Arquitectura de Redes
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Arquitectura de Redes
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Fechas sobre eventos importantes Conceptos de redes Evolucin de las redes Redes de rea Local (LAN) Redes de rea amplia (WAN) Modelo de referencia OSI Modelo TCP/IP Direccionamiento IP
Agenda
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`Fechas importantes
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Una red es la conexin de sistemas complejos de objetos o personas.
Definicin de red
Ejemplo de redes
Transporte Utilidades
Comunicaciones
Biolgico Social
Agua fresca
Alcantarillado
Rejilla de la
energa
Telfono
Internet
Servicio Postal
Celular
Telfono
LANS/ WANS
Sistema de
highway
Sistema de trafico
Areo
Transporte de agua
Ciudades
Amigos
Familia
Neurolgico
Ecosistemas
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Evolucin de las redes de datos
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Las redes LAN estn diseadas para: Operar dentro de un rea geogrfica limitada Permiten multiacceso a grandes velocidades Privacidad, operacin y administracin local Proveer acceso full-time a todos los servicios Interconectar fsicamente equipos adyacentes tales como:
Rede de rea local y dispositivos que la componen
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Topologas de redes LAN
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Ethernet, 10 Mbps Fast Ethernet- 100 Mbps Gibabit Ethernet, 1000 Mbps Token Ring, 4-16 Mbps FDDI, 100 Mbps 10G
Tecnologas de Redes LAN
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Ejemplos de red LAN Red simple: dos nodos
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Cable UTP
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Cat3 Cat5 Cat5e Cat6 Cat6e
Categoras
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Cable de fibra ptica
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Tipos de fibra
Monomodo Multimodo
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Una red WAN esta diseada para: Operar sobre grandes areas geogrficas Proveer conectividad a full-time y part-time Conectar dispositivos separados por largas distancias,
incluso a nivel mundial.
Redes WAN
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La interconexin de res LAN, se logra a travs de los siguientes dispositivos:
ROUTER
Modem CSU/DSU
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Ejemplo de una RED WAN
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Diferentes tecnologas para redes WAN WAN
Acronym WAN Name
Maximun Band with
Comentarios
ISDN Integrated Services Digital Network
128 kbps Data and Voice together
X.25 X.25 An old reliable, Workhorse
Frame relay Frame Relay Up to 44,736 Mbps A flexible new workhorse son of ISDN
ATM Asynchronouns Trasnfer Mode
622 Mbps High powered Networks
T1, T3 T1, T3 1.544 & 44.736 Widely used Telecommunications
DSL Digital Subscriber Line
384 kbps New Technology over phone lines
Dial-up modem Modem 56 kbps Mature technology using phone lines
Cable modem Cable modem 10 Mbps New technology using cable TV
Terrestrial Wireless Wireless 11 Mbps Microwave and laser links
SatelitalWireless 2 Mbps Microwave and laser links
SONET Wireless 9,992 Mbps Very fast optical fiber transmission
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Una red MAN esta diseada para: Operar sobre una area metropolitana, por ejemplo un
banco con varias sucursales. Interconexin de do o ms LAN utilizando lneas pricadas
Redes MAN
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Ejemplo de una MAN
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Redes SAN (Storage Area Network)
Una SAN es una red dedicada, de alto rendimiento, que se utiliza para trasladar datos entre servidores y recursos de almacenamiento. Al tratarse de una red separada y dedicada, evita todo conflicto de trfico entre clientes y servidores.
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Redes VPN (Virtual Private Network)
Una VPN es una red privada que se construye dentro de una infraestructura de red pblica, como la Internet global. Con una VPN, un empleado a distancia puede acceder a la red de la sede de la empresa a travs de Internet, formando un tnel seguro entre el PC del empleado y un router VPN en la sede.
