El documento describe los conceptos fundamentales del direccionamiento IPv4, incluyendo las clases de direcciones, direcciones públicas y privadas, subredes, y direccionamiento sin clases. Explica cómo las direcciones IPv4 se dividen en partes de red y host, y cómo el proceso de subdividir redes permite crear subredes más pequeñas dentro de una red mayor. También incluye un ejemplo que muestra cómo una organización puede dividir su bloque de direcciones IPv4 en tres subredes de diferentes tamaños.

1. Sistemas Telemáticos
Direccionamiento IPv4
José Gallego León

2. Direccionamiento IPv4








Direccionamiento IPv4
Clases de direcciones IPv4
Direcciones IPv4 reservadas
Direcciones IPv4 públicas y privadas
Subredes IPv4
Direccionamiento IPv4 sin clases
Ejemplo IPv4
Problema de Subnetting
Sistemas Telemáticos
2

3. Direccionamiento IPv4

La dirección IP se compone de 4 octetos que se representan
en decimal separados por puntos



La división en octetos establece un primer nivel de jerarquía
en las direcciones IP




0.0.0.0
255.255.255.255
Con el primer octeto a un valor fijo, pueden cambiar los otros
tres octetos
Con el primer y el segundo octeto a un valor fijo hay 256*256
combinaciones con los dos octetos restantes
Cada dirección IP en Internet debe ser única
La entrega de paquetes IP funciona como el servicio postal


Requiere dirección de remitente y dirección de destino
Para llegar al host de destino, primero se debe localizar la red

La agrupación en redes es el segundo nivel de jerarquía
Sistemas Telemáticos
3

4. Clases de direcciones IPv4 (I)
 En una previsión inicial (errónea), se planificaron tres
clases de redes según su tamaño:





Clase
Clase
Clase
Clase
Clase
A: 126 redes de hasta 16.777.216 hosts
B: 16.384 redes de hasta 65.535 hosts
C: 2.097.152 redes de hasta 254 hosts
D: especial para multidifusión
E: reservada para investigación
Clase de
red
Bits en el primer
byte
Intervalo de valores en
el primer octeto
A
0XXX XXXX
B
10XX XXXX
128 - 191
16
C
110X XXXX
192 - 223
24
D
1110 XXXX
224 – 239
28
E
1111 XXXX
240 - 255
28
0
- 127*
Número de bits en la
dirección de red
8
* El rango 127.X.X.X está reservado para pruebas y diagnóstico
Sistemas Telemáticos
4

5. Clases de direcciones IPv4 (II)
 En el direccionamiento con clases, el número IP tiene
dos partes


Parte de red: bits a la izquierda
Parte de host: bits a la derecha
 La clase D se utiliza en grupos de difusión y no requiere
separar las direcciones de red y de host
 La clase E está reservada para investigación
Clase de red
Bits de prefijo
Valor de prefijo
Bits de red
Bits de host
A
1
0
7
24
B
2
10
14
16
C
3
110
21
8
D
4
1110
28 Bits de dirección
E
4
1111
28 Bits de dirección
Sistemas Telemáticos
5

6. Clases de direcciones IPv4 (III)
 La clase A
 Se pensó para grandes redes
 El bit de mayor peso del primer octeto es
siempre cero
 Valores IP entre 0.0.0.0 y 127.0.0.0
 Los números 0 y 127 no pueden utilizarse
como indicadores de red
Red
0
Host
Host
Host
8 bits
8 bits
8 bits
8 bits
24 bits
Sistemas Telemáticos
6

7. Clases de direcciones IPv4 (IV)
 La clase B
 Pensada para redes de tamaño
moderado
 Los dos primeros bits de la parte de red
son siempre 10
 El primer octeto entre 128 y 191
Red
10
Red
Host
Host
8 bits
8 bits
8 bits
8 bits
16 bits
Sistemas Telemáticos
7

8. Clases de direcciones IPv4 (V)
 La clase C
 Pensada para soportar muchas redes
pequeñas
 Los tres primeros bits de la parte de red
son siempre 110
 El primer octeto entre 192 y 223
Red
Red
Red
Host
1 1 0 8 bits
8 bits
8 bits
8 bits
8 bits
Sistemas Telemáticos
8

