Redes: Direccionamiento IPv4

Sistemas Telemáticos

Direccionamiento IPv4

José Gallego León

Sistemas Telemáticos 2

Direccionamiento IPv4 Direccionamiento IPv4 Clases de direcciones IPv4 Direcciones IPv4 reservadas Direcciones IPv4 públicas y privadas Subredes IPv4 Direccionamiento IPv4 sin clases Ejemplo IPv4 Problema de Subnetting


Direccionamiento IPv4 La dirección IP se compone de 4 octetos que se representan

en decimal separados por puntos 0.0.0.0 255.255.255.255

La división en octetos establece un primer nivel de jerarquía en las direcciones IP Con el primer octeto a un valor fijo, pueden cambiar los otros

tres octetos Con el primer y el segundo octeto a un valor fijo hay 256*256

combinaciones con los dos octetos restantes Cada dirección IP en Internet debe ser única La entrega de paquetes IP funciona como el servicio postal

Requiere dirección de remitente y dirección de destino Para llegar al host de destino, primero se debe localizar la red

La agrupación en redes es el segundo nivel de jerarquía


Clases de direcciones IPv4 (I) En una previsión inicial (errónea), se planificaron tres

clases de redes según su tamaño: Clase A: 126 redes de hasta 16.777.216 hosts Clase B: 16.384 redes de hasta 65.535 hosts Clase C: 2.097.152 redes de hasta 254 hosts Clase D: especial para multidifusión Clase E: reservada para investigación

Clase de red

Bits en el primer byte

Intervalo de valores en el primer octeto

Número de bits en la dirección de red

A 0XXX XXXX 0 - 127* 8

B 10XX XXXX 128 - 191 16

C 110X XXXX 192 - 223 24

D 1110 XXXX 224 – 239 28

E 1111 XXXX 240 - 255 28

* El rango 127.X.X.X está reservado para pruebas y diagnóstico


Clases de direcciones IPv4 (II) En el direccionamiento con clases, el número IP tiene

dos partes Parte de red: bits a la izquierda Parte de host: bits a la derecha

La clase D se utiliza en grupos de difusión y no requiere separar las direcciones de red y de host

La clase E está reservada para investigación

Clase de red Bits de prefijo Valor de prefijo Bits de red Bits de host

A 1 0 7 24

B 2 10 14 16

C 3 110 21 8

D 4 1110 28 Bits de dirección

E 4 1111 28 Bits de dirección


Clases de direcciones IPv4 (III)

La clase A Se pensó para grandes redes El bit de mayor peso del primer octeto es

siempre cero Valores IP entre 0.0.0.0 y 127.0.0.0

Los números 0 y 127 no pueden utilizarse como indicadores de red

Red8 bits

Host8 bits

Host8 bits

Host8 bits

24 bits0


Clases de direcciones IPv4 (IV)

La clase B Pensada para redes de tamaño

moderado Los dos primeros bits de la parte de red

son siempre 10 El primer octeto entre 128 y 191

Red8 bits

Red8 bits

Host8 bits

Host8 bits

16 bits01


Clases de direcciones IPv4 (V)

La clase C Pensada para soportar muchas redes

pequeñas Los tres primeros bits de la parte de red

son siempre 110 El primer octeto entre 192 y 223

Red8 bits

Red8 bits

Red8 bits

Host8 bits

8 bits

011


Clases de direcciones IPv4 (VI)

La clase D Pensada para habilitar la difusión

(broadcast) Los cuatro primeros bits son siempre

1110 El primer octeto entre 224 y 239

Host4 bits

Host8 bits

Host8 bits

Host8 bits

24 bits

111 0

Red


Clases de direcciones IPv4 (VII)

La clase E Reservada por el Grupo de Ingeniería de

Internet (IETF) para investigaciones propias

Los cuatro primeros bits son siempre 1111 El primer octeto entre 240 y 255

Host4 bits

Host8 bits

Host8 bits

Host8 bits

24 bits

111 1

Red


Direcciones IPv4 reservadas La dirección de la propia red no puede

asignarse a ningún host Todos los bits de host a cero

Ejemplo en red de clase B: 176.10.0.0 La dirección de difusión

Sirve para enviar información simultáneamente a todos los hosts de la red

Todos los bits de host a uno Ejemplo: 176.10.255.255


Direcciones IPv4 públicas y privadas (I) Las direcciones IP públicas son únicas en Internet

La Agencia de Asignación de Números en Internet (IANA, Internet Assigned Numbers Authority) se encarga de ello

