¿Qué es el servicio DHCP?

Servicios En Red – Tema 1

1. 1.        ¿Qué es el servicio DHCP?

Los equipos conectados a una red informática deben tener una dirección IP.

Para poder comunicarse en una red, cada equipo debe tener una dirección IP exclusiva, que se le asigna de forma manual o automática. El protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, o “Protocolo de Configuración Dinámica de Host”) permite a las máquinas de una red obtener su dirección IP de forma automática.

DHCP es un protocolo de tipo cliente/servidor, en el que el servidor ofrece rangos de direcciones IP a los clientes según van estando libres. El cliente sabe en todo momento quién tiene la posesión de una IP mediante su dirección MAC.

El uso del protocolo DHCP ofrece las siguientes ventajas:

• No se necesita apuntar la configuración de los equipos.
• Se protegen las IP de los servidores.
• No hay conflictos de IP.
• Se pueden reutilizar las direcciones IP.

1. 1.1.        Ethernet / Direccionamiento MAC (Nivel de acceso)

Las tarjetas de red se conectan al medio físico (cableado de comunicaciones) a través de interfaces con una dirección física, llamada "dirección MAC" (Media Access Control). Esta dirección es permanente e identifica a cada una de las conexiones de red. A diferencia de la dirección de red (o dirección IP, que veremos más adelante), la dirección MAC presente desde el momento en que el dispositivo físico (ordenador, teléfono o cualquier periférico) comienza a arrancar y permite identificar a cada dispositivo, porque las tramas emitidas por él llevarán su dirección MAC en la información de cabecera de la trama. Una dirección MAC está formada por 48 bits divididos en 6 bloques de 8 bits. Se representa en modo hexadecimal, por ejemplo:

Los dispositivos de conexión de nivel 2 son switches y hubs. Estos dispositivos se pueden conectar a diferentes ordenadores u otra clase de equipos que dispongan de tarjetas de red, permitiendo la comunicación entre los equipos conectados por diferentes bocas (generalmente conexiones cableadas de tipo RJ45) bajo ciertos criterios.[pic 1]

Por defecto, un switch permite que las tramas (frames) enviadas a cualquiera de sus bocas se retransmitan a través de todas las demás. Los switches aportan cierta "inteligencia" para evitar que el tráfico de red se dispare. Cuando reciben tramas desde un equipo e identifican que este se encuentra en una boca determinada, toman nota de su dirección física (MAC) y la boca en la que se encuentra. De esa manera, cuando reciban alguna trama dirigida a ese equipo en el futuro, la reenviarán únicamente por la boca correspondiente, evitando retransmitir todas las tramas hacia toda la red.

Los hubs, en cambio, no tienen un comportamiento inteligente. Se limitan a conectar una serie de equipos entre sí, retransmitiendo todas las tramas que les llegan hacia todas las bocas de red disponibles. Todos los equipos conectados a la red escucharán sus señales.

1. 2.        El protocolo IP

Ahora es importante recordar el protocolo IP, antes de empezar a ver el protocolo DHCP.

El protocolo IP (Internet Protocol) es un protocolo que ofrece las siguientes funciones:

• Enrutamiento de paquetes de datos.
• Asignar direcciones a los paquetes de datos.
• Identificar el tipo de contenido y tipo de servicio.
• Fragmentar paquetes demasiado grandes.

El protocolo IP usado habitualmente en Internet es IPv4 (versión 4) y utiliza direcciones de 32 bits, divididos en 4 bloques de 8 bits cada uno. Existe una versión más potente, denominada IPv6, que utiliza 128 bits (cuatro bloques de 32 bits cada uno), incrementando drásticamente el número de dispositivos direccionables.

1. 2.1.        Dirección IP.

La dirección IP se expresa mediante un número binario de 32 bits (en IPv4), dividido en 4 octetos, es decir, comprendido entre estos valores binarios:

Componentes de una dirección IP:[pic 2]

• Valor de campo: indica el tipo de dirección.
• Identificador de red.
• Identificador de estación dentro de la red.

Igual que una dirección postal tiene dos partes (calle y número), las dos partes de una dirección IP (el ID de host y el ID de red) identifican al dispositivo. La primera parte de una dirección IP es el ID de red, que identifica el segmento de red en el que está ubicado el equipo. Todos los equipos del mismo segmento deben tener el mismo ID de red. La segunda parte de una dirección IP es el ID de host.

