Clase 4 Redes IP

Redes Avanzadas
Clase 4
Redes IP
Ing. José Ricardo Tillero UPTAEB

Redes IP
Tema 1
Direcciones IP

Redes IP
Direcciones IP
 Dirección IP:
 Es un número que identifica, de manera lógica y jerárquica, a una Interfaz
en red (elemento de comunicación/conexión) de un dispositivo
(computadora, tableta, portátil, smartphone) que utilice el protocolo IP o
(Internet Protocol), que corresponde al nivel de red del modelo TCP/IP.
 Los dispositivos de red utilizan direcciones IP para comunicarse entre sí.
 Son utilizadas en el direccionamiento IP, que es la técnica de realizar el
direccionamiento lógico de una red.
 Existen dos versiones de dirección IP:
• IP versión 4  para direccionamiento IP de 32 bits.
• IP versión 6  para direccionamiento IP de 128 bits.

Redes IP
Direcciones IP
 IPv4:
 Las direcciones IPv4 están basadas en 32 bits, correspondientes a 12
dígitos decimales. Estas IPs están compuestas por 4 secciones de 8 bits
cada una representados en 3 dígitos decimales y cada sección
separadas por un punto (.), limitándolas a 232 = 4.294.967.296 direcciones
únicas, muchas de las cuales están dedicadas a redes locales (LAN).
 Las direcciones IPv4 son la versión estándar y la usan una gran mayoría
de equipos y dispositivos de Internet y otras redes.
 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.

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Direcciones IP
 IPv4:

Redes IP
Direcciones IP
 Notación binaria y decimal punteada de una dirección IPv4:

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Direcciones IP
 Clases de dirección IP:
 Las direccione IP se dividen en Clases.

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Direcciones IP
 Clase A:
 En la clase A el primer bit del primer octeto siempre se establece en 0 (Cero).
Por lo tanto en esta clase meteremos todas las direcciones IP que vayan
desde la IP 0.0.0.0 hasta la IP 127.255.255.255.
 Se asignara el primer octeto para identificar la red y los últimos tres octetos
(24 bits) se usaran para definir los hosts, de modo que la máxima cantidad de
direcciones de host es de 224– 2 (se excluyen la dirección reservada para
broadcast (últimos octetos a 1) y de red (últimos octetos a 0)). Esto significa
que en la clase A hay un total de 2.113.929.216 direcciones IP únicas
disponibles, o lo que es lo mismo, 16.777.616 direcciones por cada red.
 La mascara de red es 255.0.0.0 y el ID de broadcast será X en la dirección
X.255.255.255.
 Excepciones: El rango de direcciones IP 0.X.X.X y direcciones IP 127.X.X.X
están reservadas para el dispositivo de red loopback, que es una interfaz de
red virtual en las que el dispositivo habla consigo mismo.
 Rango de direcciones privadas: 10.0.0.0 a 10.255.255.255

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 Clase A:

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 Ejemplo de direcciones IP Clase A:

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 Clase B:
 En la clase B los dos primeros bits del primer octeto se establecen en 10.
Por lo tanto en esta clase meteremos todas las direcciones IP que vayan
desde la IP 128.0.0.0 hasta la IP 191.255.255.255.
 Se asignaran los dos primeros octeto para identificar la red y los últimos
dos octetos (16 bits) se usaran para definir los hosts, de modo que la
máxima cantidad de direcciones de hosts es de 216– 2 (se excluyen la
dirección reservada para broadcast (últimos octetos a 1) y de red (últimos
octetos a 0)). Esto significa que en la clase B hay un total de
1.073.741.824 direcciones disponibles de IP únicas, o lo que es lo mismo,
65.536 direcciones por cada red.
 En estas redes la mascara de red es 255.255.0.0 y el ID de broadcast
será X en la dirección X.X.255.255.

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 Clase B:

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Direcciones IP
 Ejemplo de direcciones IP Clase B:

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Direcciones IP
 Clase C:
 En la clase C los tres primeros bits del primer octeto se establecen en
110. Por lo tanto en esta clase meteremos todas las direcciones IP que
vayan desde la IP 192.0.0.0 hasta la IP 223.255.255.255.
 Se asignaran los tres primeros octeto para identificar la red y el últimos
octeto (8 bits) se usaran para definir los hots, de modo que la máxima
cantidad de direcciones de host es de 28– 2 (se excluyen la dirección
reservada para broadcast (últimos octetos a 1) y de red (últimos octetos a
0)). Esto significa que en la clase C hay un total de 536.870.912
direcciones disponibles de IP únicas, o lo que es lo mismo, 256
direcciones por cada red.
 En estas redes la mascara de red es 255.255.255.0 y el ID de broadcast
sera X en la dirección X.X.X.255.

