3.1 Capa IP - Direccionamiento Subredes

CAPA IP – DIRECCIONAMIENTO
- SUBREDES
Autor: Luis David Narváez
Máster en Seguridad Informática
Unidad 3
REDES SEGURAS Y COMUNICACIÓN DE DATOS

Temática
• Introducción Capa de
Enrutamiento.
• Paquete IPv4 – IPv6
• Introducción al Routing
Capa IP - Subredes 2

Introducción Capa de
Enrutamiento
Unidad 3

La Capa de red
• Procesos de transporte de
extremo a extremo
• Direccionamiento de
terminales
• Encapsulamiento
• Routing
• Desencapsulamiento

Protocolos de capa de red

Encapsulamiento de IP - PDU

Características de IP

IP: sin conexión

IP: Entrega de servicio mínimo

IP: Independiente de los medios

Paquete IPv4 – IPv6
Unidad 3

Encabezado de paquetes IPv4
• Versión = 0100
• DS = prioridad de paquete
• TTL = limita la vida del
paquete
• Protocolo = protocolo de
capa superior, como TCP
• Dirección IP de
origen = origen del paquete
• Dirección IP de
destino = destino del
paquete

Encabezado de paquetes IPv6
• Versión = 0110
• Clase de tráfico = prioridad
• Etiqueta de flujo = el mismo flujo
recibe el mismo manejo
• Longitud de contenido = es
igual a la longitud total
• Encabezado
siguiente = protocolo de
capa 4
• Límite de saltos = reemplaza el
campo TTL

Limitaciones de IPv4
• Agotamiento de direcciones IP
• Expansión de la tabla de routing de
Internet
• Falta de conectividad completa

Introducción a IPv6

Encapsulamiento IPv6

Introducción al Routing
Unidad 3
• Explicar la forma en que un dispositivo host utiliza las
tablas de routing para dirigir paquetes a sí mismo, a
un destino local o a un gateway predeterminado.
• Comparar una tabla de routing de host con una tabla
de routing de router.

La decisión de reenvío de host
• A sí mismo
• Host local
• Módulo remoto de E/S

Gateway predeterminado
• Enruta el tráfico a otras
redes
• Tiene una dirección IP
local en el mismo
intervalo de direcciones
que otros hosts de la red
• Puede llevar datos y
reenviarlos

Tablas de routing de host

Decisión de envío de paquetes del router

Tabla de routing del router IPv4

Entradas de tabla de routing conectadas directamente
Origen de la ruta: identifica el modo en que el router descubrió la red.
Red de destino: identifica la red de destino y cómo se detectó.
Interfaz de salida: identifica la interfaz de salida que se debe utilizar para
reenviar un paquete hacia el destino final.

Entradas de tabla de routing de redes
remotas

Dirección del siguiente salto

Direccionamiento IP 27
Práctica en Packet Tracer (1)
Práctica de laboratorio 3.1: Configuración
inicial del router - PKT
En esta actividad, configurará los parámetros básicos del router.
Proporcionará un acceso seguro a la CLI y al puerto de consola mediante
contraseñas cifradas y contraseñas de texto no cifrado. También
configurará los mensajes para los usuarios que inicien sesión en el router.
Estos avisos también advierten a los usuarios no autorizados que el acceso
está prohibido. Por último, verificará y guardará la configuración en
ejecución.

Configurar interfaces de routers

Verificación de configuración de interfaz
show ip route: Muestra el
contenido de la tabla de
routing IPv4 que se almacena en
la RAM.
show interfaces: Muestra las
estadísticas de todas las interfaces
del dispositivo.
show ip interface: Muestra las
estadísticas IPv4 para todas las
interfaces de un router.

Gateway predeterminado para un host

Gateway predeterminado para un
switch

Práctica en Packet Tracer (2)
Práctica de laboratorio: 3.2 Conexión de un
router a una LAN.
En esta actividad, utilizará diversos comandos show para visualizar el estado actual del
router. A continuación, utilizará la Tabla de direccionamiento para configurar las
interfaces Ethernet del router. Por último, utilizará comandos para verificar y probar las
configuraciones.
Nota: los routers de esta actividad están parcialmente configurados. Algunas de las
configuraciones no se incluyen en este curso, pero se proporcionan para ayudarlo a
utilizar los comandos de verificación.

