REDES DE COMPUTADORES / REDES Y SISTEMAS DISTRIBUIDOS

Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
REDES DE COMPUTADORES / REDES Y SISTEMAS DISTRIBUIDOS
Título de la práctica
Sesión
Laboratorio
Material utilizado
CONFIGURACIÓN BÁSICA DE REDES
Conceptos generales sobre equipamiento y
configuración de redes
2.7
Apuntes de la sesión
OBJETIVOS
El objetivo general de esta sesión de prácticas es presentar al alumno los conceptos básicos de
configuración y administración de redes que se utilizarán en las posteriores semanas. El enfoque
de esta sesión es eminentemente teórico, dado que se pretende presentar de forma detallada
varios aspectos que aún no se han abordado en la parte teórica de la asignatura pero que sin
embargo son fundamentales para poder realizar la práctica 2 con plenas garantías. Los
contenidos que aquí se verán serán posteriormente complementados y ampliados en las clases
teóricas correspondientes, y por tanto se trata simplemente de extraer aquí aquel subconjunto
sin el cuál no sería posible entender la mayor parte de las prácticas.
En concreto, esta sesión se va a centrar en la descripción de las características de los
equipos de interconexión para redes de área local, la asignación de direcciones IP a los distintos
equipos de una red y los fundamentos del encaminamiento IP.
INTRODUCCIÓN
En la formación de cualquier ingeniero técnico o superior en informática, la configuración básica
de redes y servicios de red se considera fundamental, ya que hoy en día no se concibe un
sistema informático que no se encuentre perfectamente conectado tanto a nivel interno como con
redes externas, como la red Internet. Por tanto, la práctica 2 de tanto la asignatura de Redes de
Computadores como de Redes y Sistemas Distribuidos va dirigida específicamente a
experimentar con los distintos dispositivos, sistemas operativos y aplicaciones involucradas en la
configuración y administración de redes de área local e intranets.
Las sesiones de prácticas serán realizadas en un laboratorio de la Facultad de
Informática, el laboratorio 2.2, que dispone del material necesario para llevar a cabo los distintos
ejercicios que se plantearán más adelante. En líneas generales, se trata de experimentar con
una serie de equipos de interconexión que ya se encuentran presentes en dicho laboratorio, o
que han sido adquiridos a propósito para realizar las prácticas, así como de familiarizarse con la
configuración de las opciones y herramientas de red de los dos sistemas operativos instalados
en las máquinas del laboratorio, Windows y Linux. El desarrollo de la práctica 2 se ha dividido en
las siguientes sesiones:
•
•
•
•
•
•
Introducción de los conceptos generales sobre equipamiento y configuración de redes
Configuración de clientes de red
Configuración de dispositivos de interconexión
Configuración de las reglas de filtrado de paquetes
Configuración de la traducción de direcciones
Monitorización de la actividad de la red
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 1
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
De todas ellas, sólo la primera sesión será de contenido teórico y será común para todos los
grupos de prácticas. El resto de sesiones se llevará a cabo en el laboratorio siguiendo la
distribución de grupos de prácticas que ya se siguió para la práctica 1.
PARTE A: FUNDAMENTOS DE LOS EQUIPOS DE INTERCONEXIÓN
El nombre usado para el dispositivo que conecta dos redes depende de la capa que se encargue
del trabajo:
•
•
•
•
•
Nivel físico: se llaman repetidores y concentradores (hubs), los cuales copian bits entre
segmentos de cable.
Nivel de enlace: se llaman switches (conmutadores) y almacenan y reenvían tramas de
enlace de datos entre las LAN.
Nivel de red: se llaman enrutadores o routers y envían paquetes entre redes distintas.
Nivel de transporte: las pasarelas de transporte conectan flujos de bytes en la capa de
transporte.
Por encima del nivel de transporte: las pasarelas de aplicación, o proxies, permiten el
trabajo conjunto por encima de la capa de transporte.
Por conveniencia, a veces usamos el término pasarela (gateway) para indicar cualquier
dispositivo que conecta dos o más redes distintas.
HUBS (concentradores)
Tal y como veremos tanto en teoría como en las prácticas, la solución más popular y ventajosa
en muchas configuraciones Ethernet es la basada en el uso de par trenzado y topología en
estrella. La mayoría de las topologías de las redes de área local usan un esquema tal que el
elemento central de la estrella es un elemento activo, al que se denomina hub. El centro actúa
como un repetidor: cuando transmite una única estación, el centro replica la señal en la línea de
salida hacia cada estación. Usualmente, cada enlace consiste en dos pares trenzados no
apantallados. Dada la alta velocidad y la baja calidad de transmisión del par trenzado no
apantallado, la longitud de un enlace suele estar limitada en torno a 100 m. Obsérvese que
aunque este esquema es físicamente una estrella, funciona lógicamente como un bus: una
transmisión por parte de una estación se recibe en el resto de estaciones, y se produce colisión
si dos estaciones transmiten al mismo tiempo. Este esquema de funcionamiento puede
apreciarse en la siguiente figura, en la cual la estación B está transmitiendo, de forma que esta
transmisión sale de B hacia el hub, y éste la reenvía a todas las líneas excepto a la que se utilizó
para recibir la información En esta configuración todas las estaciones deben compartir la
capacidad total del bus, que es de 10 Mbps.