9. Clases de direcciones IPv4 (VI)
 La clase D
 Pensada para habilitar la difusión
(broadcast)
 Los cuatro primeros bits son siempre
1110
 El primer octeto entre 224 y 239
Red
Host
Host
Host
Host
1110
4 bits
8 bits
8 bits
8 bits
24 bits
Sistemas Telemáticos
9

10. Clases de direcciones IPv4 (VII)
 La clase E
 Reservada por el Grupo de Ingeniería de
Internet (IETF) para investigaciones
propias
 Los cuatro primeros bits son siempre
1111
 El primer octeto entre 240 y 255
Red
Host
Host
Host
Host
1111
4 bits
8 bits
8 bits
8 bits
24 bits
Sistemas Telemáticos
10

11. Direcciones IPv4 reservadas
 La dirección de la propia red no puede
asignarse a ningún host
 Todos los bits de host a cero
 Ejemplo en red de clase B: 176.10.0.0
 La dirección de difusión
 Sirve para enviar información simultáneamente
a todos los hosts de la red
 Todos los bits de host a uno
 Ejemplo: 176.10.255.255
Sistemas Telemáticos
11

12. Direcciones IPv4 públicas y
privadas (I)
 Las direcciones IP públicas son únicas en Internet


La Agencia de Asignación de Números en Internet (IANA,
Internet Assigned Numbers Authority) se encarga de ello
Se obtienen de los proveedores del servicio de acceso a
Internet (ISP)
 El rápido crecimiento de Internet y el agotamiento de
direcciones llevaron



A esquemas de Direccionamiento Entre Dominios Sin
Clase (CIDR)
A la versión 6 de IP (IPv6)
El establecimiento de direcciones privadas



No se enrutan en el Backbone de Internet
Los routers las descartan
La RFC 1918 establece tres bloques, uno para cada clase
Sistemas Telemáticos
12

13. Direcciones IPv4 públicas y
privadas (II)
 Intervalos de direcciones reservadas por clase:
 Clase A:
 10.0.0.0 - 10.255.255.255
 Clase B:
 172.16.0.0 - 172.31.255.255
 Clase C:
 192.168.0.0 - 192.168.255.255
 La conexión de una red con IP privadas a Internet
requiere la conversión de estas a IP públicas
 El proceso se denomina conversión de direcciones
de red (NAT, Network Address Translation)
 Se realiza en los routers
Sistemas Telemáticos
13

14. Subredes (Subnetting) (I)
 Proceso de dividir las clases de direcciones de red en
conjuntos más pequeños
 Permite definir redes separadas en una LAN
 Se utiliza la máscara de subred
 La red no está limitada a las máscaras estándar de
las clases
 Consiste en dividir el campo del host en
 Campo de subnet
 Campo de hosts
 Se necesitan al menos dos bits del campo de host
para designar una subred
 Una dirección para la subred
 Una dirección de broadcast en la subred
 Dos direcciones para hosts en la subred
Sistemas Telemáticos
14

15. Subredes IPv4 (Subnetting) (II)
 Máscara de subred
 Notación punto decimal:
 Cuatro octetos en decimal
 Notación CIDR (Enrutamiento entre dominios sin
clases, Classeless Interdomain Routing)
 w.x.y.z/n
 w, x, y, z son números decimales entre 0 y 255
 n es el número de bits a 1
 /8, /16 o /24 en las clases A, B y C respectivamente
 En la máscara
 Los bits a 1 se corresponden con bits de red en la
dirección
 Los bits a 0 se corresponden con bits de host en la
dirección
Sistemas Telemáticos
15

16. Direccionamiento IPv4 sin clases
(I)

Las entidades reciben IP públicas del tamaño que realmente
necesitan




Se asignan en bloques de IP contiguas
El número asignado es siempre potencia de 2
La primera IP asignada debe ser divisible por el número de
direcciones
Los bloques de direcciones se definen mediante la máscara


