Tecnología de los Sistemas. Direccionamiento IPv4. Tecnología de los Sistemas 1

Transcripción

1 Tecnología de los Sistemas Direccionamiento IPv4 Tecnología de los Sistemas 1

2 Objetivos Establecer las similitudes y diferencias de los direccionamientos classful y classless. Revisar VLSM y explicar los beneficios del direccionamiento IP classless. Describir la función del enrutamiento entre dominios classless (CIDR) estándar en el uso eficaz de las direcciones IPv4 escasas. Tecnología de los Sistemas 2

3 Introducción Antes de 1981, las direcciones IP usaban sólo los primeros 8 bits para especificar la porción de red de la dirección. En 1981, RFC 791 modificó la dirección de 32 bits IPv4 para permitir tres clases diferentes. El espacio de las direcciones IP se estaba agotando rápidamente. El Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) introdujo el enrutamiento entre dominios classless (CIDR). CIDR usa las máscaras de subredes de longitud variable (VLSM) para ayudar a conservar el espacio de las direcciones.» - VLSM es simplemente la división de una subred en subredes. Tecnología de los Sistemas 3

4 Direccionamientos IP classful y classless Direccionamiento IP classful Desde enero de 2007, hay más de 433 millones de hosts en Internet Las iniciativas para conservar el espacio de las direcciones IPv4 incluyen: - Notación VLSM y CIDR (1993, RFC 1519) - Traducción de direcciones de red (1994, RFC 1631) - Direccionamiento privado (1996, RFC 1918) Tecnología de los Sistemas 4

5 Direccionamientos IP classful y Bits de orden superior classless Éstos son los bits que se encuentran más a la izquierda en una dirección de 32 bits. Tecnología de los Sistemas 5

6 Direccionamientos IP classful y classless Las clases de direcciones IP se identifican por el número decimal del primer octeto. Las direcciones clase A comienzan con un bit 0. Rango de las direcciones clase A = de a Las direcciones clase B comienzan con un bit 1 y un bit 0. Rango de las direcciones clase B = de a Las direcciones clase C comienzan con dos bits 1 y un bit 0. Rango de las direcciones clase C = de a Tecnología de los Sistemas 6

7 Direccionamientos IP classful y classless Estructura del direccionamiento classful IPv4 (RFC 790) Una dirección IP consta de 2 partes: - La porción de red: Se encuentra en el lado izquierdo de una dirección IP. - La porción de host: Se encuentra en el lado derecho de una dirección IP. Tecnología de los Sistemas 7

8 Direccionamientos IP classful y classless Tecnología de los Sistemas 8

9 Direccionamientos IP classful y classless Función de una máscara de subred Se usa para determinar la porción de red de una dirección IP. Tecnología de los Sistemas 9

10 Direccionamientos IP classful y classless Actualizaciones de enrutamiento classful - Recordar que los protocolos de enrutamiento classful (es decir, RIPv1) no envían máscaras de subred en las actualizaciones de enrutamiento. La razón de esto es que la máscara de subred se relaciona directamente con la dirección de red. Tecnología de los Sistemas 10

11 Direccionamientos IP classful y classless Enrutamiento entre dominios classless (CIDR, RFC 1517) Ventajas de CIDR: - Uso más eficaz del espacio de direcciones IPv4 - Sumarización de ruta Requiere que se incluya la máscara de subred en la actualización de enrutamiento porque la clase de la dirección no tiene sentido Recordatorio de la función de una máscara de subred: - Determinar las porciones de host y de red de la dirección IP Tecnología de los Sistemas 11

12 Direccionamientos IP classful y Direccionamiento IP classless CIDR y sumarización de ruta classless - Máscara de subredes de longitud variable (VLSM) - Permite que una subred se siga dividiendo en subredes según las necesidades individuales - Agregación de prefijo o sumarización de ruta - CIDR permite que las rutas se resuman en una ruta única Tecnología de los Sistemas 12

13 Direccionamientos IP classful y classless Protocolo de enrutamiento classless Características del protocolo de enrutamiento classless: - Las actualizaciones de enrutamiento incluyen la máscara de subred. - Soporta VLSM - Soporta la sumarización de ruta Tecnología de los Sistemas 13

