Direccionamiento de Red IPv4

Vamos a describir la estructura de una dirección IPv4 y explicar las direcciones IPv4 públicas, privadas y reservadas.

¡Bienvenido!: Este tema forma parte del Capítulo 7 del curso de Cisco CCNA 1, para un mejor seguimiento del curso puede ir a la sección CCNA 1 para guiarse del índice.

1.  Direcciones IPv4

Los hosts, los servidores y los dispositivos de red usan el direccionamiento binario, que consisten en números 0 y 1, denominados bits.

  • Constan de una cadena de 32 bits, divididos en cuatro secciones denominadas octetos.
  • Cada octeto contiene 8 bits (o 1 byte) separados por un punto.
Direcciones IPv4

Direcciones IPv4

El trabajo con números binarios puede ser desafiante. Para que esto resulte más fácil, las direcciones IPv4 suelen expresarse mediante una notación decimal punteada

2. Estructura de una dirección IPv4

2.1. Porciones de red y de host

Es importante entender la notación binaria para determinar si dos hosts están en la misma red.

Porciones de red y de host

Porciones de red y de host

Los bits dentro de la porción de red de la dirección deben ser idénticos para todos los dispositivos que residen en la misma red. Los bits dentro de la porción de host de la dirección deben ser únicos para identificar un host específico dentro de una red. Si dos hosts tienen el mismo patrón de bits en la porción de red especificada de la secuencia de 32 bits, esos dos hosts residen en la misma red.

¿Pero cómo saben los hosts qué porción de los 32 bits identifica la red y qué porción identifica el host? Esa es la función de la máscara de subred.

2.2. La máscara de subred

La máscara de subred se utiliza para determinar la porción de red de una dirección IP.

La máscara de subred

En la imagen, ejemplo de la máscara de subred

 

Los 1 de la máscara de subred identifican la porción de red, mientras que los 0 identifican la porción de host.

Para identificar las porciones de red y de host de una dirección IPv4, se compara la máscara de subred con la dirección IPv4 bit por bit, de izquierda a derecha. El proceso real que se usa para identificar la porción de red y la porción de host se denomina AND.

2.3. AND lógico

Para identificar la dirección de red de un host IPv4, se recurre a la operación lógica AND para la dirección IPv4, bit por bit, con la máscara de subred. El uso de la operación AND entre la dirección y la máscara de subred produce la dirección de red.

Para demostrar cómo se usa AND para detectar una dirección de red, piense en un host con la dirección IPv4 192.168.10.10 y la máscara de subred 255.255.255.0. En la siguiente imagen, se muestra la dirección de host IPv4 y la conversión a dirección binaria. También la dirección binaria de la máscara de subred del host.

Dirección de Red AND lógico

Dirección de Red AND lógico

En las secciones resaltadas en amarillo, se identifican los bits AND que produjeron un 1 binario en la fila de Resultados AND. Todas las demás comparaciones de bits producen 0 binarios. Observe cómo el último octeto ya no tiene bits 1 binarios.

Por último, se muestra la dirección de red resultante 192.168.10.0 255.255.255.0. Por lo tanto, el host 192.168.10.10 está en la red 192.168.10.0 255.255.255.0.

2.4. La longitud de prefijo

La longitud de prefijo es el número de bits fijados en 1 en la máscara de subred.

Se escribe mediante la “notación de barra diagonal”, es decir, una “/” seguida por el número de bits fijados en 1. Por lo tanto, cuente el número de bits en la máscara de subred y anteponga una barra diagonal.

La longitud de prefijo IPv4

En la imagen: La longitud de prefijo IPv4

3. Direcciones de red, de host y de difusión

Cada dirección de red contiene (o identifica) direcciones de host y una dirección de difusión, como se describe a continuación:


  • Dirección de red: La dirección y la máscara de subred hacen referencia a una red. Todos los hosts dentro de la red comparten la misma dirección de red. La porción de host se compone solo de ceros. (192.168.10.0/24)
Dirección de red - IPv4

Dirección de red – IPv4

  • Direcciones de host: Direcciones IP únicas asignadas a los hosts y a los dispositivos. La porción de host siempre contiene ceros y unos combinados, pero nunca ceros o unos solamente.
Direcciones de host - IPv4

Direcciones de host – IPv4

  1. Primera dirección de host: Primera dirección IP de host disponible en la red. La porción de host siempre se compone de todos ceros, excepto el último número, que es un uno. (192.168.10.1/24)
  2. Ultima dirección de host: Última dirección IP de host disponible en la red. La porción de host siempre se compone de todos números uno, excepto el último. que es un cero. (192.168.10.254/24)
  • Dirección de difusión: Una dirección especial que se comunica con todos los hosts en una red. por ejemplo, cuando un host envíe un paquete a la dirección IPv4 de difusión de la red, y todos los demás hosts de la red reciben el paquete. La dirección de difusión utiliza la dirección más alta en el rango dela red. La porción de host se compone solo de unos. (192.168.10.255/24)
Dirección de difusión - IPv4

Dirección de difusión – IPv4

Los conceptos que se debaten en este tema son fundamentales para comprender el direccionamiento IPv4. Asegúrese de entender cómo una dirección de red identifica una porción de red y una porción de host mediante la máscara de subred o la longitud de prefijo y la operación AND. También debe tomar nota de los diferentes tipos de direcciones de red dentro de una red.