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 Clase C:

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 Ejemplo de direcciones IP Clase C:

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 Clase D:
 En la clase D los cuatro primeros bits del primer octeto se establecen en
 Esta clase esta reservada para el multicast. Estas direcciones IP no están
destinadas a servicios de host en particular y no tiene una mascara de
subred. La clase D tiene un total de 268.435.456 direcciones disponibles
de IP únicas.
 En estas redes la mascara de red no es necesaria.

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 Clase D:

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 Clase E:
 En la clase E los cuatro primeros bits del primer octeto se establecen en
 Esta clase esta reservada para propósitos experimentales. Estas
direcciones IP no están destinadas a servicios de host en particular y no
tiene una mascara de subred.
 En estas redes la mascara de red no es necesaria.

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 Clase E:

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 Mascara de red:
 La máscara de red permite distinguir dentro de la dirección IP, los bits
que identifican a la red y los bits que identifican al host.
 La máscara se forma poniendo en 1 los bits que identifican la red y en 0
los bits que identifican al host.

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 Ejemplo de mascara de red dirección IP Clase A:

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 Ejemplo de mascara de red dirección IP Clase B:

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 Ejemplo de mascara de red dirección IP Clase C:

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 Partes de la dirección IP por clase:
 Una dirección IP se divide en dos partes: porción de red (N) y porción de
host (H).
 Respecto a los octetos de la dirección IP:
• En la clase A se identifica como N.H.H.H
• En la clase B se identifica como N.N.H.H
• En la clase C se identifica como N.N.N.H

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 Redes y hosts de la clase A:
 El formato de octeto de clase A es N.H.H.H
 Bits de red: 8 bits de host: 24
 Número de redes=
= 28-1 (-1 es por el bit inicial de clase A)
= 27
= 128 - 2 (-2 es por las redes 0 y 127)
= 126 redes
 Número de hosts =
= 224 - 2 (-2 es por ID de red y broadcast)
= 16.777.216 - 2
= 16.777.214 hosts/red

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 Redes y hosts de la clase B:
 El formato de octeto de clase B es N.N.H.H
= 216-2 (-2 es por los bits iniciales de clase B)
= 214
= 16.384 redes
= 65.536 - 2
= 65.534 hosts/red

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 Redes y hosts de la clase C:
 El formato de octeto de clase C es N.N.N.H
= 224-3 (-3 es por el bit inicial de clase C)
= 221
= 2.097.152 redes
= 256 - 2
= 254 hosts/red

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 Formato de la dirección IP por clase:

Redes IP
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 Direcciones de red y broadcast:
 La dirección de red es representada con todos los bits en valor cero en la
porción de hosts de la dirección.
 La dirección de brodcast es representada con todos los bits en valor uno
en la porción de hosts de la dirección.
 Las direcciones IP válidas se ubican entre la dirección de red y la
dirección de broadcast.
 Solamente las direcciones IP válidas se asignan a los hosts/clientes.

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Direcciones IP
 Direcciones de red y broadcast de Clase A:
Ejemplo

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Direcciones IP
 Direcciones de red y broadcast de Clase B:
Ejemplo

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Direcciones IP
 Direcciones de red y broadcast de Clase C:
Ejemplo

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Direcciones IP
 Resumen:
Clase 1er octeto
Bits
iniciales
1er octeto
Máscara de red en decimal
y binario
Partes de
dirección IP
Número de redes
y hosts por red
A 1 – 127
00000000
-
01111111
255.0.0.0
11111111.00000000.00000000.00000000
N.H.H.H
126 Redes (127
reservada
para loopback y
pruebas internas)
16.777.214 hosts/red
B 128 – 191
10000000
-
10111111
255.255.0.0
11111111.11111111.00000000.00000000 N.N.H.H
16.384 redes
65.534 hosts/red
C 192 – 223
11000000
-
11011111
255.255.255.0
11111111.11111111.11111111.00000000 N.N.N.H
2.097.152 redes
254 hosts/red
D 224 – 239
11100000
-
11101111
NA NA
Reservado para
multicast
E 240 – 255
11110000
-
11111111
NA NA
Reservado para
experimentación e
investigación