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 2
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
El uso de un hub presenta varias ventajas frente a una configuración pura en bus: aprovecha el
cableado de los edificios además del hecho de que el hub se puede configurar para determinar el
mal funcionamiento de una estación que congestiona la red, de modo que se podría eliminar
dicha estación de la red.
SWITCHES (conmutadores)
Las prestaciones obtenidas mediante un hub se pueden mejorar mediante el uso de un switch.
En este caso, una trama procedente de una estación dada es conmutada hacia la
correspondiente línea de salida para su envío hacia la estación destino. Al mismo tiempo,
algunas otras líneas desocupadas se pueden usar para conmutar otro tráfico. En la siguiente
figura se muestra un ejemplo en el que la estación B está transmitiendo una trama a A y, al
mismo tiempo, C transmite una trama hacia D. Así, en este ejemplo, el rendimiento actual de la
LAN es 20 Mbps, aunque cada dispositivo individual esté limitado a 10 Mbps.
Los switches presentan varias características interesantes:
•
•
•
No se necesita cambiar el software o el hardware de los dispositivos conectados para
convertir una LAN en bus o una LAN con hubs en una LAN con switches.
Suponiendo que el conmutador tiene suficiente capacidad para atender a todos los
dispositivos conectados, cada uno de ellos tiene una capacidad dedicada igual a la LAN
completa. Por ejemplo, en la figura anterior, parece como si cada dispositivo conectado
tuviese una capacidad dedicada de entrada o salida de 10 Mbps.
El conmutador permite el escalado de forma sencilla, pudiéndose conectar dispositivos
adicionales a él con el correspondiente incremento de su capacidad.
El diseño de los conmutadores persigue la transparencia completa, de forma que al conectar un
conmutador a varios segmentos de una LAN el proceso de conmutación funciona perfectamente
al instante, sin requerir cambios de hardware o software o algún tipo de ajuste.
Existen dos tipos de conmutadores:
•
•
Conmutador de almacenamiento y envío: el conmutador acepta una trama sobre una
línea de entrada, la almacena temporalmente y después la encamina hacia la línea de
salida correspondiente.
Conmutador rápido: el conmutador aprovecha que la dirección de destino se encuentra
al comienzo de la trama para retransmitir la trama entrante sobre la línea de salida
correspondiente tan pronto como sabe la dirección de destino.
El conmutador de tipo rápido permite el mayor rendimiento posible, aunque a riesgo de propagar
tramas erróneas dado que no es capaz de comprobar el CRC antes de efectuar la retransmisión.
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 3
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
Por su parte, el conmutador de almacenamiento y envío implica un retardo entre la emisión y la
recepción pero mantiene la integridad completa de la red.
ROUTERS (encaminadores)
En las redes de conmutación de paquetes, entre el nodo origen y el nodo destino, cada uno de
los paquetes atraviesa una serie de enlaces de comunicaciones y de equipos encaminadores (a
los cuales denominaremos routers). La mayoría de los routers utilizan la técnica de
almacenamiento y reenvío, lo cual significa que deben recibir el paquete completo antes de
retransmitirlo por alguno de los enlaces de salida.
Desde un punto de vista genérico, un router está formado, al menos, por los siguientes
elementos:
• Puertos de entrada. El puerto de entrada realiza varias funciones. Lleva a cabo la
funcionalidad de la capa de nivel físico al actuar como terminador físico del enlace, entre
otras tareas. Desde el punto de vista del nivel de enlace, también debe ser capaz de
comprender el protocolo y la codificación utilizada en este nivel. Una vez extraída la
información del nivel de red a partir de las tramas recibidas, esta debe procesarse para
determinar el puerto de salida a utilizar.
• Lógica de conmutación. La lógica de conmutación conecta los puertos de entrada con
los de salida, siguiendo para ello las reglas dictadas por el procesador de rutas. En
realidad se trata de una red de interconexión.
• Puertos de salida. Estos puertos almacenan los paquetes que han sido reenviados hacia
ellos a través de la red de interconexión, para finalmente transmitirlos a través del puerto
de salida usando para ello las reglas de nivel 1 y 2 que definan a ese tipo de puerto.
