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Niveles de Direccionamiento

Sistemas Informáticos - Desarrollo de Aplicaciones Multiplataforma/Web

1. Introducción

Se denomina direccionamiento al modo mediante el cual identificamos un equipo concreto. Se diferencia del enrutamiento en que este último se encarga de la obtención de la ruta a la red de destino, mientras que el direccionamiento trata de identificar el equipo una vez que llegamos a la red.

Así, siguiendo la arquitectura TCP/IP, veremos cuatro tipos de direccionamiento, uno por cada nivel de la arquitectura.

Nivel de Enlace

Utiliza direcciones MAC para identificar tarjetas de red

Nivel de Red

Utiliza direcciones IP para identificar equipos en una red

Nivel de Transporte

Utiliza puertos para identificar aplicaciones

Nivel de Aplicación

Utiliza nombres de dominio (DNS)

2. Direccionamiento a Nivel de Enlace (Subred)

En este nivel se trabaja con la dirección MAC. La dirección MAC también es conocida como dirección física y está unívocamente relacionada con la tarjeta de red.

Dirección MAC: Identificador único de 48 bits (6 bytes) asociado a cada tarjeta de red. Cada tarjeta tiene una MAC distinta, por lo que identifica específicamente a esa tarjeta.

Estructura de una dirección MAC

Composición de la dirección

Primeros 6 dígitos

Identifican al fabricante de la tarjeta de red

Últimos 6 dígitos

Identifican la tarjeta dentro del fabricante

Ejemplo: 0A:9B:46:00:FF:71
  • 0A:9B:46 → Identifica al fabricante de la tarjeta
  • 00:FF:71 → Identificador de la tarjeta dentro de ese fabricante
Nota: Un fabricante puede tener más de un identificador, pero solo cuando haya agotado todas las combinaciones posibles en los últimos 6 dígitos de la dirección MAC.

3. Direccionamiento a Nivel de Red

En este nivel, el elemento importante es la dirección IP. Aunque existe la versión 6 del protocolo IP (IPv6), nos centraremos en la versión 4 (IPv4), todavía de uso mayoritario.

Dirección IPv4: Identificador de 32 bits formado por cuatro números de 8 bits cada uno, separados por puntos. Cada número puede valer entre 0 y 255.

Características de IPv4

Conceptos fundamentales

Dirección de red: Es la primera IP de la red y representa a la red en su conjunto.
Dirección de broadcast: Es la última IP de la red y representa a todos los equipos simultáneamente.
Direcciones útiles: Son las IPs que se pueden asignar a equipos (móviles, ordenadores, tablets, etc.). Se encuentran entre la dirección de red y la de broadcast.

Máscara de red

La máscara de red permite identificar a qué red pertenece una IP. Es una IP especial con:

Importante: La máscara NO puede entremezclar unos y ceros. Cuando aparece el primer cero, todos los siguientes deben ser cero.

Prefijo de red

El número de unos de la máscara se denomina prefijo de red y se representa con /n

Ejemplo: Máscara 255.255.255.0 en binario = 11111111.11111111.11111111.00000000
  • Tiene 24 unos → Prefijo = /24
  • 24 bits de red, 8 bits de host

Operación AND lógica

Para conocer la dirección de red, se aplica la operación AND bit a bit entre la IP y la máscara:

X Y AND
000
010
100
111

Ejemplo práctico completo

IP: 192.168.8.31 Máscara: 255.255.255.0 (/24)

IP en binario: 11000000.10101000.00001000.00011111 Máscara binaria: 11111111.11111111.11111111.00000000 ───────────────────────────────────────────────── AND: 11000000.10101000.00001000.00000000
Dirección de red

192.168.8.0

Dirección de broadcast

192.168.8.255

Rango útil

192.168.8.1 → 192.168.8.254

Cálculo de direcciones

Donde n es el número de bits de host:

Ejemplo: Con /24 (8 bits de host):
  • Direcciones totales: 28 = 256
  • Direcciones útiles: 28 - 2 = 254

4. Subredes

Una subred es la división de una red en distintas partes que puedan existir independientemente unas de otras.

Tipos de subredes

Longitud fija

Todas las subredes tienen el mismo tamaño. Serán las que veamos en la asignatura.

Longitud variable

Se hacen subredes de distinto tamaño según las necesidades.