14 Direccionamientos IP classful y classless Protocolo de enrutamiento classless Protocolo de enrutamiento Actualizaciones de enrutamiento Incluye máscara de subred Soporta VLSM Capacidad para enviar rutas de superredes Classful No No No Classless Sí Sí Sí Tecnología de los Sistemas 14

15 VLSM El enrutamiento classful: - Sólo permite una máscara de subred para todas las redes VLSM y el enrutamiento classless: - Éste es el proceso de dividir una subred en subredes - Se puede usar más de una máscara de subred - Uso más eficaz de las direcciones IP en comparación con el direccionamiento IP classful Tecnología de los Sistemas 15

16 VLSM VLSM: el proceso de dividir una subred en subredes para satisfacer sus necesidades - Ejemplo: Para dividir en subredes /16, se toman prestados 8 bits más, nuevamente, para crear 256 subredes con una máscara /24 - La máscara permite 254 direcciones host por subred - Las subredes varían desde / 24 hasta / 24 Tecnología de los Sistemas 16

17 VLSM - Ejemplo Se tiene una red clase C cuya dirección base es Se quiere dividir dicha red en 4 subredes. Subred Alfa con 50 host, subred Beta con 20 host, subred Gamma con 10 host, y subred Delta con 10 host. Determine una manera de asignar direcciones utilizando VLSM. Tecnología de los Sistemas 17

18 Bloque de Direccionamiento Tecnología de los Sistemas 18

19 Agregando subred Alfa Subred Dirección Base Bits SR Host Máscara Alfa /26 00 XXXXXX Disponible /26 01 XXXXXX Disponible /25 1 XXXXXXX Tecnología de los Sistemas 19

20 Agregando subred Beta Subred Dirección Base Bits SR Host Máscara Alfa /26 00 XXXXXX Beta / XXXXX Disponible / XXXXX Disponible /25 1 XXXXXXX Tecnología de los Sistemas 20

21 Agregando subred Gamma Subred Dirección Base Bits SR Host Máscara Alfa /26 00 XXXXXX Beta / XXXXX Gamma / XXXX Disponible / XXXX Disponible /25 1 XXXXXXX Tecnología de los Sistemas 21

22 Agregando subred Delta Subred Dirección Base Bits SR Host Máscara Alfa /26 00 XXXXXX Beta / XXXXX Gamma / XXXX Delta / XXXX Disponible /25 1 XXXXXXX Tecnología de los Sistemas 22

23 Distribución poco eficiente Subred Dirección Base Bits SR Host Máscara Gamma / XXXX Disponible / XXXX Disponible / XXXXX Beta / XXXXX Disponible / XXXXX Alfa /26 10 XXXXXX Disponible / XXXXX Disponible / XXXX Tecnología de los Sistemas 23 Delta / XXXX

24 VLSM Ejemplo 2 16 subredes de 256 direcciones cada una 16 subredes de 1024 direcciones cada una 3 subredes de 4096 direcciones cada una 1 subred de direcciones Subred Máscara Subred/Bits / / / / / / / / / /17 Tecnología de los Sistemas 24

25 Conceptos básicos de ruteo (reenvío) Función correspondiente al nivel IP Para un datagram (originado en el equipo o entrante) debe decidirse, en base a su dirección de destino, hacia qué equipo enviarlo La decisión se toma en base a tablas de ruteo Las tablas pueden ser estáticas o dinámicas (si se utiliza un protocolo de ruteo) Un equipo que sólo funcione como host no reenvía datagramas TCP, UDP IP Tabla de ruteo eth0 eth1 datagram entrante Salida Tecnología de los Sistemas 25

26 Tablas de ruteo *Ejemplo para router Y Tabla de ruteo Red de destino d/i dir. router interface i eth d eth d eth1 Red de destino: Red de destino del datagram d/i: indica si el datagram debe será enviado a su dirección de destino o a un router intermedio dir. router: dirección del router a través del cual se accederá a la red destino interface: salida física (p.ej. LAN Ethernet) por la cual se debe enviar el datagram Tablas ARP p/cada interface Interface eth0 Dirección IP Dir. de red ee.ee.ee.ee.ee.ee cc.cc.cc.cc.cc.cc xx.xx.xx.xx.xx.xx Interface eth1 Dirección IP Dir. de red bb.bb.bb.bb.bb.bb Tecnología de los Sistemas 26