Redes IP
Direcciones IP
 Consideraciones finales sobre IPv4:
 El diseño de redes de clases (classful) sirvió durante la expansión de Internet, sin
embargo este diseño no era escalable y frente a una gran expansión de las redes,
el sistema de espacio de direcciones de clases fue reemplazado por una
arquitectura de redes sin clases Classless Inter-Domain Routing (CIDR) en el año
1993.
 CIDR está basada en redes de longitud de máscara de subred variable (variable-
length subnet masking VLSM), lo que permite asignar redes de longitud de prefijo
arbitrario. Permitiendo por tanto una distribución de direcciones más fina y
granulada, calculando las direcciones necesarias y “desperdiciando” las mínimas
posibles.
 Actualmente se esta instaurando un nuevo protocolo capaz de contener varios
billones de billones de direcciones completamente únicas mediante el la versión 6.

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Tema 2
Direcciones IP especiales

Redes IP
 Direcciones publicas:
 Se reservan fundamentalmente para Routers, servidores y en general, dispositivos
que necesitaran “visibilidad directa” en Internet..
 Direcciones privadas:
 Son direcciones en cada clase de dirección IP que no se asignaran como publicas.
 Pueden ser utilizadas por los hosts que usan traducción de dirección de red (NAT)
para conectarse a una red pública o por los hosts que no se conectan a Internet.
 Las direcciones privadas son:
• Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (8 bits red, 24 bits hosts).
• Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (16 bits red, 16 bits hosts).
16 redes clase B contiguas, uso en universidades y grandes
compañías.
• Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (24 bits red, 8 bits hosts).
253 redes clase C continuas, uso de compañías medias y pequeñas
además de pequeños proveedores de internet (ISP).
 Se utilizan para aplicaciones que requieren conectividad dentro de una sola red, y
no necesitan conectividad externa. También se pueden utilizar en una red en la
que no hay suficientes direcciones públicas disponibles

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 Direcciones publicas y privadas:

Redes IP
 Traducción de direcciones de red (NAT):
 Con servicios para traducir las direcciones privadas a direcciones
públicas, los hosts en una red direccionada en forma privada pueden
tener acceso a recursos a través de Internet. Estos servicios, llamados
Traducción de dirección de red (NAT), pueden ser implementados en un
dispositivo en un extremo de la red privada.
 NAT permite a los hosts de la red "pedir prestada" una dirección pública
para comunicarse con redes externas. A pesar de que existen algunas
limitaciones y problemas de rendimiento con NAT, los clientes de la
mayoría de las aplicaciones pueden acceder a los servicios de Internet
sin problemas evidentes.

Redes IP
 Redes privadas sin NAT

Redes IP
 Redes privadas con NAT

Redes IP
 Rango 0.0.0.0 – 0.255.255.255:
 Rango reservado para uso local utilizado en tablas de enrutamiento para
referirse al propio hosts o a la propia red.
 Realmente la única dirección utilizada para este propósito es la primera:
0.0.0.0.

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 Loopback:
 Ejemplo de loopback, es la dirección IP reservada 127.0.0.1 o localhost.
 La dirección de loopback es una dirección especial que los hosts utilizan
para dirigir el tráfico hacia ellos mismos.
 La dirección de loopback crea un método de acceso directo para las
aplicaciones y servicios TCP/IP que se ejecutan en el mismo dispositivo
para comunicarse entre sí.
 Es posible hacer ping a la dirección de loopback para probar la
configuración de TCP/IP en el host local.

Redes IP
 Direcciones de enlace local:
 Las direcciones IP del bloque de direcciones de la 169.254.0.0 a la
169.254.255.255 (169.254.0.0/16) son designadas como direcciones de
enlace local.
 El sistema operativo puede asignar automáticamente estas direcciones al
host local en entornos donde no se dispone de una configuración IP.
 Éstas pueden usarse en una pequeña red punto a punto o con un host
que no podría obtener automáticamente una dirección de un servidor de
Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP).

Redes IP
 Direcciones TEST-NET:
 Se establece el bloque de direcciones IP de la 192.0.2.0 a la 192.0.2.255
(192.0.2.0 /24) para fines de enseñanza y aprendizaje.
 Estas direcciones pueden usarse en ejemplos de documentación y redes.
 A diferencia de las direcciones experimentales, los dispositivos de red
aceptarán estas direcciones en su configuración. A menudo puede
encontrar que estas direcciones se usan con los nombres de dominio
example.com o example.net en la documentación de las RFC, del
fabricante y del protocolo.
 Las direcciones dentro de este bloque no deben aparecer en Internet.

