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.

¿Porqué se le resta un 2 a la formula? 2ⁿ-2 = número de host/redes

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.

Que paso con la red 127 de la Clase A? bueno, pues la red 127.x.x.x está reservada para pruebas de diagnóstico conocidas como loopback (ida y regreso), el cual permite a las computadoras enviarse a ellas mismas un paquete sin afectar el ancho de banda de la red. También existen una clase D y una clase E. La clase D es usada para multicast de grupos de datos de una determinada aplicación o servicio de un servidor. La clase E está reservada para usos experimentales.

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.

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].

Ejemplo 1: Dirección IP 180.20.5.9

Subnet mask 255.255.0.0

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)

Esto significa que el primer host sera el 10 000001 o sea 172.16.2 .129 , el último host será el 10 111110 o sea el 172.16.2 .190. Por último, la dirección para el broadcast siempre es la última de ese rango, es decir (del cuarto octecto) la 10 111111 que es equivalente en decimal a la 172.16.2 .191 .

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

El número de hosts = 2⁶-2= 62 hosts disponibles

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

El número de hosts = 2⁶-2= 62 hosts disponibles

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