Ventajas de las VPN La VPN es un servicio que ofrece conectividad segura y confiable en una infraestructura de red pblica compartida, como la Internet. Las VPN conservan las mismas polticas de seguridad y administracin que una red privada. Son la forma ms econmica de establecer una conexin punto-a-punto entre usuarios remotos y la red de un cliente de la empresa.
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Ejemplo de una VPN
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Concepto de Ancho de Banda (Bandwith)
El ancho de banda es, la capacidad de una lnea para transmitir informacin y su unidad de medida es el bit por segundo.
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Analogas para entender mejor el concepto de AB
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Es finito Este puede ahorrarnos dinero Es una manera de medir el rendimiento y diseo de
una red Nos puede dar una idea del funcionamiento de
internet La demanda por ste, se incrementa
constantemente.
Importancia del AB
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Modelo de Capas de Protocolo: OSI y TCP/IP
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Cuando dos computadores se comunican es necesario que sigan ciertas reglas para enviar y recibir datos
Este conjunto de reglas y procedimientos para facilitar la comunicacin entre computadoras se le llama protocolo.
Definicin de Protocolo
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Para llevar a cabo un intercambio confiable de informacin entre computadoras, es requerido realizar complejo conjunto de tareas.
Modelo de Capas de Protocolo
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Estas tareas consisten:
Empaquetar los datos
Determinar el cambio que los datos deben seguir
Transferir los datos por un medio fsico
Regular la tasa de transferencia de datos de acuerdo al ancho de banda disponible
para la transmisin, y la capacidad del receptor de aceptar los datos.
Ensamblar los datos que llegan en consecuencias lgicas y completar la informacin.
Revisar los datos que llegan para evitar duplicaciones
Notificar al transmisor a cerca de cuanta informacin ha sido exitosamente recibida
Envo de los datos a la aplicacin que corresponde
Manejo de errores.
Modelo de Capas de Protocolos
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Un nico protocolo que realice todas esta tareas sera demasiado grande, complejo y difcil de implementar. Por lo tanto varios protocolos han sido desarrollados para manejar tareas especificas.
La combinacin de varios protocolos cada uno con un propsito especifico podra ser complicada si la interaccin entre ellos no se encuentran bien definida.
Para definir interacciones correctas los protocolos son desarrollados como mdulos llamados capas.
Estas capas estn en una secuencia lineal en donde la salida de una se convierte en la entrada de la otra.
Modelo de Capas de Protocolos
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El concepto de una estructura de capas ayuda a mantener a cada protocolo en su lugar y definir el mtodo de interaccin entre protocolos.
La ventaja ms importante de los protocolos en capas es que permite dividir una tarea de grandes dimensiones en unidades de trabajo ms pequeas y manejables.
Considerando las tareas antes mencionadas para la comunicacin de datos, estas pueden ser ejecutadas por varios protocolos cada uno encargndose de una tarea especifica, esto resultara mucho ms fcil de implementar, manejar y mantener que dichas tareas se llevaran a cabo por un solo protocolo.
Modelo de Capas de Protocolos
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El modelo de capas permite el desarrollo, prueba e implementacin de los protocolos de manera independiente.
Otra ventaja es que nos permite un mtodo ms estructurado para detectar fallas.
Modelo de Capas de Protocolos
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Este modelo esta basado en una propuesta de desarrollo la Organizacin Internacional de Estndares (ISO) como un primer paso hacia la estandarizacin internacional de los protocolos que se usan en las diversas capas.
El modelo se llama de referencia OSI (Open Systems Interconnection, interconexin de sistemas abiertos). Un sistema abierto es aquel que esta abierto a la comunicacin con otros sistemas.
Modelo de referencia OSI
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Este es un modelo de referencia, es decir, nos indica que es lo que hace cada una de las capas.
El modelo OSI esta compuesto de siete capas
Cada capa tiene una funcin especifica bien definida.