• Procesador de rutas. El procesador de rutas está guiado por el algoritmo de
encaminamiento que se utilice en cada caso, así como por la configuración introducida
por parte del administrador de la red.
En la siguiente figura se ilustra cuál es la función principal de un router. Como se puede apreciar,
hay tres routers conectados entre sí, permitiendo de esa forma que los equipos de cada una de
las tres LAN que aparecen sean capaces de comunicarse entre sí. Cada una de las interfaces de
red (puertos) que aparecen en la figura tiene asignada una dirección única que se conoce como
dirección IP (y de la cual hablaremos en la siguiente sección). Cuando un equipo quiere enviar
un paquete a cualquier otro equipo de la figura, incluye en dicho paquete la dirección del
destinatario, es decir, la dirección IP. La misión principal de cada uno de los routers de la figura
es determinar en qué línea de salida debe ponerse cada paquete que se recibe por alguna de las
líneas de entrada, es decir, cómo encaminar el paquete.
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 4
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
En un primer instante, se podría pensar que esto último no difiere mucho de lo que ya se ha
explicado para los conmutadores, los cuales también eran capaces de determinar la línea de
salida más apropiada para una trama de entrada. Sin embargo, la diferencia fundamental radica
en el nivel en el cual trabajan los conmutadores y los routers. En el caso de los primeros, éstos
trabajan a nivel 2, lo cual quiere decir que forman parte de la conexión directa de enlace que hay
entre los equipos de una misma red, en este caso una LAN. Para que su funcionamiento sea
correcto deben ser capaces de recibir toda la información que pasa por la red (trabajan en modo
promiscuo), para de esa forma ir descubriendo dónde se encuentran las distintas estaciones,
pero no tienen la necesidad de intercambiar ningún tipo de información con otros conmutadores.
Sin embargo, en el caso de los routers, éstos se utilizan a nivel 3 para conectar distintas
subredes entre sí. El hecho de que sean distintas redes implica que no toda la información
transmitida por un ordenador de una subred será recibida por todos los routers de la red en
general. Por ejemplo, analizando la figura anterior, un paquete dirigido desde el equipo 223.1.3.2
hacia el 223.1.2.1 sólo será visto por los routers 2 y 3, y no por el router 1. Esto implica que el
router 1 no es capaz de aprender por sí mismo la localización exacta del equipo 223.1.2.1, y por
tanto ésta debe determinarse mediante alguna técnica de encaminamiento, quizá basada en
ciertos valores de configuración introducidos manualmente o bien descubiertos mediante el envío
de paquetes de control especiales intercambiados entre routers. No sería razonable esperar a
que se recibiera algún paquete desde el equipo 223.1.3.2 hacia alguno de los equipos de la LAN
conectada al router, puesto que puede ser que esto no se produjera nunca y por tanto que el
router 1 nunca descubriera qué línea de salida utilizar para llegar a dicho equipo. Menos
razonable sería pensar también en la utilización de la técnica de inundación para hacer llegar el
paquete, puesto que esto implicaría que dicho paquete deberían recibirlos todos los equipos de
Internet, lo cual es desproporcionado.
Por tanto, cuando trabajemos con routers, a diferencia de lo que sucedía con los
switches, necesitaremos conocer ciertos parámetros básicos de configuración relativos al
direccionamiento y el encaminamiento IP, a lo cual dedicamos el siguiente apartado.
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 5
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
PARTE B: FUNDAMENTOS DEL DIRECCIONAMIENTO IP
Antes de comenzar con los detalles del direccionamiento IP, comentaremos algunas cuestiones
básicas acerca de la conexión de equipos (a los cuales llamaremos de ahora en adelante hosts)
y routers. Un host normalmente tendrá sólo un único enlace a la red. Por tanto, cuando quiera
enviar un paquete IP lo hará empleando dicho enlace. La conexión entre el host y el medio físico
suele recibir el nombre de interfaz. Por otro lado, la función básica de un router es recibir un
paquete a través de un enlace de entrada y reenviarlo usando alguno de los interfaces de salida,
por lo que necesariamente tendrá que disponer de al menos dos interfaces. Un router tiene al
menos tantas interfaces como enlaces a los que esté conectado. Pues bien, el protocolo IP
requiere que cada interfaz disponga de su propia dirección IP, lo que hace que debamos pensar
en una dirección IP como un identificador de una interfaz y no del equipo al cual pertenece la
interfaz.
Formato del direccionamiento IP
Cada dirección IP tiene un tamaño de 32 bits, lo que hace que el número total de direcciones IP
posible sea de 232. Dichas direcciones se escriben normalmente haciendo uso de una notación
basada en el uso de puntos, de forma que cada byte de la dirección se expresa en decimal y
separado por un punto del resto de bytes (un ejemplo de dirección IP es la 193.112.156.67).
