Fundamentos Esenciales del Direccionamiento IP: Subnetting, NAT y Tipos de Tráfico de Red

Conceptos Fundamentales de Redes IP: Dirección de Red, Broadcast y Host

Dirección de Red

La Dirección de Red es un número que identifica de manera lógica y jerárquica a una interfaz de un dispositivo dentro de una red que utilice el protocolo IP. Se compone de un conjunto de cuatro números (octetos) que varían del 0 al 255, separados por puntos.

Broadcast (Difusión)

Broadcast, o difusión en español, es una forma de transmisión de información donde un nodo emisor envía datos a una multitud de nodos receptores de manera simultánea, sin necesidad de replicar la misma transmisión individualmente.

Host (Anfitrión)

El término host es usado en informática para referirse a las computadoras conectadas a una red que proveen y utilizan servicios. Los usuarios deben interactuar con estos hosts para tener acceso a la red. En general, los hosts son computadores monousuario o multiusuario que ofrecen servicios como transferencia de archivos, conexión remota, servidores de base de datos o servidores web.

Cálculo de Subredes y Rangos de Host

A continuación, se presentan varias direcciones IP. Indique la dirección de red asociada y el rango de direcciones que pueden usar los hosts:

• 172.16.4.0 /24
• 172.16.4.0 /27
• 146.95.163.199 / 29
• 10.0.0.23 / 12

Tipos de Tráfico de Red: Unicast, Multicast y Broadcast

Tráfico Multicast (Multidifusión)

El Tráfico Multicast es el envío de información en una red a múltiples destinos simultáneamente. La versión actual del protocolo de internet, conocida como IPv4, reserva las direcciones de Clase D para la multidifusión.

Tráfico Unicast (Unidifusión)

El Tráfico Unicast es el envío de información desde un único emisor a un único receptor.

Tráfico Broadcast (Difusión)

El Tráfico Broadcast se genera cuando un dispositivo de la red envía paquetes a todos los dispositivos de la red. Este tráfico se puede generar, por ejemplo, cuando un sistema está tratando de descubrir un servicio (e.g., un PC buscando un servidor DHCP enviará paquetes Broadcast para que todos los sistemas puedan escuchar su petición).

Direcciones IP Privadas y sus Rangos

Las Direcciones IP Privadas son direcciones que no están destinadas a ser enrutadas en Internet. Pueden ser utilizadas por los hosts que usan Traducción de Dirección de Red (NAT) para conectarse a una red pública o por los hosts que no se conectan a Internet.

Rangos de Direcciones IP Privadas

• Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (8 bits de red, 24 bits de hosts).
• Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (16 bits de red, 16 bits de hosts). Corresponde a 16 redes Clase B contiguas, usadas comúnmente en universidades y grandes compañías.
• Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (24 bits de red, 8 bits de hosts). Corresponde a 256 redes Clase C contiguas, usadas por compañías medianas y pequeñas, además de pequeños proveedores de internet (ISP).

Traducción de Dirección de Red (NAT)

NAT (Network Address Translation) es un mecanismo fundamental utilizado por los enrutadores IP. Permite intercambiar paquetes entre dos redes que se asignan mutuamente direcciones incompatibles, generalmente traduciendo múltiples direcciones IP privadas internas a una única dirección IP pública externa. Esto permite que múltiples dispositivos compartan una única conexión a Internet.

Diferencias Clave entre IPv4 e IPv6

La principal diferencia entre IPv4 e IPv6 radica en la cantidad de direcciones IP disponibles. Mientras que existen algo más de 4.000 millones de direcciones IPv4, IPv6 ofrece un espacio de direccionamiento masivo, superando los 16 trillones de direcciones.

El funcionamiento técnico de Internet es similar en ambas versiones, y es probable que ambas continúen funcionando simultáneamente en las redes por mucho tiempo más (mecanismo conocido como dual stack). En la actualidad, la mayoría de las redes que usan IPv6 soportan tanto las direcciones IPv4 como las IPv6 en sus infraestructuras.

Cálculo de Subredes y Hosts Disponibles

Para calcular la cantidad de subredes y la cantidad de hosts disponibles en una red, se utilizan las siguientes fórmulas basadas en la máscara de subred (o prefijo CIDR):

• Cantidad de Subredes: $2^n$, donde $n$ es el número de bits prestados de la porción de host para la subred.
• Cantidad de Hosts por Subred: $2^h - 2$, donde $h$ es el número de bits restantes para la porción de host. Se resta 2 porque una dirección se reserva para la dirección de red y otra para la dirección de broadcast.

(Nota del profesor: Se requiere la realización de ejemplos prácticos para completar esta sección.)