Fragmentación en Paquetes IPv4

La fragmentación IP es un mecanismo que permite dividir (o fragmentar) un paquete IP en varios bloques de datos, si su tamaño sobrepasa la Unidad Máxima de Transferencia (Maximum Transfer Unit – MTU) del canal.

Los campos de la cabecera IP afectados por el proceso de fragmentación son los siguientes:

• Opciones.
• Flags (incluyendo el More Fragment Flag), que especifica si le pueden seguir o no más fragmentos.
• Fragment Offset (Desplazamiento del Fragmento).
• Tamaño de Cabecera.
• Longitud.
• Suma de Control de Cabecera (Checksum).

Funcionamiento del Protocolo DHCP

Obtención de Dirección IP mediante DHCP: Proceso Exitoso (DORA)

1. DHCPDISCOVER: El cliente envía un mensaje de difusión (broadcast) a toda la red física para encontrar servidores DHCP disponibles.
2. DHCPOFFER: Mensaje del servidor como respuesta al DHCPDISCOVER, ofreciendo una configuración IP.
3. DHCPREQUEST: El cliente recibe el DHCPOFFER del servidor y comunica que acepta su oferta de configuración IP.
4. DHCPACK: El servidor responde con la dirección IP y otros parámetros de configuración adicionales (puerta de enlace, DNS, etc.).

Mensajes Adicionales de Control DHCP

• DHCPDECLINE: Lo enviaría el cliente en caso de que los parámetros ofrecidos sean inválidos.
• DHCPRELEASE: El cliente envía un mensaje al servidor indicando que ya no va a usar la IP, liberándola para que esté disponible.

Obtención de Dirección IP mediante DHCP: Servidor Rechaza la Solicitud

1. DHCPDISCOVER: El cliente envía un mensaje de difusión a toda la red física para encontrar servidores disponibles.
2. DHCPOFFER: Mensaje del servidor como respuesta al DHCPDISCOVER.
3. DHCPREQUEST: El cliente recibe el DHCPOFFER del servidor y comunica que acepta su oferta de configuración IP.
4. DHCPNAK (Negative Acknowledgement): El servidor rechaza la petición de dirección IP y se vuelve a iniciar todo el proceso de obtención.

Tipos de Mensajes del Protocolo ICMP

El Protocolo de Mensajes de Control de Internet (ICMP) se utiliza para enviar mensajes de error y de información operativa.

• Echo Request (Solicitud de Eco): Mensaje de control utilizado para solicitar a la máquina de destino que devuelva el mismo mensaje enviado (usado comúnmente por la herramienta Ping).
• Echo Reply (Respuesta de Eco): Mensaje de control que constituye la respuesta a una petición de eco.
• Destination Unreachable (Destino Inalcanzable): Indica que un paquete no puede ser entregado al destino por diversos motivos (ej. red, host o puerto inalcanzable).
• Source Quench (Ralentización del Origen): Mensaje que solicita al origen que disminuya la velocidad de envío de los mensajes a un router o PC, generalmente debido a congestión.
• Redirect Message (Redirección): Lo utilizan los routers. Indican a los equipos de origen que existe una ruta mejor para enviar los paquetes de forma más rápida o directa.
• Time Exceeded (Tiempo Excedido): Ocurre cuando un paquete excede su tiempo de vida (TTL) porque no ha conseguido llegar a su destino, evitando bucles infinitos.

Funcionamiento del Protocolo ARP

Ejemplo: Ping entre Estaciones sin Conocimiento de Direcciones MAC

El Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP) es fundamental para mapear direcciones IP lógicas a direcciones MAC físicas dentro de una red local.

1. Cuando un equipo no conoce la dirección MAC de destino, al intentar hacer ping, primero se envía un paquete ARP de difusión (broadcast) para localizar al equipo asociado a la dirección IP deseada.
2. Todos los equipos de la red reciben el paquete ARP de difusión. Solo el equipo identificado con esa IP responde al equipo origen con su MAC.
3. El equipo origen almacena la pareja IP/MAC del equipo destino en su Tabla ARP (o caché ARP) para evitar tener que enviar un nuevo paquete ARP de difusión en futuras comunicaciones.

Direcciones Especiales en IPv6

• ::/128: Dirección indefinida (o no especificada).
• ::/0: La ruta por defecto para tráfico unicast (equivalente a 0.0.0.0/0 en IPv4).
• ::1/128: La dirección de loopback (bucle local).
• fe80::/10: Prefijo de direcciones Link-Local (enlace-local). Son válidas y únicas solo dentro del segmento de red local.
• ff00::/8: Rango de direcciones utilizado para difusión (multicast), para enviar datos a múltiples ordenadores simultáneamente.
• fc00::/7: Rango de direcciones IP utilizado para redes privadas (Unique Local Addresses – ULA). Equivalen en IPv4 a las 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/16 y 192.168.0.0/24.
• ::ffff:0:0/96: Prefijo que designa una dirección IPv6 mapeada a IPv4.
• 2002::/16: Red utilizada para el direccionamiento 6to4.
• 2001::/32: Usado por el protocolo de túneles Teredo.

Mecanismos de Transición de IPv4 a IPv6

Doble Pila (Dual Stack)

Este mecanismo permite que cada equipo trabaje simultáneamente con ambos protocolos (IPv4 e IPv6) de forma independiente. Esto implica una carga de trabajo adicional, ya que se requieren dos direcciones IP, dos tablas de enrutamiento y dos tablas ARP, además de la ejecución de los dos procesos de protocolo.

Traducción (NAT-PT o Traducción de Protocolo)

Consiste en traducir las direcciones del protocolo IPv4 al protocolo IPv6. Se utiliza el formato ::ffff:xx.xx.xx.xx, donde las «xx» corresponden a la dirección IPv4.

6to4 (Túnel)

Permite que los paquetes IPv6 se transmitan a través de una red IPv4 sin la necesidad de configurar túneles explícitos. En este mecanismo, el ordenador es responsable de la encapsulación de los paquetes al salir hacia IPv6 y de la desencapsulación de los paquetes al entrar a IPv4. También puede implementarse en un router para dar servicio a toda una red.

Teredo (Túnel)

Es un mecanismo de túnel que funciona encapsulando los paquetes IPv6 en datagramas IPv4. De esta forma, los datagramas se pueden direccionar a través de redes que solo soportan IPv4. Se considera una medida temporal.

Clases de Direcciones en el Protocolo IPv4

La clasificación tradicional de direcciones IPv4 se basa en el primer octeto de la dirección:

• Clase A: (Rango: 0.0.0.0 a 127.255.255.255).

  El primer bit es siempre 0. Los 7 bits restantes del primer octeto identifican la red. El formato es Red.Host.Host.Host.

• Clase B: (Rango: 128.0.0.0 a 191.255.255.255).
• Clase C: (Rango: 192.0.0.0 a 223.255.255.255).
• Clase D (Multicast): (Rango: 224.0.0.0 a 239.255.255.255).

  Los primeros 4 bits son 1110. Los 28 bits restantes se utilizan para la difusión selectiva (multicast).

• Clase E: (Rango: 240.0.0.0 a 255.255.255.255). Reservado para uso futuro o experimental.

Rangos de Direcciones IPv4 Privadas

Estas direcciones no son enrutables en Internet y se utilizan dentro de redes locales:

• Clase A Privada: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (Prefijo 10.0.0.0/8).
• Clase B Privada: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (Prefijo 172.16.0.0/12).
• Clase C Privada: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (Prefijo 192.168.0.0/16).