Direccionamiento IP (IP addressing)
Para
el funcionamiento de una red, todos sus dispositivos requieren una
dirección IP única: La dirección MAC. Las direcciones IP están
construidas de dos partes: el identificador de red (ID network) y el identificador del dispositivo (ID host). Por Host entenderemos que es cualquier dispositivo que tiene asignado una dirección IP.El sistema de direccionamiento IP consiste de números binarios de 32 bits. Estos números binarios, para su comprensión, están separados en 4 octetos (bytes) y se pueden representar también en forma decimal separados por puntos cada byte.
209.206.202.64
es un ejemplo de una dirección IP
La misma dirección en binario sería la siguiente:
11010001.11001110.11001010.01000000
Cada uno de los números representa 8 bits de la dirección, lo cual significa que cada valor puede ser un numero entre 0 (00000000) y 255 (11111111) (8 bits proveen 256 combinaciones posibles).
Te preguntaras que tanto de una dirección IP representa la red (ID network)y que tanto representa el host (Id host). La respuesta depende del tipo de dirección que tengas. Existen tres tipos de direcciones: Clase A, Clase B y Clase C.
La principal diferencia entre estos tres tipos principales de dirección deriva en el número de octetos usados para identificar la red.
- La clase A utiliza sólo el primer octeto para identificar la red, dejando los 3 octetos (24 bits) restantes para identificar el host. La clase A es utilizada para grandes corporaciones internacionales (e.g. carriers como AT&T, IBM, GM,..) ya que provee 16,777,214 (224-2) direcciones IP para los hosts, pero está limitada a sólo 127 redes de clase A.
- La clase B utiliza los primeros dos octetos para identificar la red, dejando los 16 bits restantes (2 octetos) para el host. La clase B es utilizada por grandew compañías que necesitan un gran número de nodos (e.g. universidades, GM, FORD, ..). Los 2 octetos le dan cabida a 16,384 redes supliendo todas ellas un total de 65,534 (216-2) direcciones IP para los hosts.
- La clase C usa los primeros 3 octetos para el identificador de red, dejando los 8 bits restantes para el host. La clase C es utilizada por pequeñas redes, que suman un total de 2,097,152 redes con un máximo de 254 (28-2) hosts cada una.
donde n es el número de bits
El 2 significa que se esta reservando un lugar para la dirección de subred y el restante para la dirección de broadcast. Siempre será la primer dirección IP para la subred y la última dirección IP para efectos de broadcast. La siguiente dirección IP seguida de la dirección de subred generalmente se asigna al enrutador o default gateway.
| Network | Host | Host | Host |
| 1er. Octeto | 2do. Octeto | 3er. Octeto | 4to. Octeto |
| Network | Network | Host | Host |
| Network | Network | Network | Host |
| Tabla 1. Clases de direcciones IP | ||||
| Clases | Rango del 1er octeto | Número de redes | Número de hosts | Ejemplo |
| A | 1-126 | 127 | 16,777,214 | 10.15.121.5 |
| B | 128-191 | 16,384 | 65,534 | 130.13.44.52 |
| C | 192-223 | 2,097,152 | 254 | 200.15.23.8 |
Máscaras de subred (subnet mask)
Otro aspecto del direccionamiento IP que es muy importante para saber como el direccionamiento IP opera es el uso de las máscaras de subred (subnet masks).
La subnet mask para una dirección IP en particular es utilizada por los enrutadores para resolver que parte de la dirección IP provee la dirección de red y que parte provee la dirección del host.
| Tabla 2. Mascaras segun la Clase | |
| Clase | Máscara de subred |
| A | 255.0.0.0 |
| B | 255.255.0.0 |
| C | 255.255.255.0 |
La gran pregunta es como el enrutador utiliza la máscara de subred para determinar que parte de una dirección IP se refiere a la dirección de red. Las direcciones IP y la mascara de red son vistas por el enrutador en formato binario. Los bits de la subred y los bits correspondientes de la dirección IP se les aplica un AND lógico. Cuando los dos bits correspondientes son 1s el resultado es 1, en caso contrario es 0 [ver tabla 3].
| Tabla 3. Tabla de verdad del AND | ||
| A | B | A AND B |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Ejemplo 1: Dirección IP 180.20.5.9
Subnet mask 255.255.0.0
| Host address 180.20.5.9 | 10110100 00010100 00000101 00001001 |
| Mascara subred 255.255.0.0 | 11111111 11111111 00000000 00000000 AND |
| Subred 180.20.0.0 | 10110100 00010100 00000000 00000000 |
| Broadcast 180.20.255.255 | 10110100 00010100 11111111 11111111 |
| Primer host 180.20.0.1 | 10110100 00010100 00000000 00000001 |
| Ultimo host 180.20.255.254 | 10110100 00010100 11111111 11111110 |
La dirección de red resultante de 180.20.5.9 AND 255.255.0.0 es 180.20.0.0 (según las reglas del AND de la tabla 3)
10110100 00010100 00000101 00001001 (180.20.5.9)
11111111 11111111 00000000 00000000 (255.255.0.0)
10110100 00010100 00000000 00000000 (180.20.0.0)
10110100 00010100 00000101 00001001 (180.20.5.9)
11111111 11111111 00000000 00000000 (255.255.0.0)
10110100 00010100 00000000 00000000 (180.20.0.0)
| Tabla 4. Valor decimal de las posiciones de bits | ||||||||
| 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 | Valor decimal |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 128 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 192 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 224 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 240 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 248 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 252 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 254 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 255 |
| Calculando una subred
En
el siguiente ejemplo vamos a calcular la dirección de subred con una
máscara 255.255.255 .192 y una dirección IP de un host 172.16.2.160.
