Una vez que ha determinado el esquema de direccionamiento para una red, debe seleccionar el método para asignar direcciones a los hosts. Existen principalmente dos métodos de asignación de direcciones IP: direccionamiento estático y direccionamiento dinámico. Independientemente de qué esquema de direccionamiento utilice, dos interfaces no pueden tener la misma dirección IP. Direccionamiento estático Si asigna direcciones IP de modo estático, debe ir a cada dispositivo individual y configurarlo con una dirección IP. Este método requiere que se guarden registros muy detallados, ya que pueden ocurrir problemas en la red si se utilizan direcciones IP duplicadas. Algunos sistemas operativos como, por ejemplo, Windows 95 y Windows NT, envían una petición ARP para verificar si existe una dirección IP duplicada cuando tratan de inicializar TCP/IP. Si descubren que hay una dirección duplicada, los sistemas operativos no inicializan TCP/IP y generan un mensaje de error. Además, es importante mantener registros porque no todos los sistemas operativos identifican las direcciones IP duplicadas.
Direccionamiento dinámico Hay varios métodos distintos que se pueden usar para asignar direcciones IP de forma dinámica. Ejemplos de estos métodos son:
- Protocolo de resolución de dirección inversa (RARP)
El Protocolo de resolución de dirección inversa (RARP) relaciona las direcciones MAC con las direcciones IP. Esta relación permite que algunos dispositivos de red encapsulen los datos antes de enviarlos a través de la red. Es posible que un dispositivo de red, como, por ejemplo, una estación de trabajo sin disco conozca su dirección MAC pero no su dirección IP. Los dispositivos que usan RARP requieren que haya un servidor RARP en la red para responder a las peticiones RARP.
A continuación se suministra un ejemplo en el que un dispositivo origen desea enviar datos a otro dispositivo. En el ejemplo, el origen conoce su propia dirección MAC, pero no puede ubicar su propia dirección IP en la tabla ARP. Para que el dispositivo destino pueda recuperar los datos, los pase a capas superiores del modelo OSI y responda al dispositivo origen, el origen debe incluir tanto la dirección MAC como la dirección IP. Por lo tanto, el origen inicia un proceso denominado petición RARP, que lo ayuda a detectar su propia dirección IP. El dispositivo crea un paquete de petición RARP y lo envía a través de la red. Para asegurarse de que todos los dispositivos de la red vean la petición RARP, usa una dirección de broadcast IP.
RARP utiliza el mismo formato de paquete que ARP. Pero en una petición RARP, los encabezados MAC, los encabezados IP y el "código de operación" son distintos a los de la petición ARP. El formato del paquete RARP contiene lugares para las direcciones MAC tanto destino como origen. El campo de la dirección IP origen está vacío. El broadcast se transmite a todos los dispositivos de la red; en consecuencia, la dirección IP destino se establece con números unos binarios exclusivamente. Las estaciones de trabajo que ejecutan RARP tienen códigos en la ROM que les hacen iniciar el proceso RARP y ubicar el servidor RARP. 
- Protocolo BOOTstrap (BOOTP)
Un dispositivo usa el protocolo BOOTstrap (BOOTP) cuando se inicia, para obtener una dirección IP. BOOTP usa el Protocolo de datagrama de usuario (UDP) para transportar mensajes; el mensaje UDP se encapsula en un datagrama IP. Un computador utiliza BOOTP para enviar un datagrama IP de broadcast (usando una dirección IP destino de todos unos: 255.255.255.255). Un servidor BOOTP recibe el broadcast y luego envía un broadcast. El cliente recibe un datagrama y verifica la dirección MAC. Si encuentra su propia dirección MAC en el campo de dirección destino, entonces acepta la dirección IP del datagrama. Como en el caso de RARP, BOOTP opera en un entorno de cliente-servidor y sólo requiere un intercambio de paquetes. Sin embargo, a diferencia de RARP, que solamente envía de regreso una dirección IP de 4 octetos, los datagramas BOOTP pueden incluir la dirección IP, la dirección de un router (gateway por defecto), la dirección de un servidor y un campo específico para el fabricante. Uno de los problemas de BOOTP es que no fue diseñado para suministrar una asignación de direcciones dinámica. Con BOOTP usted debe crear un archivo de configuración que especifique los parámetros para cada dispositivo.
- Protocolo de configuración dinámica del host (DHCP)
El Protocolo de configuración dinámica del host (DHCP) se ha propuesto como sucesor del BOOTP. A diferencia del BOOTP, DHCP permite que un host obtenga una dirección IP de forma rápida y dinámica. Todo lo que se necesita al usar el servidor DHCP es una cantidad definida de direcciones IP en un servidor DHCP. A medida que los hosts entran en línea, se ponen en contacto con el servidor DHCP y solicitan una dirección. El servidor DHCP elige una dirección y se asigna a ese host. Con DHCP, se puede obtener la configuración completa del computador en un solo mensaje (por ej., junto con la dirección IP, el servidor también puede enviar una máscara de subred).
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