Packet Tracer: Desafío de integración de
habilidades (3) - Home
Práctica de laboratorio: 3.3 Desafío de
integración de habilidades
La administradora de red está muy conforme con su desempeño en el trabajo como
técnico de LAN. Ahora, a ella le gustaría que demuestre su capacidad para configurar
un router que conecta dos redes LAN. Las tareas incluyen la configuración de
parámetros básicos de un router y un switch con Cisco IOS. Luego, probará la
conectividad completa para verificar la configuración realizada por usted, así como la
configuración de los dispositivos existentes.

Direcciones de red IPv4
Unidad 3
• Convertir entre los sistemas de numeración binario y
decimal.
• Describir la estructura de una dirección IPv4, incluidas la
porción de red y de host, y la máscara de subred.
• Comparar las características y los usos de las direcciones
IPv4 de unidifusión, difusión y multidifusión.
• Explicar las direcciones IPv4 públicas, privadas y
reservadas.

Direcciones IPv4

Direcciones IPv4 (cont.)
Dirección en formato
decimal punteado
Octetos
Dirección de 32
bits

Notación de posición
Notación de posición decimal

Aplicación de la notación de posición
decimal

Notación de posición binaria

Aplicación de la notación de posición binaria

Conversión de sistema binario a decimal

Conversión de sistema decimal a binario
A continuación, se
muestra cómo usar
la tabla de valores
de posición binarios
para Convertir de
sistema decimal a
binario.

(cont.)

(cont.)
Continúe evaluando el número decimal hasta que se hayan
introducido todos los valores de posición y se obtenga el
valor binario equivalente.

Ejemplo de conversion de sistema
decimal a binario

Ejemplo de conversión de sistema decimal a
binario

Conversión binario a decimal
Taller - Juego
https://learningnetwork.cisco.com/docs/DOC-1803

Porciones de red y de host
Una porción de la dirección IPv4 de 32 bits identifica la
red, y otra porción identifica el host.

La máscara de subred

La máscara de subred
Comparación de la dirección IP y 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.

Operación AND
La operación lógica AND es la comparación de dos bits.
El uso de la operación AND entre la dirección IP y
la máscara de subred produce la dirección de red.

La longitud de prefijo
Es el método más simple para identificar una máscara de subred.
Es la cantidad de bits establecidos en 1 en la máscara de subred.
Se escribe en "notación de barras", una "/" seguida de la cantidad de bits establecidos en
1.

Direcciones de red, de host
y de difusión

Direcciones de red, de
host y de difusión

Direcciones de red, de host y
de difusión

Direcciones de red, de host y de difusión

Direcciones de red, de
host y de difusión

Asignación de una
dirección IPv4
estática a un host

Asignación de una
dirección IPv4 dinámica a
un host

Comunicación IPv4
Unidifusión
Difusión
Multidifusión

Transmisión de unidifusión
• La comunicación de unidifusión se
utiliza para la comunicación normal
de host a host.
• A la dirección de unidifusión aplicada
a una terminal se la denomina
"dirección de host".
• La dirección de origen de cualquier
paquete siempre es la dirección
de unidifusión del host de origen.

Transmisión de difusión

Transmisión de multidifusión
• Un host envía un único paquete a un conjunto seleccionado de hosts que están suscritos a un
grupo de multidifusión.
• El intervalo de direcciones de 224.0.0.0 a 239.255.255.255 está reservado para multidifusión.