Se obtienen de los proveedores del servicio de acceso a Internet (ISP)

El rápido crecimiento de Internet y el agotamiento de direcciones llevaron A esquemas de Direccionamiento Entre Dominios Sin

Clase (CIDR) A la versión 6 de IP (IPv6) El establecimiento de direcciones privadas

No se enrutan en el Backbone de Internet Los routers las descartan La RFC 1918 establece tres bloques, uno para cada clase


Direcciones IPv4 públicas y privadas (II) Intervalos de direcciones reservadas por clase:

Clase A: 10.0.0.0 - 10.255.255.255

Clase B: 172.16.0.0 - 172.31.255.255

Clase C: 192.168.0.0 - 192.168.255.255

La conexión de una red con IP privadas a Internet requiere la conversión de estas a IP públicas El proceso se denomina conversión de direcciones

de red (NAT, Network Address Translation) Se realiza en los routers


Subredes (Subnetting) (I) Proceso de dividir las clases de direcciones de red en

conjuntos más pequeños Permite definir redes separadas en una LAN Se utiliza la máscara de subred

La red no está limitada a las máscaras estándar de las clases

Consiste en dividir el campo del host en Campo de subnet Campo de hosts

Se necesitan al menos dos bits del campo de host para designar una subred Una dirección para la subred Una dirección de broadcast en la subred Dos direcciones para hosts en la subred


Subredes IPv4 (Subnetting) (II) Máscara de subred

Notación punto decimal: Cuatro octetos en decimal

Notación CIDR (Enrutamiento entre dominios sin clases, Classeless Interdomain Routing) w.x.y.z/n

w, x, y, z son números decimales entre 0 y 255 n es el número de bits a 1 /8, /16 o /24 en las clases A, B y C respectivamente

En la máscara Los bits a 1 se corresponden con bits de red en la

dirección Los bits a 0 se corresponden con bits de host en la

dirección


Direccionamiento IPv4 sin clases (I) Las entidades reciben IP públicas del tamaño que realmente

necesitan Se asignan en bloques de IP contiguas El número asignado es siempre potencia de 2 La primera IP asignada debe ser divisible por el número de

direcciones Los bloques de direcciones se definen mediante la máscara

Los bits a 1 en la máscara son n La primera dirección se obtiene poniendo los 32-n bits de la

derecha a 0 AND de bits entre la máscara y cualquier dirección asignada

La última dirección se obtiene poniendo los 32-n bits de la derecha a 1 OR de bits entre el complemento a 1 de la máscara y cualquier

dirección asignada El número de direcciones es 232-n

Complemento a 1 de la máscara más uno


Direccionamiento IPv4 sin clases (II) Ejemplo: La IP en un equipo es 205.16.37.39/28

IP: 205.16.37.39 (Pertenecería a clase C) 11001101.00010000.00100101.00100111

Máscara: 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.11110000

n=28, 32-n=4 Primera dirección (Dirección de red):

32-n bits de la derecha a cero (Dirección AND Máscara) 11001101.00010000.00100101.00100000 205.16.37.32

Última dirección (Dirección de broadcast) 32-n bits de la derecha a 1 (Dirección OR /Máscara)

11001101.00010000.00100101.00101111 205.16.37.47

Número de direcciones de la subred 232-n (Complemento a 1 de la máscara más uno)

232-28=24=16


Ejemplo IPv4 (I) Una organización posee el bloque 17.12.40.0/26 que

contiene 64 direcciones Sería de clase A n=26

32-n = 6; 26= 64 Máscara: 255.255.255.192

11111111.11111111.11111111.11000000 Dirección de red: 17.12.40.0

00010001.00001100.00101000.00000000 Dirección de broadcast: 17.12.40.63

00010001.00001100.00101000.00111111 Tienen tres oficinas y necesitan dividir las direcciones

en tres bloques (subredes) de 32, 16 y 16 direcciones.


Ejemplo IPv4 (II) Subred 1, con 32 equipos

32 = 232-n1; n1=27 Máscara: 255.255.255.224

11111111.11111111.11111111.11100000 Primera IP: 17.12.40.1 Dirección de subred: 17.12.40.0 Broadcast de subred: 17.12.40.31