Cada interfaz de cada host o router de Internet debe tener una dirección IP globalmente
única (lo que conlleva que dichas direcciones no puedan ser elegidas de forma arbitraria). La
dirección IP de una interfaz está determinada por la red a la cual se encuentra conectada. Por
ejemplo, la siguiente figura muestra una red IP. En dicha figura, se utiliza un router (con tres
interfaces) para conectar siete hosts.
Si se analizan las direcciones asignadas a las interfaces hay varios aspectos a resaltar. Los tres
hosts de la parte superior izquierda de la figura tienen una dirección IP del tipo 223.1.1.xxx. Es
decir, comparten los 24 bits más significativos de sus direcciones. Además, están
interconectados entre sí mediante un enlace Ethernet sin la intervención de routers. En la
terminología IP, estas tres interfaces, más la del router conectado a dicha Ethernet, forman una
red IP. Los 24 bits que comparten constituyen la porción de red de sus direcciones IP; los
restantes 8 bits son la porción de host. La propia red tiene la dirección 223.1.1.0/24, donde /24,
en ocasiones conocida como máscara de red, indica que los 24 bits más significativos definen la
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 6
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
dirección de red (también conocida como prefijo de red). Por tanto, la red 223.1.1.0/24 está
formada por tres interfaces de host (223.1.1.1, 223.1.1.2, 223.1.1.3) y una interfaz de router
(223.1.1.4). Cualquier otro host que quiera añadirse a la red deberá tener una dirección IP de la
forma 223.1.1.x.
La definición de una red IP no se restringe al ámbito de los segmentos Ethernet que
interconectan múltiples hosts a un router. Una red IP puede ser también una conexión punto a
punto entre dos routers. Una vez que hemos definido qué es una red IP, estamos en condiciones
de ampliar los detalles del direccionamiento IP. El esquema de direccionamiento original de
Internet definió cuatro clases de direcciones, tal y como muestra la siguiente figura.
Para las direcciones de clase A, los primeros 8 bits identifican la red y los últimos 24 la interfaz
dentro de dicha red. Así pues, dentro de la clase A es posible tener hasta 27 redes con 224
interfaces cada una. Las direcciones de clase B usan 16 bits para identificar a la red y 16 bits
para el host dentro de la red. Las direcciones de clase C utilizan 24 bits para identificar la red y
dejan sólo ocho bits para el identificador de interfaz. Las direcciones de clase D están asociadas
al multicast IP y no se abordarán en las prácticas de la asignatura.
Por otro lado, hay direcciones IP que tienen un significado especial y que por tanto no
pueden emplearse para identificar a una única interfaz, como las direcciones de red y las
direcciones broadcast. En el primer caso, se dice que una dirección IP hace referencia a toda
una red (y no a un equipo) cuando el contenido de los bits asociados a la identificación de los
hosts es todo ceros (por ejemplo, la dirección 223.1.1.0 del ejemplo anterior). Por otro lado, se
dice que una dirección IP es de broadcast (es decir, indica que los receptores del datagrama son
todos los equipos de una misma red) si los bits asociados a la identificación de hosts son todo
unos (por ejemplo, la dirección 223.1.1.255 sería la dirección de broadcast de la red 223.1.1.0).
Por esta razón, dado un número X de bits para la identificación de hosts, el número máximo de
interfaces distintas que puede contener la red es de 2X-2.
Subredes IP
Es posible dividir una red en varias partes para uso interno, pero que actúe como una única red
ante el mundo exterior. Por ejemplo, supongamos una organización que tiene una dirección de
clase B (16 bits para hosts) e inicialmente sólo dispone de una LAN. En este caso, podría utilizar
el esquema de numeración de hosts que mejor le conviniese. Al implantar una segunda LAN
podría decidir, por ejemplo, dividir los 16 bits de la parte correspondiente a los hosts en un
número de subred de 6 bits y un número de hosts de 10 bits, lo que le permitiría tener 62 LAN
(se reservan el 00..0 y el 11..1) cada una hasta con 1022 hosts. Fuera de la red, la subred no es
visible, por lo que la asignación de una subred nueva no requiere comunicación con el exterior ni
la modificación de tablas de encaminamiento externas.
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 7
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
Asignación de direcciones IP
La configuración de un host IP está formada por tres valores principales. En primer lugar, la
dirección IP del host, es decir, su identificador único dentro de la red. En segundo lugar, la
máscara de subred que le ayudará a determinar cuáles son los equipos que pertenecen a su
misma subred y que se encuentran por tanto directamente accesibles sin necesidad de hacer
uso de un router. Por último, es necesario también especificar al menos la dirección IP de un
router, conocido como router por defecto, al cual se le enviarán todos aquellos paquetes que
vayan dirigidos a equipos que no se encuentren en la subred del equipo.