Conversión binario a decimal – (4)
Práctica de laboratorio: 3.4 Conversión Binaria
Decimal
En esta práctica de laboratorio se cumplirán los siguientes objetivos:
•Parte 1: Convertir direcciones IPv4 de formato decimal punteado a binario
•Parte 2: Utilizar la operación AND bit a bit para determinar las direcciones de red
•Parte 3: Aplicar los cálculos de direcciones de red

Tipos de direcciones IPv4
Unidad 3

Direcciones IPv4 públicas y privadas
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 192.168.255.255

Direcciones IPv4 de uso especial
• Direcciones de bucle invertido
127.0.0.0/8 o 127.0.0.1 a 127.255.255.254
• Direcciones link-local o direcciones IP privadas
automáticas (APIPA)
169.254.0.0/16 o 169.254.0.1 a 169.254.255.254
• Direcciones TEST-NET
192.0.2.0/24 o 192.0.2.0 a 192.0.2.255

Direcciones IPv4 de uso especial

DIRECCIONAMIENTO IPv4
Clases de Direcciones IPv4
Hay cinco clases de direcciones IP, las tres primeras definen un
tipo de red, la cuarta una dirección multicast y la quinta
reservada para experimentación:
• Clase A
• Clase B
• Clase C

Clases de Direcciones IPv4
A, B y C se utilizan para asignar direcciones a redes y hosts en
redes públicas y privadas
Clase D
se utilizan para direcciones de multicast.
Clase E
se reservan para aplicaciones de investigación

Rangos de direcciones

Direcciones IP Clase A
• Se caracteriza porque e primer bit del primer octeto siempre debe ser 0:
0xxxxxxx.xxxxxxx.xxxxxxx.xxxxxxx
• Lo cual da un rango para las direcciones clase A igual a:

Direcciones IP Clase A
Porción de red y de host – Clase A

Direcciones IP Clase B
• Se caracteriza porque el primer bit del primer octeto siempre debe ser 1 y
el segundo siempre 0:
10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
• Lo cual da un rango para las direcciones clase B igual a:

Direcciones IP Clase B
Porción de red y de host – Clase B

Direcciones IP Clase C
• En esta clase de direcciones, los dos primeros bits siempre son 1 y el tercer
bit siempre es 0:
• 110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
• Lo cual da un rango para las direcciones clase C igual a:

Direcciones IP Clase C
Porción de red y de host – Clase B

Direcciones IPv4

Asignación de red y de host

CANTIDAD DE HOST
• Se tienen dado un determinado número de bits asignados, se
calcula mediante la fórmula
2n - 2.
2n nos da el número de combinaciones posibles
• Hay que restar la dirección de red (todos los bits de host en
cero) y la dirección de broadcast (todos los bits en uno)

Número de hosts y de redes en las
direcciones clase A, B y C

MÁSCARA DE RED
• Las direcciones de red utilizan una secuencia adicional de 32 bits
separados en octetos que sirven para identificar que parte de la
dirección IP es la porción de red y que parte es la porción de host.
• Utiliza la convención de poner unos en la parte que corresponde a
los bits de red y ceros en la parte de la dirección de host.

MÁSCARA DE RED

EJEMPLO DE MÁSCARA DE RED
• La dirección clase C: 192.168.1.1
Utilizaría la máscara 255.255.255.0
En binario 11111111.1111111.11111111.00000000
• La cantidad de octetos (o bits) asignados a la dirección de red:
3 octetos o 24 bits en este caso
• La cantidad de octetos o bits de la porción de host
un octeto u ocho bits.

Asignación de direcciones IP

Recordatorio direcciones IP privadas
Estas direcciones privadas se reservan
para ('intranets') por el RFC 1918.

Identificación Direcciones IP (5)
Práctica de laboratorio: 3.5 Identificación
direcciones IPv4
En esta práctica de laboratorio se cumplirán los
siguientes objetivos:
•Parte 1: Identificar direcciones IPv4
•Parte 2: Clasificar direcciones IPv4

Direcciones IPv6
Unidad 3
• Explicar la necesidad del direccionamiento IPv6.
• Describir la representación de una dirección IPv6.
• Describir los tipos de direcciones de red IPv6.
• Configurar direcciones de unidifusión globales.
• Describir las direcciones de multidifusión.