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 Direcciones de enlace local y TEST-NET:

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 Análisis del rango global de direcciones IPv4:

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Tema 3
Direccionamiento IP

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Direccionamiento IP
 Asignación de direcciones IP:
 Es necesario que la asignación del espacio de direcciones de la capa de
red dentro de la red corporativa esté bien diseñada. Los administradores
de red no deben seleccionar de forma aleatoria las direcciones utilizadas
en sus redes. Tampoco la asignación de direcciones dentro de la red
debe ser aleatoria.
 La asignación de estas direcciones dentro de las redes debería ser
planificada y documentada a fin de:
• Evitar duplicación de direcciones.
• Proveer y controlar el acceso.
• Monitorear seguridad y rendimiento.

Redes IP
Direccionamiento IP
 Ejemplo de direccionamiento IP:

Redes IP
Direccionamiento IP
 Direcciones IP estáticas y dinámicas:
 Direcciones IP estáticas:
• Es asignada manualmente por el administrador de la red a un
dispositivo de la red y no se modifica, es decir, el dispositivo siempre
tiene la misma dirección IP.
• Asignadas por direccionamiento IP manual.
 Direcciones IP dinámicas:
• Son asignadas dinámicamente a los dispositivos de la red cuando estos
se conectan a la misma. Estas direcciones IP son temporales, por lo
que pueden cambiar con el transcurso del tiempo. Son asignadas por
un servidor o servicio DHCP (Protocolo de Configuración Dinámica de
Host ).
• Asignadas por direccionamiento IP dinámico.

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Direccionamiento IP
 Direccionamiento IP manual en Windows:

Redes IP
Direccionamiento IP
 Direccionamiento IP manual en Linux:

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Direccionamiento IP
 Direccionamiento IP dinámico – Protocolo DHCP:
 El servicio Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) permite a
los dispositivos de una red obtener direcciones IP y demás información
de un servidor DHCP. Este servicio automatiza la asignación de
direcciones IP, máscaras de subred, gateways y otros parámetros de
redes IP.
 Las direcciones de DHCP distribuidas no se asignan a los hosts en forma
permanente, sólo se alquilan durante un período de tiempo. Si el host se
apaga o se desconecta de la red, la dirección regresa al pool para volver
a utilizarse. Esto es muy útil para los usuarios móviles que entran y salen
de la red.
 Sin DHCP los usuarios tiene que ingresar manualmente la dirección IP, la
máscara de subred y otras configuraciones para poder unirse a la red.

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Direccionamiento IP
 Direccionamiento IP dinámico – Protocolo DHCP:
 Dependiendo de la implementación concreta, el servidor DHCP tiene tres
métodos para asignar las direcciones IP:
• Manualmente: cuando el servidor tiene a su disposición una tabla que
empareja direcciones MAC con direcciones IP, creada manualmente
por el administrador de la red. Solo clientes con una dirección MAC
válida recibirán una dirección IP del servidor.
• Automáticamente: donde el servidor DHCP asigna por un tiempo
preestablecido ya por el administrador una dirección IP libre, tomada de
un intervalo prefijado también por el administrador, a cualquier cliente
que solicite una.
• Dinámicamente: el único método que permite la reutilización de
direcciones IP. El administrador de la red asigna un intervalo de
direcciones IP para el DHCP y cada ordenador cliente de la LAN tiene
su software de comunicación TCP/IP configurado para solicitar una
dirección IP del servidor DHCP cuando su tarjeta de interfaz de red se
inicie. El proceso es transparente para el usuario y tiene un periodo de
validez limitado.

Redes IP
Direccionamiento IP
 Funcionamiento del protocolo DHCP:
 Cuando un dispositivo configurado por DHCP se inicia o conecta a la red,
el cliente envía un paquete DESCUBRIMIENTO de DHCP para identificar
cualquier servidor de DHCP disponible en la red. Un servidor DHCP
contesta con una oferta de DHCP, que es un mensaje de oferta de
alquiler con información asignada de dirección IP, máscara de subred,
servidor DNS y gateway por defecto, como también la duración del
alquiler.