Los bits a 1 en la máscara son n
La primera dirección se obtiene poniendo los 32-n bits de la
derecha a 0


La última dirección se obtiene poniendo los 32-n bits de la
derecha a 1


AND de bits entre la máscara y cualquier dirección asignada
OR de bits entre el complemento a 1 de la máscara y cualquier
dirección asignada
El número de direcciones es 232-n

Complemento a 1 de la máscara más uno
Sistemas Telemáticos
16

17. Direccionamiento IPv4 sin clases
(II)

Ejemplo: La IP en un equipo es 205.16.37.39/28

IP: 205.16.37.39 (Pertenecería a clase C)


Máscara: 255.255.255.240



n=28, 32-n=4
32-n bits de la derecha a cero (Dirección AND Máscara)


11001101.00010000.00100101.00100000
205.16.37.32
Última dirección (Dirección de broadcast)

32-n bits de la derecha a 1 (Dirección OR /Máscara)



11111111.11111111.11111111.11110000
Primera dirección (Dirección de red):


11001101.00010000.00100101.00100111
11001101.00010000.00100101.00101111
205.16.37.47
Número de direcciones de la subred

232-n (Complemento a 1 de la máscara más uno)

232-28=24=16
Sistemas Telemáticos
17

18. Ejemplo IPv4 (I)
 Una organización posee el bloque 17.12.40.0/26 que
contiene 64 direcciones
 Sería de clase A
 n=26
 32-n = 6; 26= 64
 Máscara: 255.255.255.192
 11111111.11111111.11111111.11000000
 Dirección de red: 17.12.40.0
 00010001.00001100.00101000.00000000
 Dirección de broadcast: 17.12.40.63
 00010001.00001100.00101000.00111111
 Tienen tres oficinas y necesitan dividir las direcciones
en tres bloques (subredes) de 32, 16 y 16
direcciones.
Sistemas Telemáticos
18

19. Ejemplo IPv4 (II)

Subred 1, con 32 equipos
 32 = 232-n1; n1=27
 Máscara: 255.255.255.224




11111111.11111111.11111111.11100000
 Primera IP: 17.12.40.1
 Dirección de subred: 17.12.40.0
 Broadcast de subred: 17.12.40.31
Subred 2, con 16 equipos
 16 = 232-n2 ; n1=28
 Máscara: 255.255.255.240
11111111.11111111.11111111.11110000
 Primera IP: 17.12.40.33
 Dirección de subred: 17.12.40.32
 Broadcast de subred: 17.12.40.47
Subred 3, con 16 equipos
 16 = 232-n2; n1=28
 Máscara: 255.255.255.240




11111111.11111111.11111111.11110000
Primera IP: 17.12.40.49
Dirección de subred: 17.12.40.48
Broadcast de subred: 17.12.40.63
Sistemas Telemáticos
19

20. Ejemplo IPv4 (III)

Aplicando a un equipo la máscara de subred, se obtiene la
dirección de subred

Equipo de la subred 1

IP: 17.12.40.1


Máscara de subred: 255.255.255.224


11111111.11111111.11111111.11100000
Equipo de la subred 2

IP: 17.12.40.33


00010001.00001100.00101000.00100001
Máscara de subred: 255.255.255.240


00010001.00001100.00101000.00000001
11111111.11111111.11111111.11110000
Equipo de la subred 3

IP: 17.12.40.49


00010001.00001100.00101000.00110001
Máscara de subred: 255.255.255.240

11111111.11111111.11111111.11110000
Sistemas Telemáticos
20

21. Ejemplo IPv4 (IV)

Aplicando a cualquier equipo de cualquier subred la máscara
de red de la entidad, se obtiene la dirección de la red
(17.12.40.0)

Equipo de la subred 1

IP: 17.12.40.1


Máscara de red: 255.255.255.192


11111111.11111111.11111111.11000000
Equipo de la subred 2

IP: 17.12.40.33


00010001.00001100.00101000.00100001
Máscara de red: 255.255.255.192


00010001.00001100.00101000.00000001
11111111.11111111.11111111.11000000
Equipo de la subred 3