Necesidad de utilizar IPv6

Coexistencia de IPv4 e IPv6
Las técnicas de migración se
pueden dividir en tres
categorías: Dual-stack,
tunelización y traducción.
La técnica dual-stack permite
que IPv4 e IPv6 coexistan en la
misma red. Los dispositivos
ejecutan pilas de protocolos
IPv4 e IPv6 de manera
simultánea.

La tunelización es un método para transportar un paquete IPv6 a través de una
red IPv4. El paquete IPv6 se encapsula dentro de un paquete IPV4.

Traducción: La traducción de direcciones de red 64 (NAT64) permite que
los dispositivos con IPv6 habilitado se comuniquen con dispositivos con
IPv4 habilitado mediante una técnica de traducción similar a la NAT para
IPv4. Un paquete IPv6 se traduce en un paquete IPV4, y viceversa.

Representación de dirección IPv6
Hextetos: 4 dígitos hexadecimales = 16 dígitos binarios

Regla 1: Omitir los ceros iniciales
Ejemplo 1
Ejemplo 2
Ejemplo 3

Regla 2: Omitir los segmentos de 0
Ejemplo 1
Ejemplo 2

Regla 2: Omitir los segmentos de 0
Ejemplo 3
Ejemplo 4

Tipos de direcciones IPv6
Existen tres tipos de direcciones IPv6:
• Unidifusión
• Multidifusión
• Difusión por proximidad
Nota: IPv6 no tiene direcciones de difusión.

Longitud de prefijo IPv6
IPv6 no utiliza la notación decimal punteada de máscara de subred.
La longitud de prefijo indica la porción de red de una dirección IPv6 mediante
el siguiente formato:
o Dirección/longitud de prefijo IPv6
o La longitud de prefijo puede ir de 0 a 128.
o La longitud de prefijo típica es /64.

Direcciones IPv6 de unidifusión

Direcciones IPv6 de unidifusión link-local

Direcciones IPv6 de unidifusión link-local
Usos de una dirección IPv6 link-local

Estructura de una dirección IPv6 de unidifusión
global

Estructura de una dirección IPv6 de
unidifusión global
Lectura de una dirección de unidifusión global

Configuración estática de una dirección de
unidifusión global

Configuración estática de una dirección
de unidifusión global

Configuración dinámica: SLAAC

Configuración dinámica: DHCPv6

Proceso EUI-64 y generación aleatoria

Proceso EUI-64

Proceso EUI-64
ID de interfaz generada aleatoriamente

Direcciones link-local dinámicas

Direcciones link-local dinámicas (cont.)

Direcciones link-local estáticas

Verificación de la configuración de la dirección
IPv6

IPv6

Direcciones IPv6 de multidifusión asignadas
Las direcciones IPv6 de multidifusión
tienen el prefijo FF00::/8.
Existen dos tipos de direcciones IPv6 de
multidifusión:
o Dirección de multidifusión
asignada.
o Dirección de multidifusión
de nodo solicitado.

Direcciones IPv6 de multidifusión de nodo
solicitado

Direcciones IPv6 – Identificación (6)
Práctica de laboratorio: 3.6 Identificación de
direcciones IPv6
Esta práctica de laboratorio se centra en las direcciones IPv6 y los
componentes de la dirección.
En la parte 1, identificará los tipos de direcciones IPv6 y, en la parte 2,
verá los parámetros de IPv6 en una PC.
En la parte 3, practicará la abreviatura de direcciones IPv6.

División de redes IP en
subredes
Unidad 3
• División de una red IPv4
en subredes
• Esquemas de
direccionamiento
• Consideraciones de
diseño para IPv6

Dominios de difusión
Cada interfaz de router se conecta a un dominio de difusión, y las
difusiones se propagan solamente dentro de su dominio de
difusión específico.

Problemas con los dominios de difusión
grandes
Operaciones de red lentas como resultado de una gran cantidad de
tráfico de difusión.
Operaciones de dispositivos lentas debido a que un dispositivo debe
aceptar y procesar cada paquete de difusión.