Proceso de creación de subredes

En subredes de longitud fija, la estructura cambia:

Red (fija) + Subred (nueva) + Host (reducida) = 32 bits

Como los bits de red no se pueden modificar, los bits de subred se toman del host:

Fórmula: Número de bits de subred = log2(subredes necesarias)
Ejemplo: Para crear 5 subredes
  • Necesitamos 3 bits de subred (23 = 8 combinaciones posibles)
  • Si usáramos solo 2 bits tendríamos 4 combinaciones, insuficiente

Cálculo del prefijo de subred

El prefijo de subred = bits de red + bits de subred

Ejemplo: 20 bits de red + 3 bits de subred = /23

Máscara: 255.255.254.0

Nota: Una vez creada la subred, se aplica el mismo procedimiento que para calcular la dirección de red, pero usando la máscara de subred en lugar de la máscara de red original.

5. Direccionamiento a Nivel de Transporte

Está relacionado con el concepto de puerto. Un puerto es un número identificativo de una aplicación.

Problema: En una máquina con IP 192.168.8.2 podemos tener varias aplicaciones (servidor web, servidor de correo, etc.). La IP por sí sola no puede identificar cada servicio, por lo que necesitamos puertos.

Rangos de puertos

Puertos importantes a conocer

Servicio Puerto Descripción
HTTP 80 Acceso a servidores web
HTTPS 443 Versión segura de HTTP
SMTP 25 Envío de correos electrónicos
POP3 110 Recuperación de correos del servidor
Telnet 23 Conexión remota (sin cifrar, inseguro)
SSH 22 Conexión remota segura (cifrada)
FTP 20 y 21 Transferencia de archivos (21=control, 20=datos)
DNS 53 Resolución de nombres
Nota sobre Telnet vs SSH: Ambos permiten conexiones remotas, pero SSH es más seguro porque la información viaja cifrada. Telnet envía los datos en texto plano, lo que lo hace vulnerable.

6. Direccionamiento a Nivel de Aplicación

DNS (Domain Name Service) transforma nombres de dominio en direcciones IP.

Problema que resuelve: Es mucho más fácil recordar nombres como www.google.es que direcciones IP numéricas. DNS actúa como una "agenda telefónica" de Internet.

Funcionamiento

Le pasamos una dirección (ej: www.google.es) al servidor DNS y este devuelve la IP correspondiente, permitiendo la conexión a la máquina deseada.

Estructura de dominios

Ejemplo: www.google.es

.es

Dominio de primer nivel (TLD)

google

Dominio de segundo nivel

google.es

Dominio completo

Tipos de dominios de primer nivel

Dominios genéricos: .com, .org, .edu, .gov, .net...

Asocian el dominio a un ámbito concreto (comercial, organización, educación, gobierno, etc.)

Dominios por países: .es, .it, .fr, .de, .mx...

Asocian el dominio a un país determinado

Analogía: Es como tener la agenda de teléfonos en el móvil. Cuando llamas a alguien, usas su número, pero no tienes que recordarlo; basta con buscarlo por su nombre.

7. Comandos de Cisco Packet Tracer

Packet Tracer es un simulador de redes desarrollado por Cisco que permite configurar dispositivos de red como switches y routers mediante línea de comandos (CLI).

Atajos de teclado útiles

Atajo Función
? Muestra todos los comandos disponibles
no + comando Deshace o invierte la acción del comando
Ctrl+Shift+6 Cancela un comando que se está ejecutando incorrectamente
Ctrl+Z Vuelve al modo root (privilegiado)

Navegación entre modos

Modo Usuario

Acceso inicial al dispositivo. Solo permite ver información básica.

Modo Root (Privilegiado)

Acceso total. Permite ver configuraciones y acceder a otros modos.

Modo Configuración

Permite modificar la configuración del dispositivo.

> enable → Entra en modo root (desde modo usuario) > disable → Sale del modo root > exit → Sale del modo actual > configure terminal (o conf t) → Entra en modo configuración global

Configuración básica del Switch

Nombrar el dispositivo:
Switch(config)# hostname [nombre]
Contraseña del modo root (cifrada):
Switch(config)# enable secret [contraseña]
Banner de aviso (mensaje de login):
Switch(config)# banner motd # [mensaje] #

El símbolo # marca el inicio y fin del mensaje.

Desactivar búsqueda DNS:
Switch(config)# no ip domain-lookup

Evita que el switch intente resolver comandos mal escritos como nombres de dominio, lo que causaría largas esperas.

Configuración de la línea de consola

Switch(config)# line console 0 Switch(config-line)# password [contraseña] Switch(config-line)# login Switch(config-line)# exit Switch(config)# service password-encryption
Importante: El comando service password-encryption solo se pone una vez. Encripta todas las contraseñas configuradas (tanto las actuales como las futuras).