IP: 17.12.40.49


00010001.00001100.00101000.00110001
Máscara de red: 255.255.255.192

11111111.11111111.11111111.11000000
Sistemas Telemáticos
21

22. Ejemplo IPv4 (V)
 En el ejemplo se pueden observar los tres niveles de
jerarquía en las direcciones IPv4.
Subred 1
26 bits
1
Subredes 2 y 3
5 bits
Prefijo de red
26 bits
2
4 bits
Prefijo de red
Prefijo de subred
Prefijo de subred
Dirección del nodo
Dirección del nodo
Sistemas Telemáticos
22

23. Ejemplo IPv4 (VI)
Sistemas Telemáticos
23

24. Problema de subnetting (I)

Redes y hosts en una entidad





Dpto. Producción: 500 hosts
Dpto. RRHH: 50 hosts
Dpto. Jurídico: 20 hosts
Dpto. Ventas: 20 hosts
Interconexión de sedes prevista






Producción-RRHH
Producción-Jurídico
Producción-Ventas
La previsión es que el Dpto. de Ventas crezca
considerablemente
Red asignada a la entidad: 172.16.0.0/22
Primera comprobación:


Número inicial de hosts: 500+50+20+20+2+2+2= 596
Rango de IPs disponibles: 2(32-22) = 2(10) = 1024
Sistemas Telemáticos
24

25. Problema de subnetting (II)
Sistemas Telemáticos
25

26. Problema de subnetting (III)
Planificación de subredes según la situación actual
A. Producción: 500 hosts → 29=512 IP’s
B. RRHH: 50 hosts → 26=64 IP’s
C. Jurídico: 20 hosts → 25=32 IP’s
D. Ventas: 20 hosts → 25=32 IP’s
E. WAN1: 2 hosts → 21=2 IP’s
F. WAN2: 2 hosts → 21=2 IP’s
G. WAN3: 2 hosts → 21=2 IP’s
 Análisis de los resultados
 La Red A no puede crecer más, ya que el siguiente
valor serían 1024 que es el total disponible



A las redes restantes se les pueden asignar 512 IP’s
En lugar de “desperdiciar” IP’s, distribuimos las
existentes, teniendo en cuenta las previsiones
Sistemas Telemáticos
26

27. Problema de subnetting (IV)
 Planificación de subredes según las previsiones y
aprovechando el rango total de IP’s disponibles
A. Producción: 512= 29 IP’s
B. RRHH: 128 = 27 IP’s
C. Jurídico: 64 = 26 IP’s
D. Ventas: 256 = 28 IP’s
E. WAN1: 16 = 24 IP’s
F. WAN2: 16 = 24 IP’s
G. WAN3: 16 = 24 IP’s
 Total IP’s utilizadas:
512+128+64+256+16+16+16=1008
 Quedarán 16 IP’s sin asignar que sólo podrían servir
para ampliar una de las tres redes WAN
 El número de redes y el número de hosts debe ser
siempre igual a una potencia de dos.
Sistemas Telemáticos
27

28. Problema de subnetting (V)
 Asignación de IP’s a las redes por orden de
tamaño
Red
Rango
Bits
A
512
9
D
256
B
Primera IP
Última IP
3ER Octeto
4º Octeto
172.16.0.0
172.16.1.255
0000 000X
XXXX XXXX
172.16.0.0/23
8
172.16.2.0
172.16.2.255
0000 0010
XXXX XXXX
172.16.2.0/24
128
7
172.16.3.0
172.16.3.127
0000 0011
0XXX XXXX
172.16.3.0/25
C
64
6
172.16.3.128
172.16.3.191
0000 0011
10XX XXXX
172.16.3.128/26
E
16
4
172.16.3.192
172.16.3.207
0000 0011
1100 XXXX
172.16.3.192/28
F
16
4
172.16.3.208
172.16.3.223
0000 0011
1101 XXXX
172.16.3.208/28
G
16
4
172.14.3.224
172.16.3.239
0000 0011
1110 XXXX
172.16.3.224/28
Sistemas Telemáticos
Dirección de Red
28