo que se debe restar estos dos casos a la cantidad que se obtenga.

Cálculo de la cantidad de redes y hosts (^ indica potencia):

Cantidad de Redes
2^7 = 128
Menos dos prohibidas (-127, -0) = 126

Cantidad de Host
2^24 = 16.777.216 Menos dos prohibidas = 16.777.214

 

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Clase B

En la clase B los dos primeros elementos se utilizan para la parte de red, lo que hace que esta clase sea más adecuada para redes de mediano y gran tamaño. Los dos primeros bits de la parte de red siempre son 10. Los 14 bits restantes completan la parte de red, quedando para los host dos elementos completos.

1.......2.......3.......4.......
10rrrrrrrrrrrrrrhhhhhhhhhhhhhhhh

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Cantidad de redes y hosts en IPv4 clase B

Las redes Clase B permiten 16.384 redes con aproximadamente 65.000 host por red. El número de redes se calcula elevando 2 a la potencia 14, que son la cantidad de bits variables de la parte de red de la dirección IP, ya que los dos primeros bits son fijos (10). En este caso no hace falta restar 2 porque al comenzar con 10 no habrá forma que todo el elemento esté formado por ceros ni por unos. La parte de host resultará de elevar 2 a la potencia 16 restándole 2 debido a que la dirección de host no podrá ser todos 0 o todos 1.

Cálculo de la cantidad de redes y hosts.

Cantidad de Redes
2^14 = 16.384

Cantidad de Host
2^16 = 65.536 Menos dos prohibidas = 65.534

 

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Clase C

Las direcciones de clase C se utilizan para pequeñas redes LAN (redes de pocos equipos). En ellas, los primeros tres bits de la parte de red tienen siempre los valores 110. Los siguientes 21 bits, que completan los primeros tres elementos, conformarán la parte de red de la dirección IP. El elemento restante, es el que representa la parte de host de la dirección.

1.......2.......3.......4.......
110rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrhhhhhhhh

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Cantidad de redes y hosts en IPv4 clase C

Como los tres primeros bits de la parte de red son fijos (110) para calcular la cantidad de redes se eleva 2 a la 21 que da algo más de 2 millones. Para calcular la cantidad de hosts se eleva 2 a la 8 (cantidad de bits que quedan para host) y se resta 2 (todos 0 y todos 1) lo que da sólo 254 hosts.

Cantidad de Redes
2^21 = 2.097.152 Total = 2.097.152

Cantidad de Host
2^8 = 256 Menos dos prohibidas = 254

 

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Clases D y E

Estas clases no son utilizadas normalmente. Las direcciones de la clase D comienzan siempre con 1110 y se utilizan para lo que se llama Multicast que se emplea para enviar información a un grupo determinado de hosts que están previamente validados o autorizados para recibirla. Las direcciones de la clase E comienzan con 1111 y no se les ha dado por el momento uso práctico.

Tabla de cantidad de redes y hosts por clase



ClaseRedesHostRangos
A12616.777.2141 a 126
B16.38465.534128 a 191
C2.097.152254192 a 223

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