El número de bits que representa la dirección de red es variable, según veremos a continuación. Por ejemplo, si la dirección de red tiene 16 bits, el formato de una dirección IP sería:

[pic 3]

En función de estas tres partes se generan cinco clases de direcciones IP:

Es importante destacar que existen direcciones reservadas, y por tanto no asignables a un ordenador dentro de una red:[pic 4]

• La IP con número de estación todo a ceros (por ejemplo 192.168.1.0): se usa para indicar la red actual completa (una red debe tener también una IP por cuestiones de encaminamiento).
• Las IP con todos los bits de número de estación a 1 (por ejemplo 192.168.1.255) se usan para difusión, es decir, para enviar un mensaje a todas las estaciones dentro de la misma subred, es decir, para todas las direcciones que tienen el mismo identificador de red).
• La dirección del router. No tiene por qué ser una dirección concreta, aunque por comodidad se suele elegir la primera dirección de la red. Típicamente los routers toman la primera dirección de la red, por ejemplo, en este caso sería la dirección 192.168.1.1, aunque puede tomar otra.

[pic 5]

1. 2.2.        Máscara de red

Seguramente recuerdas que la máscara de red indica, en una dirección IP, qué porción de bits forman parte de la red y cuáles identifican a la estación. También está formada por 32 bits agrupados en cuatro bloques de 8 bits cada uno.

Las máscaras se crean con notación binaria, poniendo los bits que identifican a la red a “1”, y los bits que identifican a la estación a “0”. Cuando un octeto tiene todos sus bits a “1”, el valor decimal es “255”

La máscara de red no añade ninguna funcionalidad a una dirección IP. Simplemente se emplea para ayudarte a conocer el número de bits que identifican a una red y el número de bits que identifican a la estación.[pic 6]

El encaminador (o router) usa la máscara de red para conocer la dirección de red de una IP dada y conseguir un encaminamiento eficaz. Es decir, enviar los paquetes de información que recibe a la dirección correcta.

Si ejecutas el programa cmd (símbolo de sistema) en Windows y escribes "ipconfig /all" verás la configuración de red de tu equipo.

[pic 7][pic 8]

1. 2.3.        Puerta de Enlace.

Recordamos el concepto de “Puerta de enlace” o gateway.

La puerta de enlace es un dispositivo con el que podemos interconectar redes que tienen protocolos y/o arquitecturas diferentes. Traduce la información del protocolo utilizado en una red al utilizado en la red de destino, haciendo de nexo entre las direcciones IP de ambas, para que se comuniquen entre sí.

Para esto se utilizan routers o bien ordenadores con, al menos, dos tarjetas de red. Cada puerta de enlace lleva asociada una dirección IP. Entre las más comunes suelen estar: 192.168.1.1, 192.168.0.1, 10.0.0.1, etc.

La puerta de enlace suele indicar la salida de Internet y coincide con un router, un gateway, o un servidor Proxy.

1. Reflexiona

Como mínimo tienes que reservar tres direcciones IP para cada red:

• El nombre de la red.

• La dirección de broadcast dirigido.
• La dirección del router.

1. 3.        Características generales del servicio DHCP.

El DHCP es un servicio muy útil en redes de decenas de ordenadores, ya que evita tener que configurar manualmente todos los equipos, uno a uno.

DHCP proporciona tres formas de asignación de direcciones IP:

• Asignación automática: el host tendrá una dirección IP permanente.
• Asignación dinámica: la dirección IP permanece durante un tiempo limitado (es el tipo de asignación más utilizado).
• Asignación manual: El administrador configura manualmente las direcciones IP en el servidor DHCP. Cuando el cliente pide una dirección IP se identifica mediante su dirección MAC. El servidor procede a asignar la IP que había configurado el administrador.

Existen ciertas direcciones IP que no se pueden asignar a clientes:

• La dirección de red.
• La dirección de broadcast.
• La dirección del router.

En un sistema Windows puedes conocer la configuración de red con el comando “ipconfig /all” en el símbolo de sistema: [pic 9]

Según la captura de pantalla mostrada, la dirección de la red es 192.168.51.0, la de broadcast es 192.168.51.255 y la del router 192.168.51.1. A partir de aquí, ya sabemos qué direcciones deben tener los equipos de la misma red.

Veamos algunos conceptos básicos:

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