Modelo de referencia OSI
7 Aplicacin
6 Presentacin
5 Sesin
4 Transporte
3 Redes
2 Data Link
1 Fsico
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El propsito de cada capa es el de proveer servicios a la capa superior y ocultar el detalle de cmo los servicios son implementados
Las capas son implementadas de tal manera que actan como se comunicarn con su capa asociada en la otra computadora. Esta es una comunicacin virtual, en realidad la comunicacin toma lugar entre capas adyacentes en la misma computadora.
Ates de que la comunicacin sea enviada es dividida en paquetes. En el Proceso a cada paquete de datos se le agrega informacin de control a medida que pasa por las capas.
Modelo de referencia OSI
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Peer-to Peer Communications
Modelo de referencia OSI
Aplicacin
Presentacin
Sesin
Transporte
Red
Data Link
Fsico
Aplicacin
Presentacin
Sesin
Transporte
Red
Data Link
Fsico
Datos
Segmentos
Paquetes
Frames
Bits
Host A Host B
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Modelo de referencia OSI
Capa de aplicacin
Capa de Presentacin
Capa de sesin
Capa de transporte
Capa de red
Capa de enlace
Capa Fsica
Capa de aplicacin
Capa de Presentacin
Capa de sesin
Capa de transporte
Capa de red
Capa de enlace
Capa Fsica
Proceso emisor
Proceso recepto Datos
AH Datos
PH Datos
SH Datos
T H Datos
N H
Datos
DH Datos DT
Bits
Trayectoria real de la transmisin de datos
Protocolo de aplicacin
Protocolo de Presentacin
Protocolo de sesin
Protocolo de transporte
Protocolo de red
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Modelo de referencia OSI
Capa fsica
Tiene que ver con la transmisin de bits por un canal de comunicacin
EIA/TIA -232
Las consideraciones de diseo tienen que ver con la accin de asegurarse de que cuando un lado enve un bit 1, se reciba en el otro como un bit y no como bit
EIA/TIA -232 V..24 V .35
Define las especificaciones elctricas, mecnicas, de procedimientos y funcin para activar, mantener y desactivar el enlace fsico
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Modelo de referencia OSI
Capa de enlace de datos
La tarea principal es tomar los datos y hacer que el emisor los divida en marcos, los transmita en forma secuencial y procese los marcos de acuse de recibo que devuelve el recepto.
Corresponde a esta capa resolver el problema provocado por los marcos, daados perdidos y duplicados
T O K E N R I N G
Puesto que la capa fsica solamente acepta y transmite una corriente de bits sin preocuparse por su significado su estructura, corresponde a la capa de enlace de datos crear y reconocer los limites de los marcos.
FDDI, ETHERNET 1 0 0 B A S E T F R A M E R E L A Y H D L C
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Modelo de referencia OSI
Capa de red
Provee las funciones de ruteo que permiten la interconexin de redes.
Se encuentran principalmente en redes W A N
Lo hace a travs de un esquema de direcciones lgicas que se encuentran en cada dispositivo y la ayuda de los enrutadores..
Resuelve el problema de cmo encaminar los paquetes de la fuente al destino.
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Modelo de referencia OSI
Capa de Transporte
La funcin bsico de esta capa es aceptar los datos de la capa de sesin, dividirlos en unidades ms pequeas si es necesario, pasarlos a la capa de red y asegurar que todo los pedazos lleguen correctamente al otro extremo..
En esta capa se da una comunicacin de maquina fuente a maquina destino, en las tres anteriores la conexin es de vecino a vecino formando una cadena.
Otras funciones son de control de flujo, multiplexacin, creacin de circuitos virtuales, revisin y correccin de errores..
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Modelo de referencia OSI
Capa de Sesin
La capa de sesin permite a los usuarios de maquinas diferentes establecer sesiones entre ellos proporcionando servicios mejorados.
Entre los servicios que proporciona esta es la sincronizacin por medio de puntos de chequeo que introduce dentro de la corriente de datos..