El .192 de la máscara es el número binario 11 000000. Esto nos
permite 6 bits (los 6 0s) para alojar la cantidad de hosts. Es decir
podemos tener como máximo 26-2 hosts= 64-2= 62 hosts
posibles. Haciendo un AND a la dirección 172.16.2.160 con las mascara
255.255.255.192 nos da como resultado la dirección de la subred, es
decir 172.16.2 .128 . El cuarto octeto .128 es equivalente a 10
000000 en binario.
|
| Tabla 5. Ejemplo 1 de direccionamiento IP | |||||
| 1er octeto | 2do. Octeto | 3er. octecto | 4to. octeto | ||
| 172.16.2.160 | 10101100 | 00010000 | 00000010 | 10100000 | host |
| 255.255.255.192 | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 11 000000 | mascara |
| 172.16.2.128 | 10101100 | 00010000 | 00000010 | 10 000000 | subred |
| 172.16.2.191 | 10101100 | 00010000 | 00000010 | 10 111111 | broadcast |
| 172.16.2.129 | 10101100 | 00010000 | 00000010 | 10 000001 | 1er. Host |
| 172.16.2.190 | 10101100 | 00010000 | 00000010 | 10 111110 | Último host |
O
sea que el rango de direcciones tomando como base o ejemplo la
dirección 172.16.2.160 es del 172.16.2 .128 a la 172.16.2 .191 ,
pero la primer dirección IP está reservada para la dirección de subred (
.128 ) y la última para la dirección de broadcast ( .191 ), el
resto entre ellas la pueden utilizar los hosts restantes( de la .129
a la .190 ), es decir 26-2 = 61 hosts posibles.
En
resumen la mascara nos ayuda para saber el número de hosts posibles en
una red, determinando la dirección de la subred, la dirección broadcast y
las direcciones disponibles de los hosts restantes.
Otra
forma para representar las mascaras es con el numero de 1s, por ejemplo
la mascara 255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000), tiene 24
unos (1s). Entonces el ejemplo anterior se representaría como
172.16.2.160/24 .
El /24 es el número de 1s de la máscara 255.255.255.192 1111111.11111111.11111111.11 000000.
Ejemplo 2:
IP host 100.231177.35
Mascara 255.255.255.192
Calcular la direccion de subred, broadcast, primer y ultimo host, y los hosts disponibles
| Tabla 6. Ejemplo 2 de direccionamiento IP | |||||
| 1er octeto | 2do. Octeto | 3er. octecto | 4to. Octeto | ||
| 100.231177.35 | 01100100 | 11110111 | 10110001 | 00100011 | host |
| 255.255.255.192 | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 11 000000 | mascara |
| 100.231177.0 | 01100100 | 11110111 | 10110001 | 00 000000 | subred |
| 100.231177.63 | 01100100 | 11110111 | 10110001 | 00 111111 | broadcast |
| 100.231177.1 | 01100100 | 11110111 | 10110001 | 00 000001 | 1er. Host |
| 100.231177.62 | 01100100 | 11110111 | 10110001 | 00 111110 | Último host |
Ejemplo 3:
IP host 100.231152.146
Mascara 255.255.255.192
Calcular la direccion de subred, broadcast, primer y ultimo host, y los hosts disponibles
| Tabla 7. Ejemplo 3 de direccionamiento IP | |||||
| 1er octeto | 2do. Octeto | 3er. octecto | 4to. Octeto | ||
| 100.231152.146 | 01100100 | 11110111 | 10011000 | 10010010 | host |
| 255.255.255.192 | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 11 000000 | mascara |
| 100.231152.128 | 01100100 | 11110111 | 10011000 | 10 000000 | subred |
| 100.231152.191 | 01100100 | 11110111 | 10011000 | 10 111111 | broadcast |
| 100.231152.129 | 01100100 | 11110111 | 10011000 | 10 000001 | 1er. Host |
| 100.231152.190 | 01100100 | 11110111 | 10011000 | 10 111110 | Último host |
Ejemplo 4:
Calcular la máscara de subred, primer y ultimo host, broadcast y el número de subredes disponibles.
Subred 100.252.12.0 con un máximo de 26 hosts
Aplicando la formula 2n-2
Si n=5 25-2 = 32-2 = 30 hosts, lo cual esta dentro de ese rango
No podemos poner n=4, ya que nos darian 14 hosts y no nos alcanzaria completar los 26 hosts que se nos piden. Por tal motivo utilizamos 5 bits [del cuarto octeto] para completar los 26 hosts entonces nuestra máscara sería.
11111111.11111111.11111111.111 00000
equivalente a 255.255.255.224
| Tabla 8. Ejemplo 4 de direccionamiento IP | |||||
| 1er octeto | 2do. Octeto | 3er. octecto | 4to. Octeto | ||
| 255.255.255.224 | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 111 00000 | mascara |
| 100.252.12.0 | 01100100 | 11111100 | 00001100 | 000 00000 | subred |
| 100.252.12.31 | 01100100 | 11111100 | 00001100 | 000 11111 | broadcast |
| 100.252.12.1 | 01100100 | 11111100 | 00001100 | 000 00001 | 1er. Host |
| 100.252.12.30 | 01100100 | 11111100 | 00001100 | 000 11110 | Último host |
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