Problemas con los dominios de difusión grandes
Solución: reducir el tamaño de la red para crear dominios de difusión más
pequeños con el proceso denominado división en subredes.
Cada uno de estos espacios de red más pequeños se denomina subred.

Motivos para dividir en subredes
Los administradores de redes pueden agrupar dispositivos y
servicios en subredes determinadas según la ubicación.

Los administradores de redes pueden agrupar dispositivos y servicios en
subredes determinadas según la unidad de organización.

Los administradores de redes pueden agrupar dispositivos y
servicios en subredes determinadas según el tipo de dispositivo.

Límites del octeto
Limitante – Máscara de subred

Máscara de subredes en Clase C
Excluyendo la máscara de
red 00000000=0 y de
broadcast 11111111=255 y
su respectiva notación “/n”

Máscara de subredes en Clase C
• Toma de bits para la creación de subredes en una
dirección clase C

Máscara de subredes en Clase B
Los métodos decimal y binario son útiles para el cálculo de las subredes, y se
realizan exactamente de la misma forma que la descrita para direcciones clase C

Máscara de subredes en Clase B

Máscara de subredes en Clase A
• Se tienen ahora 24 bits de host (los tres últimos octetos de la dirección) de los
cuales poder tomar bits para subred.
• En una dirección clase A se tiene la mayor cantidad de posibilidades para la
construcción de subredes.

Máscara de subredes en Clase A

División en subredes en el límite del octeto
División en subredes 10.x.0.0/16

División en subredes en el límite del octeto
División en subredes 10.x.x.0/24

División en subredes sin clase
/25: Tomar prestado 1 bit del cuarto octeto crea 2 subredes que admiten, cada una, 126 hosts.
/26: Tomar prestados 2 bits del cuarto octeto crea 4 subredes que admiten, cada una, 62 hosts.
/27: Tomar prestados 3 bits crea 8 subredes que admiten, cada una, 30 hosts.

Ejemplo de
división en
subredes sin
clase

Creación de dos subredes

Creación de
dos subredes

Fórmulas de division
en subredes
Para calcular la cantidad
de subredes.

Fórmulas de división en subredes
Para calcular la cantidad
de hosts.

Creación de cuatro subredes

Creación
de cuatro
subredes

(cont.)

Ejercicio
• Dada una dirección de red clase C: x.x.x.0, con
máscara 255.255.255.240. Encontrar todas las subredes
con sus respectivos host.

Ejercicio
• Se tiene una clase C : 202.12.45.0
Se requieren 70 hosts por Subnet.
¿Cuántos bits se piden prestados?
¿Cuál es la máscara de subred?
Dar los rangos de direcciones IP para cada subred

Ejercicio
• Se tiene una clase C: 202.12.45.0
Se requieren 5 subredes
¿Hasta cuántos hosts tendremos por cada
subred?.

Creación de 100 subredes con una red /16

Creación de
100 subredes con
una red /

Cálculo de hosts

Cálculo
de hosts

Creación de
1000 subredes
con una red /8

Cálculo de hosts

Ejercicios
• Una organización tiene asignada la dirección IP 193.1.1.0 y
necesita definir 6 subredes.
• Establecer:
IP de subred
Máscara de subred
1ra IP válida (host)
Última IP válida (host)
Direcciones de broadcast.

Ejercicios
• Se tiene una clase B : 137.100.0.0
Se requieren 520 hosts por Subnet.
Dar los rangos de direcciones IP para cada subred.

Ejercicios
• Una organización tiene asignada la dirección 143.26.0.0 y
necesita crear un grupo de subredes que soporten hasta 60
hosts en cada subred.
• Haga el esquema de direccionamiento correspondiente para
las 10 primeras subredes.

Ejercicios
• Se tiene la dirección: 132.14.0.0
Se requieren de 12 subredes
¿Hasta cuántos hosts tendremos por cada subred?.

División en subredes basada en necesidad
de hosts
Existen dos factores que se deben tener en cuenta al planificar las subredes:
• El número de direcciones de host que se requieren para cada red
• El número de subredes individuales necesarias
Cuantos más bits se toman prestados para crear subredes, menor es la cantidad de bits de host
disponibles.

