Fundamentos de Direccionamiento IPv4 y Configuración de Subredes

Clasificación de Direcciones IPv4

Direcciones de Clase B (128-191)

Utilizan 2 bytes para indicar la red. Los dos primeros bits valen 10, por lo que quedan 14 bits libres. El número de redes es 2^14 = 16.384. Utiliza 2 bytes para indicar el host dentro de cada red; el número de hosts por red es 2^16 - 2 = 65.534. El número de direcciones totales es 2^30, lo que representa el 25% del espacio total de IPv4.

Direcciones de Clase C (192-223)

Utiliza 3 bytes para indicar la red. Los 3 primeros bits valen 110, por lo que quedan 21 bits libres. El número de redes es 2^21 = 2.097.152. Utiliza un byte para indicar el host dentro de cada red; el número de hosts por red es 2^8 - 2 = 254. El número de direcciones totales es 2^29, lo que representa el 12,5% del espacio total de IPv4.

Direcciones de Clase D (224-239)

Se llaman direcciones Multicast. Los 4 primeros bits tienen un valor de 1110. Se utilizan para enviar un paquete a un grupo concreto de hosts (estaciones) dentro de una subred. El número de direcciones totales es 2^28, lo que representa el 6,25% del espacio total de IPv4.

Direcciones de Clase E (240-255)

Son direcciones reservadas para uso experimental. Los 4 primeros bits tienen un valor de 1111. El número de direcciones totales es 2^28, lo que representa el 6,25% del espacio total de IPv4.

Tipos de Direcciones y Reservas

Direcciones Reservadas

No pueden ser asignadas a un host individual:

• Dirección de red: Identifica una red (ejemplo: 192.168.1.0).
• Dirección de difusión (broadcast): Sirve para enviar mensajes a todos los hosts de una red (ejemplo: 192.168.1.255).

Direcciones Especiales

Pueden ser tomadas por un host, pero tienen un significado específico:

• Mi propio host (0.0.0.0): Dirección de un equipo antes de recibir configuración; en los routers se utiliza como ruta por defecto.
• Loopback (127.0.0.1 - 127.255.255.255): Es una dirección local de prueba; los paquetes enviados a esta dirección son tratados como paquetes de entrada.
• Enlace local (169.254.0.0 - 169.254.255.255): Se asigna automáticamente cuando la configuración IP dinámica (DHCP) falla.

Direcciones Públicas

Se configuran manualmente en las estaciones de red. El ICANN asigna direcciones de Internet a cada organización para impedir duplicados.

Direcciones Privadas

Dentro de una intranet, los equipos necesitan conexión, pero no es necesario que sean visibles desde Internet. Son convertidas en direcciones públicas por el router mediante NAT (Network Address Translation).

• Clase A: Red 10.0.0.0; número de redes: 1; rango: 10.0.0.0 - 10.255.255.255.
• Clase B: Red 172.16.0.0 - 172.31.0.0; número de redes: 16; rango: 172.16.0.0 - 172.31.255.255.
• Clase C: Red 192.168.0.0 - 192.168.255.0; número de redes: 256; rango: 192.168.0.0 - 192.168.255.255.

Máscaras de Subred y Operaciones Lógicas

La máscara de subred enmascara la dirección IP para diferenciar la parte de red de la de host:

• CLASE A: 255.0.0.0
• CLASE B: 255.255.0.0
• CLASE C: 255.255.255.0

Los bits 1 en binario indican la dirección de red y los 0 indican el host.

• Dirección de red = Dirección IP AND Máscara de subred.
• Dirección de Difusión = Dirección IP OR (NOT Máscara de subred).

Ejemplo de Cálculo:

Dirección: 148.120.33.110 | Máscara: 255.255.0.0 | NOT Máscara: 0.0.255.255

Dirección de difusión: 148.120.255.255

Operación en binario (Máscara + NOT Máscara):
10010100.01111000.00100001.01101110 (IP)
+ 00000000.00000000.11111111.11111111 (NOT Máscara)
= 10010100.01111000.11111111.11111111 = 148.120.255.255

Subredes y Jerarquía de Red

Necesidad: Una dirección IP tiene 32 bits; una parte indica la dirección de host y otra de red. Existe una jerarquía de dirección IP. Para llegar a un host en Internet, se debe encontrar la red a la que pertenece y después buscar el host dentro de la red.

Para evitar las limitaciones de solo dos niveles de jerarquía, se utiliza la creación de subredes: división de la red en pequeñas redes conectadas entre sí por uno o más routers.

• CLASE A: 8 bits red, 24 bits host/subred.
• CLASE B: 16 bits red, 16 bits host/subred.
• CLASE C: 24 bits red, 8 bits host/subred.

Calcular dirección de subred: IP 148.120.32.1 AND Máscara 255.255.240.0. El resultado de la multiplicación binaria es 148.120.32.0.

Introducción al Router

También llamados enrutadores, son dispositivos físicos que se configuran para reenviar paquetes entre las redes que conectan. Su función principal es determinar cuál es la ruta más adecuada, utilizando las direcciones IP de destino o lógicas y un protocolo de enrutamiento que permita alcanzar el destino de un paquete a través de una red.