Servicios De Direccionamiento IP

Internet y las tecnologías de IP han crecido con rapidez. Una de las razones de este crecimiento es en parte la flexibilidad del diseño original. Sin embargo, ese diseño no anticipó la popularidad de Internet con la demanda resultante de direcciones IP. Por ejemplo, cada host y cada dispositivo conectado a Internet requiere una dirección IP versión 4 (IPv4) única. A causa del enorme crecimiento, la cantidad de direcciones IP disponibles se está acabando con rapidez.

Para poder compensar esta falta de direcciones IP, se desarrollaron diferentes soluciones a corto plazo. Dos de estas soluciones a corto plazo son las direcciones privadas y la traducción de direcciones de red (NAT, Network AddressTranslation).

Normalmente un host interno recibe su dirección IP, máscara de subred, dirección IP del gateway predeterminado, dirección IP del servidor DNS y otra información de un servidor de protocolo de configuración dinámica de host (DHCP, Dynamic Host ConfigurationProtocol). En lugar de proporcionar a los hosts internos direcciones IP de Internet válidas, el servidor de DHCP normalmente proporcionas direcciones IP de un conjunto de direcciones privado. El problema es que puede ocurrir que estos hosts necesiten direcciones IP válidas para poder tener acceso a los recursos de Internet. Aquí es donde entra en juego NAT.

NAT permite a los hosts de red internos tomar prestada una dirección IP de Internet legítima al conectarse a los recursos de Internet. Cuando el tráfico solicitado regresa, la dirección IP legítima se libera y vuelve a estar disponible para la siguiente solicitud de Internet que haga un host interno. Al usar NAT, los administradores de red sólo necesitan una o algunas direcciones IP para que el router proporcione a los hosts, en lugar de una dirección IP única para cada cliente que se une a la red. Si bien este método no parece ser eficaz, en realidad sí lo es, porque el tráfico de los hosts se traslada con mucha rapidez.

Si bien las direcciones privadas con DHCP y NAT han colaborado para reducir la necesidad de direcciones IP, se estima que para el año 2010 se agotarán las direcciones IPv4 únicas. Por este motivo, a mediados de la década del 90, el IETF solicitó propuestas para un nuevo esquema de direccionamiento IP. Así recibió la respuesta del grupo IP de próxima generación (IPng, IP NextGeneration). Para 1996, el IETF comenzó a publicar una serie de RFC que definen el IPv6.

La principal característica del IPv6 que impulsa su adopción en la actualidad es el mayor espacio de direcciones: las direcciones IPv6 tienen 128 bits en comparación con los 32 bits de IPv4.

Este capítulo describe cómo implementar DHCP, NAT e IPv6 en redes empresariales.

¿Qué es DHCP?

Cada dispositivo que se conecta a una red necesita una dirección IP. Los administradores de red asignan direcciones IP estáticas a los routers, los servidores y otros dispositivos de red que es poco probable que cambien de ubicación (física y lógica). Los administradores ingresan las direcciones IP estáticas de manera manual al configurar los dispositivos que se conectarán a la red. Las direcciones estáticas también permiten a los administradores administrar esos dispositivos de manera remota.

Sin embargo, las computadoras de una organización con frecuencia cambian de ubicación, tanto física como lógica. Los administradores no pueden asignar nuevas direcciones IP cada vez que un empleado se muda a otra oficina o cubículo. Los clientes de escritorio no requieren direcciones estáticas. Por el contrario, una estación de trabajo puede utilizar cualquier dirección perteneciente a un rango de direcciones. Este rango se encuentra por lo general dentro de una subred IP. Una estación de trabajo perteneciente a una subred específica puede recibir cualquier dirección perteneciente a un rango especificado. Otros elementos, como la máscara de subred, el gateway predeterminado y el servidor del sistema de nombres de dominios (DNS, DomainNameSystem) reciben un valor que es común para esa subred o toda la red administrada. Por ejemplo, todos los hosts dentro de la misma subred reciben diferentes direcciones IP de host, pero reciben la misma máscara de subred y la misma dirección IP de gateway predeterminado.

Recuerde que en CCNA Exploration: Aspectos básicos de redes DHCP hace que el proceso de asignación de nuevas direcciones IP sea casi transparente. DHCP asigna direcciones IP y otra información de configuración de la red de manera dinámica. Como los clientes de escritorio por lo general conforman la mayoría de los nodos de red, DHCP es una herramienta muy útil y que ahorra tiempo a los administradores de red. RFC 2131 describe DHCP.