La especificación de estos valores puede realizarse mediante dos alternativas:
•
•
Mediante configuración manual. En este caso, es un administrador de red el que
establece la configuración
Mediante DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). El protocolo de configuración
dinámica de host es un estándar TCP/IP diseñado para simplificar la administración de la
configuración IP del host. El estándar DHCP permite el uso de servidores DHCP para
administrar la asignación dinámica, a los clientes DHCP de la red, de direcciones IP y
otros detalles de configuración relacionados. La configuración de servidores DHCP en
una red proporciona las siguientes ventajas:
o El administrador puede especificar parámetros de TCP/IP globales y específicos
de subredes de forma centralizada para toda la red.
o No es necesario configurar TCP/IP manualmente en los equipos cliente.
o Cuando se mueve un equipo cliente entre subredes, se libera su antigua
dirección IP para volver a utilizarla. Cuando se reinicia el equipo en su nueva
ubicación, el cliente vuelve a configurar sus valores de TCP/IP
automáticamente.
o La mayoría de los routers pueden reenviar las solicitudes de configuración de
DHCP, por lo que no es necesario disponer de servidores DHCP en cada subred
de la red.
Un ejemplo de asignación de direcciones y de encaminamiento IP
A continuación se va a abordar un escenario real de asignación de direcciones y de
configuración de tablas de encaminamiento IP haciendo uso de la red mostrada en la figura.
Supongamos que se nos plantea el problema de configurar las distintas subredes que aparecen
en la figura haciendo uso de una dirección de clase C que ha sido asignada a nuestra
organización, en este caso la dirección 194.194.194.0.
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 8
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
PC 3
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
Subred B
(52 equipos)
Switch B
PC 1
PC 5
eth0
Router B
Subred A
(28 equipos)
ppp0
Router A
Router D
ppp0
Hub D
Sw itch A
eth0
eth0
ppp1
Subred D
(23 equipos)
ppp0
ppp1
ppp0
Router C
PC 2
eth0
PC 6
Subred C
(18 equipos)
Switch C
PC 4
Analizando la red de la figura, podemos observar que está compuesta por 4 subredes
Ethernet (las subredes A, B, C y D) más tres subredes punto a punto correspondientes a los
enlaces directos entre los routers A y C, C y D, B y D. Por tanto, debemos ser capaces de crear
al menos 7 subredes distintas, donde cada una de las cuales debe ser del tamaño suficiente
como para poder asignar un dirección distinta a cada una de las interfaces de los hosts que la
componen. Impondremos como requisito que el tamaño de las subredes debe ser lo más
ajustado posible al número de equipos presentes en la subred.
En primer lugar, comenzaremos por la subred A. Dicha subred está formada por 28
equipos (por tanto, 28 interfaces Ethernet a las que hay que asignar una dirección IP) más la
interfaz eth0 del router A. Esto hace un total de 29 direcciones dentro de la subred, además de la
necesaria para identificar a la red y la dirección de broadcast, que eleva la suma a 31. Dado que
nos han asignado una dirección de clase C, esto implica que de los 32 bits de la dirección, sólo 8
están disponibles para la creación de subredes y la asignación de direcciones, ya que los
restantes 24 bits constituyen la dirección de la red y son inalterables por tanto.
De los 8 bits restantes, para ubicar las 31 direcciones dentro de la misma subred,
debemos hacer uso de 5 bits para identificar cada uno de los hosts de la subred (25 = 32 > 31).
Por tanto, en el caso de la subred A, esta sería la división de los últimos 8 bits:
Byte 1
Byte 2
Byte 3
194
194
194
Byte 4
1
2
3
Dirección red
4
5
6
7
Dirección de host
8
A tenor de lo anterior, la subred A podría tener cualquiera de las siguientes direcciones
(el último byte se expresa tanto en binario como en decimal):
•
•
•
•
194.194.194.000 00000 = 194.194.194.0
194.194.194.001 00000 = 194.194.194.32
194.194.194.010 00000 = 194.194.194.64
194.194.194.011 00000 = 194.194.194.96
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 9
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
•
•
•
•
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
194.194.194.100 00000 = 194.194.194.128
194.194.194.101 00000 = 194.194.194.160
194.194.194.110 00000 = 194.194.194.192
194.194.194.111 00000 = 194.194.194.224
Esto quiere decir que cualquiera de esas direcciones, en principio, podría ser utilizada para
identificar a la subred A. Sin embargo, si utilizáramos la primera de ella, se observa que tanto la
red completa de la organización como la subred A compartirían la misma dirección,
194.194.194.0, lo cual supone un fallo de diseño ya que una misma dirección no debe hacer
referencia a dos redes distintas. Por tanto, la primera dirección de la que podemos hacer uso es
la dirección 194.194.194.32, que será la que utilicemos para identificar a la red.