La comunicacin entre sesiones comprende de las peticiones y respuestas a servicios que ocurren entre aplicaciones corriendo entre diferentes maquinas.
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Modelo de referencia OSI
Capa de Presentacin
Esta capa a diferencia de todas las capas inferiores que solo se interesan en mover bits de manera confiable de un lado a otros, se preocupa por el formato de la informacin que transmite.
Esta capa proporciona un formato comn para el intercambio de informacin entre computadoras con diferentes representaciones de datos internos.
Esta capa asegura que la informacin enviada por la capa de aplicacin de un sistema sea legible por la capa de aplicacin del otro sistema.
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Modelo de referencia OSI
Capa de Aplicacin
Esta capa es la ms cercana al usuario final, lo que significa que tanto el usuario como la capa de aplicacin interactan con el software que contiene un componente de comunicacin.
Sirve de ventana para que los procesos que corren en aplicaciones tengan acceso a los servicios de red.
Esta capa representa los servicios que soportan aplicaciones de usuarios tales como transferencia de archivos, sesiones remotas, correo electrnico.
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Protocolos por cada capa
Aplicacin TELNET FTP SN MP SMTP DNS HTTP
Presentacin
Sesin
Transporte TCP / UDP
Red IP
Enlace de datos
802.2 LLC/SNAP
802.3 802.5 LAPB ATM
Fsica
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Devices Function al Tayers
7 Aplicacin
6 Presentacin
5 Sesin
4 Transporte
3 Redes
2 Data Link
1 Fsico
Host
NIC Card
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El modelo TCP/IP consisten en cuatro capas
Modelo TCP/IP
Aplicacin
Transporte
Internet
Interface de Red
Aplicacin
Transporte
Internet
Acceso a red
The TCP/IP Model
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Modelo TCP/IP
TCP UDP
IP
Internet Your LAN
Many LANs And WANs
FTP HTTP SMTP DNS DNS TFTP
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TCP/IP es una suite de protocolos que definen las reglas y procedimientos que habilitan las comunicaciones entre una amplia variedad de computadoras conectadas a diferentes tipos de redes LAN Y WAN. (Ethernet, Token, Ring, Frame Relay, ATM)
Una de las cualidades nicas de TCP/IP es el permitir a computadoras de diferentes tipos el comunicarse independientemente del medio fsico que estn utilizando.
Caractersticas de los Protocolos TCP/IP
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Provee los fundamentos para la comunicacin peertopeer.
Soporta la comunicacin entre computadoras que utilizan diferentes hardware.
El amplio uso de TCP/IP resulta en clusters de redes que forman a su vez redes ms grandes llamadas intranet o internets. Por lo tanto este protocolo permite a computadoras que estn conectadas en diferentes subnetwork el comunicarse entre si.
Caractersticas de los Protocolos TCP/IP
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TCP/IP habilita la comunicacin confiable entre computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos.
TCP/IP es robusto y puede sobrevivir a grandes tasas de error durante la transmisin.
Tambin soporta ruteo adaptivo que es transparente al usuario cuando un nodo o lnea se ha cado.
Caractersticas de los protocolos TCP/IP
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TCP/IP provee un conjunto de servicios que habilitan la Comunicacin de datos independiente del hardware en que se realice.
Los tipos de servicio son los siguientes:
Servicios de los Protocolos TCP/IP
File Trasnfer WWW
Terminal Acces Domain Name System
E- Mail Network Mangement
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Comparacin entre TCP/IP y modelo OSI
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Capa de Interface de Red
La capa de interface de red es la responsable de enviar y recibir marcos, los cuales son paquete de informacin transmitidos en una red como unidades simples.
La capa de interface de red se encarga de introducir y sacar marcos de la red.