Los administradores en general prefieren que los servidores de red ofrezcan servicios DHCP porque estas soluciones facilitan el crecimiento y la administración. Sin embargo, en una sucursal pequeña o una ubicación SOHO, se puede configurar un router Cisco para brindar proporcionar DHCP sin necesidad de contar con un servidor dedicado y caro. Un conjunto de funciones de IOS de Cisco, llamado Easy IP, permite ofrecer un servidor de DHCP opcional con todas las funciones.

Funcionamiento de DHCP

La asignación de direcciones IP a los clientes es la tarea más fundamental que realiza un servidor de DHCP. DHCP incluye tres mecanismos diferentes para la asignación de direcciones a fin de proporcionar flexibilidad al momento de asignar direcciones IP:

Asignación manual: El administrador asigna una dirección IP asignada previamente al cliente y DHCP sólo comunica la dirección IP al dispositivo.

Asignación automática: DHCP asigna automáticamente una dirección IP estática permanente a un dispositivo; la dirección es seleccionada de un conjunto de direcciones disponibles. No hay arrendamiento y la dirección se asigna permanentemente al dispositivo.

Asignación dinámica: DHCP asigna automáticamente una dirección IP dinámica, o arrendada, tomada de un grupo de direcciones IP por un período limitado seleccionado por el servidor o hasta que el cliente informe al servidor de DHCP que ya no necesita la dirección.

Esta sección se centra en la asignación dinámica.

DHCP funciona en un modo de cliente/servidor y opera como cualquier otra relación cliente/servidor. Cuando una PC se conecta a un servidor de DHCP, el servidor asigna o arrienda una dirección IP a esa PC. La PC se conecta a la red con esa dirección IP arrendada hasta que el arrendamiento vence. El host debe comunicarse periódicamente con el servidor de DHCP para extender el arrendamiento. Este mecanismo de arrendamiento garantiza que si se traslada o apaga un host, éste no bloquee direcciones que no necesita. El servidor de DHCP devuelve estas direcciones al conjunto de direcciones y las vuelve a asignar según sea necesario.

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Cuando el cliente inicia sesión o desea unirse a una red de alguna otra manera, realiza cuatro pasos para obtener un arrendamiento. En el primer paso, el cliente envía un mensaje DHCPDISCOVER en forma de broadcast. El mensaje DHCPDISCOVER detecta servidores de DHCP en la red. Como el host no tiene información de IP válida, utiliza las direcciones de broadcast L2 y L3 para comunicarse con el servidor.

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Cuando el servidor de DHCP recibe un mensaje DHCDISCOVER, busca una dirección IP disponible para arrendar, crea una entrada ARP que incluye la dirección MAC del host solicitante y la dirección IP arrendada, y transmite una oferta vinculante con un mensaje DHCPOFFER. El mensaje DHCPOFFER se envía como unicast mediante la dirección MAC L2 del servidor como dirección de origen y la dirección L2 del cliente como destino.

Nota: En determinadas circunstancias, el intercambio de mensajes DHCP del servidor puede enviarse como broadcast y no unicast.

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Cuando el cliente recibe el mensaje DHCPOFFER del servidor, responde con un mensaje DHCPREQUEST. Este mensaje tiene dos propósitos: el origen del arrendamiento y la verificación de la renovación del arrendamiento. Cuando se utiliza como origen del arrendamiento, el mensaje DHCPREQUEST del cliente solicita que la información de IP se verifique justo después de haber sido asignada. El mensaje proporciona una verificación de errores para asegurarse de que la asignación siga siendo válida. El mensaje DHCPREQUEST también actúa como aviso de aceptación vinculante para el servidor seleccionado y como rechazo implícito para los demás servidores que puedan haber enviado al host una oferta vinculante.

Muchas redes empresariales utilizan varios servidores de DHCP. El mensaje DHCPREQUEST se envía en forma de broadcast para informar a este servidor de DHCP y a los demás servidores de DHCP acerca de la oferta aceptada.

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Al recibir el mensaje DHCPREQUEST, el servidor verifica la información de arrendamiento, crea una nueva entrada ARP para el arrendamiento del cliente y responde con un mensaje DHCPACK unicast. El mensaje DHCPACK es una reproducción del mensaje DHCPOFFER, excepto por un cambio en el campo del tipo de mensaje. Cuando el cliente recibe el mensaje DHCPACK, registra la información de la configuración y realiza una búsqueda ARP para la dirección asignada. Si no recibe una respuesta, sabe que la dirección IP es válida y comienza a utilizarla

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