La división del último byte en dos grupos de 3 y 5 bits respectivamente también tiene
otra implicación importante, ya que marca cuál será la máscara de subred a utilizar para extraer
la dirección de red del equipo destino y por tanto poder averiguar si se encuentra en la misma
subred. Puesto que los 3 primeros bits se utilizan para identificar a la red, y que la dirección de
partida era de clase C, donde ya estaban prefijados los primeros 24 bits, la máscara definitiva
está formada por 27 bits (24+3). Expresada en valores binarios se corresponde con
11111111.11111111.11111111.11100000, es decir, 255.255.255.224.
Por último, en lo que respecta a la subred A, es necesario ir realizando la asignación de
direcciones IP a cada una de las interfaces. Para ello, basta con ir asignando valores a los 5 bits
reservados para identificar a los hosts, teniendo la precaución de no utilizar la codificación de 5
ceros ni de 5 unos ya que ésta se corresponde con las direcciones reservadas de red y de
broadcast. Un convenio bastante extendido consiste en asignar las primeras direcciones a las
interfaces de los routers que haya presentes en la subred, y el resto de direcciones a los hosts.
En este caso tenemos un único router, el router A, al cual debemos asignar una dirección para
su interfaz eth0. Siguiendo el convenio será 194.194.194.001 00001, es decir, 194.194.194.33. A
continuación se procedería con las direcciones de los PCs. A modo de resumen, se muestra
cuáles serían los valores de configuración de la subred A:
Dirección de la Subred A:
Máscara de la Subred A:
Router A (eth0):
PC 1:
PC 2:
194.194.194.32
255.255.255.224 (27 bits)
194.194.194.33
194.194.194.34
194.194.194.35
Una vez asignadas las direcciones de la subred A, procedemos con la subred B. En este caso,
se trata de una red de 52 equipos, que junto con la interfaz del router, nos proporciona un total
de 53 interfaces a las que asignar dirección (55 en realidad contando con las direcciones de red
y de broadcast). Por tanto, ahora necesitamos 6 bits para asignar direcciones a los hosts y 2 bits
para la parte identificativa de la subred.
Byte 1
Byte 2
Byte 3
194
194
194
Byte 4
1
2
Red
3
4
5
6
7
Dirección de host
8
A tenor de lo anterior, la subred A podría tener cualquiera de las siguientes direcciones
(el último byte se expresa tanto en binario como en decimal):
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 10
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
•
•
•
•
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
194.194.194.00 000000 = 194.194.194.0
194.194.194.01 000000 = 194.194.194.64
194.194.194.10 000000 = 194.194.194.128
194.194.194.11 000000 = 194.194.194.192
Al igual que en el caso de la subred A, la primera de las direcciones tiene el problema de que
coincide con la dirección de la red de clase C. Como inconveniente añadido, ahora también se
presenta el hecho de que las direcciones de la subred A están ubicadas en el rango que va
desde la dirección 194.194.194.32 hasta la 194.194.194.63, por lo que tampoco se puede elegir
la primera red ya que tendríamos un solapamiento de las direcciones de las subredes A y B. La
consecuencia es que debemos hacer uso de la segunda dirección, quedando la configuración de
la subred B de la siguiente manera:
Dirección de la Subred B:
Máscara de la Subred B:
Router B (eth0):
PC 3:
194.194.194.64
255.255.255.192 (26 bits)
194.194.194.65
194.194.194.66
Procedemos ahora con la subred C. En este caso se trata de una red con 19 interfaces (más 2
direcciones de red y broadcast), por lo que volvemos a necesitar al menos 5 bits para la parte de
hosts. La división vuelve a quedar, tal y como ocurría con la subred A, de la siguiente manera:
Byte 1
Byte 2
Byte 3
194
194
194
Byte 4
1
2
3
Dirección red
4
5
6
7
Dirección de host
8
Y por tanto la subred C podría tener cualquiera de las siguientes direcciones (el último
byte se expresa tanto en binario como en decimal):
•
•
•
•
•
•
•
•
194.194.194.000 00000 = 194.194.194.0
194.194.194.001 00000 = 194.194.194.32
194.194.194.010 00000 = 194.194.194.64
194.194.194.011 00000 = 194.194.194.96
194.194.194.100 00000 = 194.194.194.128
194.194.194.101 00000 = 194.194.194.160
194.194.194.110 00000 = 194.194.194.192
194.194.194.111 00000 = 194.194.194.224
Analicemos ahora la posibilidad de utilizar cualquiera de dichas direcciones:
•
•
•
•
•
•
•
•
194.194.194.0. No se puede usar porque coincide con la dirección global de clase C
194.194.194.32. No se puede usar porque ya está siendo utilizada por la subred A
194.194.194.64. No se puede usar porque ya está siendo utilizada por la subred B
194.194.194.96. No se puede usar porque está dentro del rango de direcciones
empleado por la subred B, esto es, de 194.194.194.64 a 194.194.194.127
194.194.194.128. Esta red está libre, y por tanto puede usarse.
194.194.194.160. Esta red está libre, y por tanto puede usarse.
194.194.194.192. Esta red está libre, y por tanto puede usarse.
194.194.194.224. Esta red está libre, y por tanto puede usarse.
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 11
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
Por seguir un orden consecutivo, haremos uso ahora de la dirección 194.194.194.128 para la
subred C, quedando la configuración de la siguiente forma:
Dirección de la Subred C:
Máscara de la Subred C:
Router C (eth0):
PC 4:
194.194.194.128
255.255.255.224 (27 bits)
194.194.194.129
194.194.194.130
Finalmente, con la subred D procedemos de la misma forma que acabamos de hacerlo,
obteniendo la siguiente configuración:
Dirección de la Subred D:
Máscara de la Subred D:
Router D (eth0):
PC 5:
PC 6:
194.194.194.160
255.255.255.224 (27 bits)
194.194.194.161
194.194.194.162
194.194.194.163
Por último, debemos configurar las 3 subredes formadas por los enlaces punto a punto entre los
routers. Para ello, seguiremos en todos los casos el mismo método, basado en el hecho de que
toda red punto a punto está formada exclusivamente por 2 equipos. Sin embargo, teniendo en
cuenta que también debemos dar cabida en dicha red a la dirección de la propia red y de
broadcast, en realidad se trata de subredes de 4 direcciones. Por tanto, se utilizarán 2 bits para
la parte de host y 6 bits para la parte de dirección de subred. Esto supone 64 posibles
direcciones de subred posibles. De entre todas ellas, debemos hacer uso de aquellas que no
entren en conflicto con las ya establecidas para las subredes A, B, C y D. En este caso concreto
se ha optado por la siguiente asignación:
Subred RA-RC:
Máscara:
Router A (ppp0):
Router C (ppp0):
194.194.194.192
255.255.255.252 (30 bits)
194.194.194.193
194.194.194.194
Subred RC-RD:
Máscara:
Router C (ppp1):
Router D (ppp1):
194.194.194.196
255.255.255.252 (30 bits)
194.194.194.197
194.194.194.198
Subred RD-RB:
Máscara:
Router B (ppp0):
Router D (ppp0):
194.194.194.200
255.255.255.252 (30 bits)
194.194.194.201
194.194.194.202
Encaminamiento
Una vez asignadas las direcciones a cada una de las subredes, el siguiente paso es configurar
las tablas de encaminamiento de los routers. Para ello haremos uso de una notación genérica
que posteriormente será fácilmente trasladable a cualquiera de los routers que se usen en el
laboratorio de prácticas. Esta notación está basada en el uso de una tabla de encaminamiento
en la cual aparecen 5 columnas que representan la siguiente información:
•
•
•
Equipo: Hace referencia al equipo que se está configurando
Destino: Red a la cual se quiere llegar. En el caso de utilizar la palabra clave default el
destino hará referencia a cualquiera de los destinos no especificados anteriormente para
ese mismo equipo.
Gateway: Forma de llegar hasta la red especificada en la columna destino. Es posible
utilizar dos tipos de valores. Por un lado se puede especificar directamente la dirección
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 12
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
•
•
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
IP de un router. Por otro lado, cuando la red se tiene directamente accesible por una de
las interfaces, haremos uso del símbolo *.
Máscara: Se trata del valor utilizado para obtener la dirección de la red destino a partir
de la dirección IP del destinatario.
Interfaz: Indica cuál de las distintas interfaces del equipo debe utilizarse para hacer
llegar el paquete hasta el gateway especificado.
Vamos a detallar cómo se completaría dicha tabla de encaminamiento para el Router A. En este
caso tenemos dos posibles destinos: por un lado, la subred 194.194.194.32, a la cual está
directamente conectado el router A; por otro lado, cualquier otra subred que se encuentre más
allá del router C, ya que el camino a seguir para alcanzar cualquiera de ellas pasa
inexcusablemente por el router C. De aquí se deriva la siguiente tabla (las direcciones IP están
simplificadas, al eliminar el valor 194.194.194 que se repite en todas las direcciones):
Equipo
Destino Gateway Máscara Interfaz
.32
*
/27
eth0
default
.194
/0
ppp0
Router A
Para el caso del router A, la tabla de encaminamiento resulta bastante sencilla. Veamos
una tabla más compleja, como por ejemplo la del router D, que debe tomar la decisión de enviar
los paquetes por sus interfaces eth0, ppp0 o ppp1 en función de cuál sea el destino de los
paquetes.