Redes IP
Direccionamiento IP
 Funcionamiento del protocolo DHCP:

Redes IP
Direccionamiento IP
 Redes con direccionamiento IP – Protocolo DHCP:

Redes IP
Direccionamiento IP
 Direccionamiento IP dinámico en Windows – Protocolo DHCP:

Redes IP
Direccionamiento IP
 Direccionamiento IP dinámico en Linux – Protocolo DHCP:

Redes IP
Direccionamiento IP
 Direccionamiento IP manual Vs dinámico:
Inconvenientes
Configuración manual
de direccionamiento IP
Configuración dinámica
de direccionamiento IP
Ventajas
Las direcciones IP se
especifican manualmente en
cada equipo cliente
Posibilidad de especificar
direcciones IP incorrectas
o no válidas
Una configuración incorrecta
puede provocar problemas
de comunicación y de red
Sobrecarga administrativa en
las redes en las que los
equipos se trasladan con
frecuencia
Las direcciones IP se asignan
automáticamente a cada equipo
cliente
Garantiza que los clientes utilicen
siempre información de
configuración correcta
Elimina causas frecuentes
de problemas de red
La configuración del cliente se
actualiza automáticamente para
reflejar los cambios en la estructura
de red

Redes IP
Subredes IP
 Subredes, Subneteo o Subnetting IP:
 Es la subdivisión del espacio de direcciones de una red, creando
subredes autónomas separadas.
 Un ejemplo de uso es cuando necesitamos agrupar todos los hosts de
cada departamento de una empresa. En este caso se crean subredes
para cada departamento que englobaran las direcciones IP de éstos.
 Permite una mejor administración, control del tráfico y seguridad al
segmentar la red funcionalmente.
 También, mejora la performance de la red al reducir el tráfico de
broadcast de la misma.
 Como desventaja, su implementación desperdicia muchas direcciones,
sobre todo en los enlaces seriales.

Redes IP
Subredes IP
 Pasos para el calculo de Subredes IP - “No Subnet Zero”:
1. Representar la máscara de red por defecto en notación binaria.
2. Usar la formula “Subredes=2N-2” (donde N es el numero de bits a
prestar o robar de la porción de hosts de la máscara de red por
defecto), hasta conseguir un numero de Subredes mayor o igual a la
cantidad de subredes que se requieran. Se restan 2 debido a que la
primera subred coincide con el numero de la red, y la ultima subred
contiene la dirección de broadcast de la red. A esto se le denomina “No
Subnet Zero y No Subnet Broadcast”.
3. Sustituir por 1 los valores 0 de los N bits a prestar o robar de la porción
de hosts de la máscara de red por defecto, para representar la máscara
de subred en notación binaria.
4. Calcular la mascara de subred en notación decimal.
5. Obtener el rango de subredes o salto entre subredes, usando la formula
“Rango de subredes = 256 - mascara de subred” donde 256 es la
mascara de red adaptada.

Redes IP
Subredes IP
 Pasos para el calculo de Subredes IP - “No Subnet Zero”:
7. Obtener el numero de hosts o numero de IP validas por subred
aplicando la fórmula “Numero de hosts = 2M-2” donde M es el número
de bits "0" disponible en la porción de hosts de la máscara de subred en
notación binaria.
8. Por ultimo realizamos la tabla de subredes que contendrá los siguientes
campos o columnas: numero de subred, dirección IP de subred, primera
y ultima direcciones IP validas de la subred, y dirección IP broadcast de
la subred.
Numero de subred Dirección IP de
Subred
Rango direcciones IP validas Dirección IP de
broadcast de la
subred
Segunda subred Primera dirección IP
de la subred
Segunda dirección
IP de la subred
Penúltima dirección
IP de la subred
Ultima dirección IP
de la subred
. . . . .
. . . . .
Penúltima subred Primera dirección IP
de la subred
Segunda dirección
IP de la subred
Penúltima dirección
IP de la subred
Ultima dirección IP
de la subred

Redes IP
Subredes IP
 El uso de la Subnet Zero y de la Subred de Broadcast permite asignar la
primera y última subred para su uso. Todos los protocolos modernos
soportan su uso, lo que hace que los principales fabricantes de dispositivos
de red soportan la Subnet Zero por defecto en sus equipos.
 Se puede usar:
 Si estamos seguros que los dispositivos lo soportan.
 Si no se denegó su uso con el comando “no ip subnet zero”.
 Si el protocolo de enrutamiento es sin clase (RIP v.2, EIGRP, OSPF).
 No se puede usar:
 Si no estamos seguros o los dispositivos no lo soportan.
 Si el protocolo de enrutamiento es con clase (RIP v.1, IGRP).
 Si aparecen conflictos con su uso.
 Pasos para el calculo de Subredes IP - “Subnet Zero”:
 En vez de usar la fórmula 2N-2, para obtener las subredes se utiliza la
fórmula 2N para que no se desperdicien esas dos subredes. Todos los
demás pasos se realiza igual que el calculo “No Subnet Zero”.

Clase 4 Redes IP

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