Subred 2, con 16 equipos 16 = 232-n2 ; n1=28 Máscara: 255.255.255.240


Subred 3, con 16 equipos 16 = 232-n2; n1=28 Máscara: 255.255.255.240



Ejemplo IPv4 (III) Aplicando a un equipo la máscara de subred, se obtiene la

dirección de subred Equipo de la subred 1

IP: 17.12.40.1 00010001.00001100.00101000.00000001

Máscara de subred: 255.255.255.224 11111111.11111111.11111111.11100000

Equipo de la subred 2 IP: 17.12.40.33

00010001.00001100.00101000.00100001 Máscara de subred: 255.255.255.240

11111111.11111111.11111111.11110000 Equipo de la subred 3

IP: 17.12.40.49 00010001.00001100.00101000.00110001

Máscara de subred: 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.11110000


Ejemplo IPv4 (IV) Aplicando a cualquier equipo de cualquier subred la máscara

de red de la entidad, se obtiene la dirección de la red (17.12.40.0) Equipo de la subred 1

IP: 17.12.40.1 00010001.00001100.00101000.00000001

Máscara de red: 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000

Equipo de la subred 2 IP: 17.12.40.33

00010001.00001100.00101000.00100001 Máscara de red: 255.255.255.192

11111111.11111111.11111111.11000000 Equipo de la subred 3

IP: 17.12.40.49 00010001.00001100.00101000.00110001

Máscara de red: 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000


Ejemplo IPv4 (V) En el ejemplo se pueden observar los tres niveles de

jerarquía en las direcciones IPv4.

26 bits 1 5 bits

Subred 1

Prefijo de red

Prefijo de subred

Dirección del nodo

26 bits 2 4 bits

Subredes 2 y 3

Prefijo de red

Prefijo de subred

Dirección del nodo


Ejemplo IPv4 (VI)


Problema de subnetting (I) Redes y hosts en una entidad

Dpto. Producción: 500 hosts Dpto. RRHH: 50 hosts Dpto. Jurídico: 20 hosts Dpto. Ventas: 20 hosts Interconexión de sedes prevista

Producción-RRHH Producción-Jurídico Producción-Ventas

La previsión es que el Dpto. de Ventas crezca considerablemente

Red asignada a la entidad: 172.16.0.0/22 Primera comprobación:

Número inicial de hosts: 500+50+20+20+2+2+2= 596 Rango de IPs disponibles: 2(32-22) = 2(10) = 1024


Problema de subnetting (II)


Problema de subnetting (III) Planificación de subredes según la situación actual

A. Producción: 500 hosts → 29=512 IP’sB. RRHH: 50 hosts → 26=64 IP’sC. Jurídico: 20 hosts → 25=32 IP’sD. Ventas: 20 hosts → 25=32 IP’sE. WAN1: 2 hosts → 21=2 IP’sF. WAN2: 2 hosts → 21=2 IP’sG. WAN3: 2 hosts → 21=2 IP’s

Análisis de los resultados La Red A no puede crecer más, ya que el siguiente

valor serían 1024 que es el total disponible A las redes restantes se les pueden asignar 512 IP’s

En lugar de “desperdiciar” IP’s, distribuimos las existentes, teniendo en cuenta las previsiones


Problema de subnetting (IV) Planificación de subredes según las previsiones y

aprovechando el rango total de IP’s disponiblesA. Producción: 512= 29 IP’sB. RRHH: 128 = 27 IP’sC. Jurídico: 64 = 26 IP’sD. Ventas: 256 = 28 IP’sE. WAN1: 16 = 24 IP’sF. WAN2: 16 = 24 IP’sG. WAN3: 16 = 24 IP’s Total IP’s utilizadas:

512+128+64+256+16+16+16=1008 Quedarán 16 IP’s sin asignar que sólo podrían servir

para ampliar una de las tres redes WAN El número de redes y el número de hosts debe ser

siempre igual a una potencia de dos.


Problema de subnetting (V) Asignación de IP’s a las redes por orden de

tamañoRed Rango Bits Primera IP Última IP 3ER Octeto 4º Octeto Dirección de Red

A 512 9 172.16.0.0 172.16.1.255 0000 000X XXXX XXXX 172.16.0.0/23

D 256 8 172.16.2.0 172.16.2.255 0000 0010 XXXX XXXX 172.16.2.0/24

B 128 7 172.16.3.0 172.16.3.127 0000 0011 0XXX XXXX 172.16.3.0/25

C 64 6 172.16.3.128 172.16.3.191 0000 0011 10XX XXXX 172.16.3.128/26

E 16 4 172.16.3.192 172.16.3.207 0000 0011 1100 XXXX 172.16.3.192/28

F 16 4 172.16.3.208 172.16.3.223 0000 0011 1101 XXXX 172.16.3.208/28

G 16 4 172.14.3.224 172.16.3.239 0000 0011 1110 XXXX 172.16.3.224/28

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