Modelo TCP/IP
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Capa de Internet Encapsula lo marcos de datagramas y ejecuta los
algoritmos de ruteo para llevarnos del origen al destino. Esta formada por cuatro protocolos:
IP: Responsable por el direccionamiento y ruteo de paquetes. ARP: Obtiene direcciones fsicas de computadoras conectadas
al mismo segmento fsico. ICMP: Enva mensajes y reporta errores concernientes a la
entrega de paquetes. IGMP: Es utilizado para reportar membreca a grupos multicast.
Modelo TCP/IP
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Capa de Transporte
La capa de transporte provee comunicacin a nivel de sesin entre computadoras
Los dos protocolos de transporte son: Transmission Control Protocolo y User Datagram Protocolo
TCP: Provee comunicacin orientada a la conexin, es confiable y se usa para transmitir grandes cantidades de datos de una vez, tambin es usado cuando se requiere de acuso de recibo en la comunicacin.
UDP: provee comunicacin no orientada a la conexin y no garantiza la entrega de paquetes. Las aplicaciones que lo usan transfieren pequeas cantidades de informacin. La garanta de entrega de los paquetes es dejada a la capa de aplicacin.
Modelo TCP/IP
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Capa de Aplicacin
En nivel ms alto del modelo se encuentra la capa de aplicacin, es en sta que las aplicaciones ganan acceso a al red.
Aqu se encuentran los servicios de FTP, Telnet, DNS, SNMP, WWW, etc.
Modelo TCP/IP
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File Transfer (Transferencia de archivos)
Transferencia de Archivos: es uno de los primeros y ms ampliamente usados. Este servicios permite a los usuarios enviar y recibir grandes volmenes de datos y programas. El protocolo responsable por este servicio es llamado FTP (File Trasnfer Protocolo) .
Servicios de los protocolos TCP/IP
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Terminal Access (Terminal de Acceso)
Acceso de terminal: este servicio permite a los usuarios conectarse a una mquina remota y utilizar sus recursos. Con este servicio los usuarios tienen acceso a todos los comandos del sistema remoto.
El protocolo responsable por el acceso de terminal es el de Telnet.
Servicios de los protocolos TCP/IP
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World Wide Web
World Wide Web: este servicio es el ms verstil de todos los prestados por TCP/IP. Los usuarios pueden ver documentos y archivos que son potenciados por imgenes y sonidos. El protocolo que lo soporta es el HTTP (Hyper Text Trasnfer Protocolo)
Servicios de los protocolos TCP/IP
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Electronic Mail (Correo Electrnico)
Correo electrnico: habilita a los usuarios para poder enviar y recibir mensajes desde o hacia un sitio remoto. El protocolo responsables e el Simple Mail Transfer Protoloco (SMTP). Este protocolo provee los mecanismos requeridos para dirigir, almacenar y transferir mensajes entre sistemas.
Servicios de los protocolos TCP/IP
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Domain Name System (Sistema de Dominio de nombres)
Sistema de Dominio de nombres Es un servicio que nos permite obtener informacin a cerca de los dispositivos y servicios de la red. Es mejor conocido por la resolucin de nombres a direcciones IP.
Servicios de los protocolos TCP/IP
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Network Management (Administracin de Red)
Network Mangement: es un servicio que consiste en el uso de protocolos para establecer una comunicacin entre un programa administrador y otro cliente, permitindonos la ejecucin de comandos que revisan el estado de dispositivos en la red (Actividad, carga, usuarios conectados, etc.).
Servicios de los protocolos TCP/IP
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Arquitectura.
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Arquitectura.
Dos computadores, en cualquier lugar del mundo, si se conforman con
determinadas especificaciones de hardware, software y protocolos, pueden
comunicarse de forma confiable. La estandarizacin de las prcticas y los
procedimientos de transportacin de datos por las redes ha hecho que Internet
sea posible.
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Direccionamiento IP
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Host: cualquier dispositivo presente en una red y que se le pueda asignar una direccin IP (computadoras, servidores, router, etc.)
La direccin IP identifica a un host dentro de una red. Esta debe ser nica y tener un formato uniforme.