27 Algoritmo simplificado de ruteo Extraer dirección de destino del datagrem entrante=dd Determinar direccion de red destino del dg entrante=dr Envío Envío de de datagram: datagram: Acceder Acceder a a tabla tabla ARP ARP de de interface interface en en tabla tabla de de ruteo ruteo Obtener Obtener dirección dirección de de hardware hardware correspondiente correspondiente a a dir. dir. IP IP Encapsular Encapsular el el dg dg original original en en frame frame de de la la red, red, con con dirección dirección de de hardware hardware destino destino igual igual a a la la accedida accedida en en la la tabla tabla DR es red directa Si No DD es dirección. específicade host No DR está en tabla de ruteo No Existe default route Si Si Si Enviar datagram a dirección de destino (DD) Enviar datagram a dirección de router en la tabla Enviar datagram a dirección de router en la tabla Enviar datagram a dirección de router asociado a def. route Ruta específica: permite especificar un host Ruta específica: permite especificar un host en la tabla de ruteo en la tabla de ruteo Default route: un router al que se envían Default route: un router al que se envían todos los dg con direcciones no conocidas. todos los dg con direcciones no conocidas. Permite no tener que especificar todas las Permite no tener que especificar todas las direcciones de red IP de la Internet direcciones de red IP de la Internet Error, destino no alcanzable Fin Tecnología de los Sistemas 27

28 Ejemplo: contenido de tablas de HOST A ruteo HOST B eth HOST C eth0 eth0 sl0 sl eth INTERNET ROUT. X ROUT. Y eth0 HOST E eth eth0 eth HOST D eth0 RED RED RED ROUTER X RED DEST D/I ROUTER IF D eth D eth I eth1 default I sl0 eth0 DIR. IP DH ha hb eth1 DIR. IP DH hy hc he sl0 DIR. IP DH hi ROUTER Y ROUTER EN INTERNET HOSTS A O B RED DEST D/I ROUTER IF I eth D eth D eth1 default I eth0 eth0 DIR. IP DH hx hc he eth1 DIR. IP DH hd RED DEST D/I ROUTER IF I sl I sl I sl0 default I xx.xx.xx.xx iiii sl0 eth0 (host A) DIR. IP DH DIR. IP DH hx RED DEST D/I ROUTER IF D eth0 default I eth hb Tecnología de los Sistemas 28

29 Algoritmo de reenvío con subnetting Extraer dirección de destino del datagrem entrante=dd Acceder a próxima entrada en tabla de ruteo (T(máscara) AND DD ) == T(red) No Si DESTINO = Router de tabla No Fin tabla de ruteo No Si Existe default route Si Error, destino no alcanzable DESTINO = default route Enviar a DESTINO Tecnología Fin de los Sistemas 29

30 Enrutamiento entre dominios classless (CIDR) Sumarización de ruta realizada por CIDR - Las rutas se resumen con máscaras que son menos que la máscara usada en la máscara classful por defecto -Ejemplo: / 13 es la ruta sumarizada para las redes classful / 16 hasta / 16 Tecnología de los Sistemas 30

31 Enrutamiento entre dominios classless (CIDR) Pasos para calcular una ruta sumarizada: - Enumere las redes en formato binario - Cuente la cantidad de bits a la izquierda que más coincidan para determinar la máscara de la ruta sumarizada - Copie los bits coincidentes y agregue bits cero para determinar la dirección de red sumarizada Tecnología de los Sistemas 31

32 CIDR Ejemplo Tablas de ruteo sin CIDR A Por / / / / / / / / Tablas de ruteo con CIDR A Por / El uso de CIDR permite sintetizar la cantidad de entradas en la tabla de ruteo. Tecnología de los Sistemas 32