Equipo
Router D
Destino Gateway Máscara Interfaz
.160
*
/27
eth0
.64
.201
/26
ppp0
Default
.197
/0
ppp1
En este caso vemos que cuando la red destino es la red 194.194.194.160, el paquete se
envía directamente por la interfaz Ethernet. En el caso de que la red destino sea la
194.194.194.64, la subred B, el paquete debe enviarse por la interfaz ppp0 hacia el router B. Por
último, en cualquiera de los demás casos, es el router C el que debe encargarse del
encaminamiento.
El resto de las tablas de encaminamiento quedan de la siguiente forma:
Equipo
Destino Gateway Máscara Interfaz
.64
*
/26
eth0
Default
.202
/0
ppp0
.128
*
/27
eth0
.32
.193
/27
ppp0
Default
.198
/0
ppp1
Router B
Router C
Finalmente, vamos a analizar cómo se encamina un paquete que se envía desde el PC 1
hasta el PC 3, con el fin de poder apreciar todo el proceso de encaminamiento de forma global y
terminar así de fijar los conceptos vistos en esta primera sesión.
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 13
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
De acuerdo con lo aquí visto, el PC 1 dispondría de la siguiente configuración IP:
Dirección IP del PC1:
Máscara de subred:
Router por defecto:
194.194.194.34
255.255.255.224 (27 bits)
194.194.194.33 (Router A)
Si ahora el PC 1 desea enviar un paquete al PC 3, para ello debe primero obtener la dirección IP
del PC 3. Esto se puede realizar de varias formas, por ejemplo usando un servicio DNS. La
forma de descubrir dicha dirección está fuera del ámbito de esta sesión de prácticas, y por tanto
asumiremos que ya se ha obtenido de alguna forma la dirección 194.194.194.66. El primer paso
antes de enviar el paquete es determinar si el PC 3 se encuentra dentro de la subred A. Para
ello, el PC 1 aplica la máscara de la subred a la dirección del destinatario (se realiza un AND
lógico de la máscara con la dirección), obteniendo la dirección 194.194.194.64. Dado que dicha
dirección de subred no coincide con la dirección de subred del PC 1 (que es 194.194.194.32), se
sabe que el PC 3 no está en la misma subred y que por tanto el paquete debe enviarse al router
por defecto.
Cuando el router A recibe el paquete, consulta su tabla de encaminamiento para ver qué
hacer con él. Dado que sólo posee dos entradas en la tabla, y que la dirección de subred destino
no coincide con la de la primera entrada, opta por enviar el paquete a su router por defecto, en
este caso el router C con dirección 194.194.194.194. A su vez, el router C, al analizar su tabla de
encaminamiento, determina que la línea a utilizar es la de su router por defecto (el router D),
puesto que la dirección de subred no se corresponde con ninguna de las anteriores de su tabla.
Finalmente, el router D también reenvía el paquete al router B y cuando éste lo recibe se da
cuenta de que la red destino se encuentra directamente accesible a través de su interfaz eth0, y
por tanto utiliza dicha interfaz para hacer llegar el paquete hasta el PC 3.
EJERCICIO PROPUESTO
Se dispone de una red Ethernet como la de figura, la cual deseamos configurar. Para
dicha configuración disponemos de la dirección IP de clase C 192.83.0.0
a) Indicar todas las direcciones IP y las máscaras que se deberían asignar para configurar
la red (excepto el acceso a Internet y los PCs que no aparecen en la figura). Téngase en
cuenta que se desean definir cuatro subredes (de 20 PCs cada una), de manera que
cada uno de los PCs que aparecen en la figura se encuentren en subredes diferentes y
que las direcciones 192.83.0.0 y 192.83.0.255 no pueden emplearse en ninguna de las
subredes para ningún propósito (ni siquiera broadcast o identificación de red). Asígnese
también nombre a las distintas interfaces de red (eth0, eth1...)
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 14
Redes de Computadores | Redes y Sistemas Distribuidos
Práctica 2: Configuración Básica de Redes. Sesión 1
b) Obténgase un posible valor para todas las tablas de encaminamiento que deberían
configurarse (de los routers y los PCs que aparecen en la figura). Indica el valor de los
campos: destino, gateway, máscara e interfaz de cada entrada de las tablas. Sígase la
notación que aparece a continuación para la tabla de encaminamiento.
Gateway
Máscara Interfaz
Destino
Subred * = directamente Máscara
eth0
Equipo
default
IP del router
0.0.0.0
eth0
© 2009 DITEC. Universidad de Murcia - Página 15