Verificación y copia de configuración

Comando Función
show running-config Muestra la configuración actual en memoria RAM
copy running-config startup-config Guarda la configuración en la NVRAM (se hace en modo root)
reload Reinicia el switch (en modo root)

Configurar VLAN en un Switch

Switch# configure terminal Switch(config)# interface vlan 1 Switch(config-if)# ip address [IP] [máscara] Switch(config-if)# no shutdown Switch(config-if)# exit Switch(config)# exit Switch# show ip interface brief
Explicación:
  • interface vlan 1: Activa y entra en la configuración de la VLAN 1 (VLAN por defecto)
  • ip address: Asigna la IP y máscara a la VLAN
  • no shutdown: Levanta (activa) la interfaz
  • show ip interface brief: Verifica que las interfaces están levantadas

Configurar un Router

Router> enable Router# configure terminal Router(config)# interface FastEthernet 0/0 Router(config-if)# ip address [IP] [máscara] Router(config-if)# no shutdown Router(config-if)# exit Router(config)# interface FastEthernet 1/0 Router(config-if)# ip address [IP] [máscara] Router(config-if)# no shutdown Router(config-if)# exit Router(config)# exit Router# show ip route
Interfaces típicas: FastEthernet 0/0 y FastEthernet 1/0 son las interfaces físicas del router. Es necesario levantarlas con no shutdown.

Configurar SSH (Conexión segura remota)

SSH permite conectarse al switch de forma cifrada y segura, a diferencia de Telnet que transmite en texto plano.

-- Primero configurar la VLAN con IP (ver sección anterior) -- Router# configure terminal Router(config)# username [usuario] secret [contraseña] Router(config)# ip domain-name [nombre-dominio] Router(config)# ip ssh version 2 Router(config)# crypto key generate rsa Router(config)# line vty 0 1 Router(config-line)# transport input ssh Router(config-line)# login local Router(config-line)# exit Router(config)# exit
Comando Función
username [user] secret [pass] Crea un usuario local con contraseña cifrada
ip domain-name [nombre] Define un nombre de dominio (cualquier nombre válido)
ip ssh version 2 Configura SSH versión 2 (más segura)
crypto key generate rsa Genera la clave criptográfica para SSH
line vty 0 1 Abre las líneas virtuales 0 y 1 (permite 2 conexiones simultáneas)
transport input ssh Configura que el transporte sea solo por SSH
login local Usa los usuarios locales definidos en el dispositivo

Verificar conexión SSH

PC> ssh -l [usuario] [IP-del-switch]

Este comando se ejecuta desde el Command Prompt de un PC conectado a la red.

Gestión de configuración con TFTP

Guardar en TFTP
copy running-config tftp

Después solicita la IP del servidor TFTP. Se ejecuta en modo root.

Restaurar desde TFTP
copy tftp: running-config

Restaura la configuración desde el servidor TFTP. Se ejecuta en modo root.

Restablecer un Switch a estado de fábrica

Router# erase startup-config Router# reload

Borra la configuración guardada en NVRAM y reinicia el dispositivo.

Resumen rápido de comandos esenciales

Comando Modo Descripción
enable Usuario Entrar en modo root
configure terminal Root Entrar en modo configuración
hostname [nombre] Config Cambiar nombre del dispositivo
enable secret [pass] Config Contraseña cifrada del root
line console 0 Config Configurar línea de consola
service password-encryption Config Encriptar contraseñas
show running-config Root Ver configuración actual
copy running-config startup-config Root Guardar configuración
reload Root Reiniciar dispositivo

Glosario de Términos

Dirección MAC: Identificador físico único de 48 bits de una tarjeta de red
Dirección IP: Identificador numérico de un equipo en una red (32 bits en IPv4)
Máscara de red: Valor que permite separar la parte de red de la parte de host
Prefijo de red: Número de unos en la máscara, representado como /n
Dirección de red: Primera IP de una red, identifica a la red completa
Broadcast: Última IP de una red, representa a todos los equipos
Direcciones útiles: IPs asignables a equipos (excluye red y broadcast)
Subred: División lógica de una red en partes más pequeñas
Puerto: Número que identifica una aplicación específica (1-65535)
DNS: Servicio que traduce nombres de dominio a direcciones IP
Host: Máquina o dispositivo dentro de una red
Enrutamiento: Proceso de obtener la ruta a la red de destino