33 ROUTER USUARIO H Asig: 1 C ROUTER USUARIO I Asig: 1 C ROUTER E /19 Asignadas: 32 clases C X a X ROUTER F /20 Asignadas: 16 clases C X a X ROUTER G /21 Asignadas: 8 clases C X a X RED DEST D/I RT MASCARA Propaga: /19 Propaga: /20 Propaga: / I H default I B RED DEST D/I RT MASCARA I I default I A CIDR ROUTER B Sumarización: Toma grupos de direcciones contiguas y propaga una única dirección con máscara más corta que las recibidas (dirección menos específica) Propaga: / /16 Asignadas: 256 clases C X a X RED DEST D/I RT MASCARA I E I F I G default I A ROUTER C /17 Asignadas: 128 clases C X a X ROUTER D /18 Asignadas: 64 clases C X a X ROUTER A Propaga: / /14 Asignadas: 1024 clases C X a X X a X X a X X a X RED DEST D/I RT MASCARA I B I C I D * Las entradas en las tablas de ruteo se muestran parcialmente Tecnología de los Sistemas 33

34 CIDR ROUTER USUARIO H Asig: 1 C ROUTER USUARIO I Asig: 1 C ROUTER E /19 Asignadas: 32 clases C X a X ROUTER F /20 Asignadas: 16 clases C X a X ROUTER G /21 Asignadas: 8 clases C X a X RED DEST D/I RT MASCARA Propaga: /19 Propaga: /20 Propaga: / / I H I I default I B Las direcciones son propiedad de los providers Si un usuario cambia de provider, de manera transitoria conserva su dirección introduciendo casos especiales. Ejemplo: Usuario I cambia a provider G ROUTER B Propaga: / / /24 Asignadas: 256 clases C X a X RED DEST D/I RT MASCARA I E I F I G I G default I A ROUTER C /17 Asignadas: 128 clases C X a X La propagación de la dirección específica no es realizada por A Propaga: /14 ROUTER A /14 Asignadas: 1024 clases C X a X X a X X a X X a X RED DEST D/I RT MASCARA I B I C I D I B ROUTER D * Las entradas en las tablas de ruteo se muestran parcialmente /18 Asignadas: 64 clases C X a X Llegada p.ej. la dirección , se accede a la tabla utilizando el principio longest match, ya que coincide con las entradas máscara y máscara Tecnología de los Sistemas 34

35 Algoritmo de búsqueda en tablas de ruteo con principio longest match prefix Extraer dirección de destino del datagrem entrante=dd Inicializar búsqueda en tabla Hay_matchings = F Acceder a próxima entrada en tabla de ruteo (T(máscara) AND DD ) == T(red) No Si No Es el matching de mayor longitud? Si Hay_matching s=t Matching=entrada de la tabla No Fin tabla de ruteo Si No Hay _matching Existe default route Si Si No Error, destino no alcanzable DESTINO = default route DESTINO = Router de mayor matching Fin Enviar a DESTINO Tecnología de los Sistemas 35

36 Resumen Direccionamiento IP classful Las direcciones IPv4 tienen 2 partes:» - La porción de red se encuentra en el lado izquierdo de una dirección IP» - La porción de host se encuentra en el lado derecho de una dirección IP Las direcciones clase A, B y C se diseñaron para proporcionar direcciones IP para las organizaciones de diferente tamaño. La clase de una dirección IP se determina por el valor decimal encontrado en el 1. er octeto. Las direcciones IP se están agotando, por eso, se usan el enrutamiento entre dominios classless (CIDR) y la máscara de subred de longitud variable (VLSM) para intentar conservar el espacio de direcciones. Tecnología de los Sistemas 36

37 Resumen Actualizaciones de enrutamiento classful No se envían las máscaras de subred durante las actualizaciones de enrutamiento Direccionamiento IP classless Ventajas del direccionamiento IP classless Es posible crear direcciones de redes adicionales mediante una máscara de subred que se adapte a sus necesidades Usa el enrutamiento entre dominios classless (CIDR) Tecnología de los Sistemas 37

38 Resumen CIDR Usa las direcciones IP de manera más eficaz por medio del uso de VLSM - VLSM es el proceso de dividir una subred en subredes Permite la sumarización de ruta - La sumarización de ruta representa a varias rutas contiguas en una ruta única Tecnología de los Sistemas 38

39 Resumen Actualizaciones de enrutamiento classless Las máscaras de subred se incluyen en las actualizaciones Tecnología de los Sistemas 39