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 = protoc
olo 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

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.

para un host

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

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.

binario (cont.)

binario (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

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
Multidifusió
n

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

Representación de dirección IPv6

Representación de dirección
IPv6

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 dinámica:
SLAAC

Configuración dinámica: SLAAC

Configuración dinámica: DHCPv6

Proceso EUI-64 y generación
aleatoria

aleatoria
Proceso EUI-64

© 2013 Cisco y/o sus filiales. Todos los derechos reservados. Información pública de Cisco 119
Proceso EUI-64

aleatoria
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

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.

• 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.

subredes
servicios en subredes determinadas según la unidad de
organización.

subredes
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

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

Clase B

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

Ejemplo de
división en
subredes sin
clase

Creación de dos
subredes

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

Creación de cuatro
subredes (cont.)

Creación de cuatro subredes

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?.
Dar los rangos de direcciones IP para cada subred

• 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

una red /8
Cálculo de hosts

una red /8

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

Consideraciones de
diseño para IPv6
Unidad 3

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

IPv6

MUCHAS
GRACIAS
Autor: Luis David Narváez
Máster en Seguridad Informática

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