Cada direccin IP tiene dos partes: identificador de red e identificador de host dentro de la red.
Todos los host dentro de la misma red comparten un mismo numero de identificador de red.
No puede existir dos host con la misma direccin IP de una red.
Direccionamiento IP
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Existen dos formatos para referirse a las direcciones IP: binarios y decimal. Cada direccin IP tiene 32 bits de longitud y esta compuestas de 4 campos de 8 bits llamados
octetos. Los octetos son separados por puntos y representan un numero decimal entre el rango de 0-225. Los bits de una direccin IP son asignados para el identificador de red y de host.
Direccionamiento IP
NETWORK HOST
172 . 16 . 122 . 204
8 Bits 1 Byte
8 Bits 1 Byte
8 Bits 1 Byte
8 Bits 1 Byte
10101100 . 00010000 . 1111010 . 11001100
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Direccionamiento IP
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Clases de direcciones IP
Existen diferentes clases de direcciones IP. Cada clase define la parte de la direccin IP que identifica a la red y al Host.
La comunicad de Internet ha definido 5 clases de direcciones IP para acomodar los direcciones tamaos de redes de acuerdo al numero de hosts para la finalidad de este curso solo utilizaremos 3.
Las clases de direcciones definen cuales bits son usados para el identificador de red y cuales para el identificador de host.
Las clases tambin definen el numero posible de redes y de hosts por redes que se pueden tener.
Direccionamiento IP
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Clases de direcciones IP
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Clases de direcciones IP
Para adaptarse a redes de distintos tamaos y para ayudar a clasificarlas, las
direcciones IP se dividen en grupos llamados clases. Esto se conoce como
direccionamiento classful. Cada direccin IP completa de 32 bits se divide en
la parte de la red y parte del host. Un bit o una secuencia de bits al inicio de
cada direccin determina su clase.
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Clases de direcciones IP
La direccin Clase A se dise para admitir redes de tamao extremadamente grande,
de ms de 16 millones de direcciones de host disponibles. Las direcciones IP Clase A
utilizan slo el primer octeto para indicar la direccin de la red. Los tres octetos
restantes son para las direcciones host.
El primer bit de la direccin Clase A siempre es 0. Con dicho primer bit, que es un 0, el
menor nmero que se puede representar es 00000000, 0 decimal. El valor ms alto que
se puede representar es 01111111, 127 decimal. Estos nmeros 0 y 127 quedan
reservados y no se pueden utilizar como direcciones de red. Cualquier direccin que
comience con un valor entre 1 y 126 en el primer octeto es una direccin Clase A.
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Clases de direcciones IP
La direccin Clase B se dise para cumplir las necesidades de redes de
tamao moderado a grande. Una direccin IP Clase B utiliza los primeros dos
de los cuatro octetos para indicar la direccin de la red. Los dos octetos
restantes especifican las direcciones del host.
Los primeros dos bits del primer octeto de la direccin Clase B siempre son 10. Los
seis bits restantes pueden poblarse con unos o ceros. Por lo tanto, el menor
nmero que puede representarse en una direccin Clase B es 10000000, 128
decimal. El nmero ms alto que puede representarse es 10111111, 191 decimal.
Cualquier direccin que comience con un valor entre 128 y 191 en el primer octeto
es una direccin Clase B.
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Clases de direcciones IP
Una direccin Clase C comienza con el binario 110. Por lo tanto, el menor nmero
que puede representarse es 11000000, 192 decimal. El nmero ms alto que
puede representarse es 11011111, 223 decimal. Si una direccin contiene un
nmero entre 192 y 223 en el primer octeto, es una direccin de Clase C.
El espacio de direccionamiento Clase C es el que se utiliza ms frecuentemente
en las clases de direcciones originales. Este espacio de direccionamiento tiene
el propsito de admitir redes pequeas con un mximo de 254 hosts.
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Intervalo de direccin IP
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Rango de direcciones IP privadas