División en subredes basada en necesidad
de redes

Ejemplo basado
en requisitos de
la red

Ejemplo
basado en
requisitos de
la red

Diseño basado en requisitos de la red (7)
Práctica de laboratorio: 3.7 Cálculo Subredes IPv4
Objetivos
Parte 1: Determinar la división en subredes de la dirección IPv4
Parte 2: Calcular la división en subredes de la dirección IPv4

Packet Tracer: División en subredes, situación(8)
Packet Tracer: 3.8 División en subredes,
situación
En esta actividad, se le asigna la dirección de red 192.168.100.0/24 para que cree una
subred y proporcione la asignación de direcciones IP para la red que se muestra en la
topología. Cada LAN de la red necesita espacio suficiente como para alojar, como mínimo,
25 direcciones para terminales, el switch y el router. La conexión entre el R1 y el R2
requiere una dirección IP para cada extremo del enlace.

VLSM
Unidad 3

VLSM
• En un esquema de direccionamiento efectivo es importante permitir el
crecimiento y que no se desperdicien direcciones.
• Por ejemplo en enlaces punto a punto sólo se requieren dos direcciones IP o
direcciones de host
• Subredes grandes son creadas para el direccionamiento en LANs y subredes
pequeñas son creadas para enlaces WANs

VLSM - ENLACE WAN
• En un enlace WAN punto a punto:
Solo para la Clase C se sobre utiliza 254 de 2 que se necesita.
Conviene utilizar una subred con máscara 255.255.255.252 (6 bits de
subred que dan lugar a 62 subredes con 2 hosts cada una)
Satisface los requerimientos de direccionamiento de esa red y deja
libre el espacio de direcciones para ser utilizado en otras redes.
• Se puede utilizar una máscara de subred de 30 bits para
crear subredes con dos direcciones de host válidas
• Esta es la mejor solución para conexiones punto a punto

Desperdicio de direcciones en la división en subredes
tradicional

Máscaras de subred de longitud variable

VLSM básica

VLSM en la práctica

VLSM en la práctica (cont.)

Cuadro de VLSM

Ejercicio de VLSM
• Una empresa tiene asignada la IP 192.176.45.0. La empresa tiene oficinas en
Quito, Guayaquil, Cuenca, Ambato, Manta e Ibarra. La matriz está en Quito
y cada una de las sucursales tiene un enlace serial con la matriz.
• Cada una de las ciudades tiene una red LAN, Quito con 57 host, Guayaquil
25, Cuenca 18, Ambato 10, Manta 12 e Ibarra 5.
• Haga un diseño de direccionamiento con VLSM de tal manera que se
desperdicie el menor número de direcciones IP posibles.

Planificación de direcciones de red

Planificación del direccionamiento de la red

Asignación de direcciones a dispositivos

Packet Tracer – Diseño e implementación de
un esquema de direccionamiento VLSM
En este Packet Tracer, hará lo siguiente:
• En esta actividad, se le proporciona una dirección de red /24 que debe utilizar
para diseñar un esquema de direccionamiento VLSM. A partir de un conjunto de
requisitos, asignará las subredes y el direccionamiento, configurará los dispositivos
y verificará la conectividad.

Dirección IPv6 de unidifusión global
La dirección IPv6 de unidifusión global consiste, por lo general,
en un prefijo de routing global /48, una ID de subred de 16 bits
y una ID de interfaz de 64 bits.

División en subredes mediante la ID de
subred

Asignación de subred IPv6

Packet Tracer – Implementación de un
esquema de direccionamiento IPv6 dividido en
subredes
En este Packet Tracer, hará lo siguiente:
• Determinar las subredes y el esquema de direccionamiento IPv6
• Configurar el direccionamiento IPv6 en los routers y las PCs
• Verificar la conectividad IPv6

MUCHAS
GRACIAS
Autor: Luis David Narváez
Máster en Seguridad Informática

3.1 Capa IP - Direccionamiento Subredes

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