4. Unidifusión, difusión y multidifusión IPv4

En una red IPv4, los hosts pueden comunicarse de tres maneras diferentes:

  • Unidifusión (Unicast): proceso por el cual se envía un paquete de un host a un host individual.
  • Difusión (Broadcast): proceso por el cual se envía un paquete de un host a todos los hosts en la red.

La difusión puede ser dirigida o limitada: Una difusión dirigida se envía a todos los hosts de una red específica y una difusión limitada se envía a 255.255.255.255. Los routers no reenvían broadcasts limitados.

  • Multidifusión (Multicast): enviar un paquete de un host a un grupo seleccionado de hosts en la misma red o en una red diferente.

IPv4 reservó las direcciones de 224.0.0.0 a 239.255.255.255 como rango de multidifusión (reservadas para la multidifusión solo en la red local).

5. Tipos de direcciones IPv4

5.1. Direcciones IPv4 públicas y privadas

Las direcciones IPv4 públicas son direcciones que se enrutan globalmente entre los routers de los ISP. Existen bloques de direcciones denominadas direcciones privadas que la mayoría de las organizaciones usan para asignar direcciones IPv4 a los hosts internos.

Direcciones privadas:

  • 10.0.0.0/8 o 10.0.0.0 a 10.255.255.255
  • 172.16.0.0/12 o 172.16.0.0 a 172.31.255.255
  • 192.168.0.0/16 o 192.168.0.0 a 192.168.255.25

Las direcciones privadas dentro de estos bloques de direcciones no están permitidas en Internet y deben ser filtradas (descartadas) por los routers de Internet

5.2. Direcciones IPv4 de usuarios especiales

Existen direcciones especiales que pueden asignarse a los hosts, pero con restricciones respecto de la forma en que dichos hosts pueden interactuar dentro de la red.

  • Direcciones de red y de broadcast: no es posible asignar a hosts la primera ni la última dirección de cada red.
  • Direcciones de bucle invertido (loopback): 127.0.0.1 a 127.255.255.254 (127.0.0.0 /8), es una dirección especial que los hosts utilizan para dirigir tráfico a sí mismos
  • Dirección link-local o direcciones con asignación de direcciones IP privadas automática (APIPA): las direcciones de 169.254.0.1 a 169.254.255.254 (169.254.0.0/16) se puede asignar automáticamente al host local.
  • Direcciones TEST-NET: las direcciones de 192.0.2.0 a 192.0.2.255 (192.0.2.0/24) se reservan para fines de enseñanza y aprendizaje, y se utilizan en ejemplos de documentos y de redes.
  • Direcciones experimentales: las direcciones de 240.0.0.0 a 255.255.255.254 se indican como reservadas.

5.3. Direccionamiento con clase antigua

En 1981, las direcciones IPv4 de Internet se asignaban mediante el direccionamiento con clase, según se define en RFC 790, Números asignados. A los clientes se les asignó una dirección de red basada en una de tres clases:A, B, o C. RFC dividía los rangos de unidifusión en clases específicas denominadas:

  • Clase A (0.0.0.0/8 a 127.0.0.0/8): diseñada para admitir redes extremadamente grandes, con más de 16 millones de direcciones de host. Usaba un prefijo /8 fijo donde el primer octeto indicaba la dirección de red y los tres octetos restantes eran para las direcciones de host.
  • Clase B (128.0.0.0 /16 a 191.255.0.0 /16): diseñada para satisfacer la necesidad de redes de tamaño moderado a grande, con hasta 65 000 direcciones de host. Usaba un prefijo /16 fijo donde los dos octetos de valor superior indicaban la dirección de red y los dos octetos restantes eran para las direcciones de host.
  • Clase C (192.0.0.0 /24 a 223.255.255.0 /24): diseñada para admitir redes pequeñas con un máximo de 254 hosts. Usaba un prefijo /24 fijo donde los tres primeros octetos indicaban la red y el octeto restante era para las direcciones de host.

Nota: también existe un bloque de multidifusión de clase D que va de 224.0.0.0 a 239.0.0.0, y un bloque de direcciones experimentales de clase E que va de 240.0.0.0 a 255.0.0.0.

El direccionamiento con clase se abandonó a fines de la década de 1990 para favorecer el sistema actual denominado: direccionamiento sin clase.

La Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) administra las direcciones IPv4 e IPv6 y asigna bloques de direcciones IP a los Registros Regionales de Internet (RIR)

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