Este documento describe los conceptos básicos del direccionamiento IP, incluyendo las clases de direcciones IP, las direcciones especiales, y cómo las subredes permiten una mejor estructuración del espacio de direccionamiento para aliviar los problemas de escasez de direcciones IP.

1. Direccionamiento IP Instalación y Mantenimiento de Servicios de Internet (2º ESI) Profesor: Miguel A. González Ruz

2. Índice 1. Introducción 2. Direccionamiento IP 2.1 Clases de direcciones 2.2 Problemas de direccionamiento: solución con subredes 2.3 Métodos de asignación de dirección IP.

3. 1. Introducción El direccionamiento, en la red de redes, es un punto esencial ya que ayuda al protocolo TCP/IP a ocultar los detalles de las redes físicas y hace que la red de redes parezca una sola red uniforme. Para que nuestro sistema de comunicaciones sea universal, se necesita un método aceptado de manera global para identificar cada computadora que se conecta a él (identificadores universales). Esto se consigue con el direccionamiento IP. Para poder aplicar el direccionamiento IP sobre cualquier tecnología de red, necesitaremos apoyarnos en protocolos de “traducción” de direcciones (IP-Hardware).

4. 2. Direccionamiento IP Añade a las direcciones físicas (direcciones de las redes físicas, MAC o de bajo nivel) un nuevo esquema de direccionamiento ( direcciones IP ): Para permitir la interconexión de diferentes tipos de redes físicas. Es jerárquico, para facilitar el encaminamiento. Las direcciones IP son de 32 bits . Se representan como cuatro números decimales separados por puntos obtenidos de los cuatro octetos que forman la dirección IP (n1.n2.n3.n4). Por ejemplo , la dirección binaria de red: 10000000 00001010 00000010 00011110  128.10.2.30

5. 2. Direccionamiento IP Las direcciones IP identifican un punto de conexión a una red. Una máquina puede tener varias direcciones IP distintas, tantas como puntos de conexión a redes. (Ej. Routers). La dirección MAC se puede comparar con el nombre de las personas , y la dirección de red con su dirección postal . Si una persona se muda a otra ciudad, su nombre propio seguiría siendo el mismo, pero la dirección postal deberá indicar el nuevo lugar donde se puede ubicar. Los dispositivos de red (los routers así como también los computadores individuales) tienen una dirección MAC y una dirección IP (capa de red). Cuando se traslada físicamente un computador a una red distinta, el computador conserva la misma dirección MAC, pero se le debe asignar una nueva dirección de red (dirección IP). Una dirección IP tiene dos campos (net_id, host_id) : net_id: Un identificador de red. host_id: Un identificador de host.

6. 2.1 Clases de direcciones NET_ID HOST_ID Existen 3 clases primarias de direcciones IP (A, B y C) dependiendo del fragmento de dirección IP asignado a la red y al host. Se puede determinar su tipo según los primeros tres bits. Las direcciones de tipo A : pocas redes (126), cada una con muchos computadores (16.777.214). Las direcciones de tipo B : un número medio de redes (16.384), cada una con un número medio de computadores (65.534). Las direcciones de tipo C: muchas redes (2.097.152), cada una con pocos computadores (254).

7. 2.1 Clases de direcciones

8. Direcciones Especiales Direcciones de red y difusión dirigida : Por regla, nunca se asigna un campo host igual a 0 ó 255 a un computador individual. Una dirección IP con campo host de 0 se utiliza para referirse a la red (o subred) en si misma . Una dirección IP con un campo host igual a 255 se utiliza para especificar una difusión dirigida (si esta se encuentra disponible en hardware) a todos los terminales de la red. Difusión limitada (en red local): Consiste en poner los 32 bits a 1. Se considera una dirección de difusión a todos los terminales pertenecientes a la red local desde donde se envía un mensaje. Dirección Loopback: Está diseñada para utilizarse en pruebas del TCP/IP y para la comunicación de los procesos internos en la máquina local. El uso de esta dirección no genera tráfico hacia la red de redes.

9. Direccionamiento IP 2.2 Problemas con el direccionamiento IP El crecimiento exponencial de Internet ha provocado serios problemas a la hora de asignar direcciones. Los routers requieren tablas de encaminamiento excesivamente grandes (tienen una entrada por cada dirección de red). El direccionamiento tradicional con las clases A y B proporciona un uso ineficiente de las direcciones . No es habitual conectar 2 24 o 2 16 hosts en una misma red local Cada vez quedan menos direcciones disponibles (tipo A y B agotadas, solo quedan algunas de tipo C) Con el fin de aliviar estos problemas, se han propuesto algunas técnicas como las subredes y las superredes. Las subredes permiten una mejor estructuración del espacio de direccionamiento dentro de una organización.

10. Direccionamiento IP Solución al Problema con subredes Por ejemplo, pensemos en una dirección de clase B, como 161.67.X.X, en una mediana empresa que tiene 5 departamentos diferentes, con un total de 200 ordenadores en red. Usaríamos el primer número de host para definir el departamento, de 1 a 5 y el último número para el número de host: hasta 253 pc por departamento. router 161.67.1.1 161.67.1.2 161.67.1.3 161.67.1.18 ... Dpto 1 161.67.2.1 161.67.2.2 161.67.2.3 161.67.2.55 ... ... y así el resto de departamentos LAN Dpto 2

11. Direccionamiento IP Solución al Problema con subredes Sin embargo, todos los departamentos están en la misma red . ello puede crearnos problemas si queremos que cada departamento tenga su propia red, por seguridad, diferentes tecnologías, etc Para dar solución a esto deberíamos comprar una nueva IP para cada red o usar IP’s privadas y redireccionamiento: complejo. La solución es crear subredes, es decir, hacer que parte del host_id no sirva para identificar un pc de la red sino distintas redes Idea clave : dividir la parte host_id en parte_subred+parte_host. La división se indicará mediante una máscara de subred.

12. Direccionamiento IP Solución al Problema con subredes 161 67 1 Id de red 5 Id de host Sin subredes “ PC número 1.5 de la red 161.67” 161 67 1 Id de red+subred 5 Id de host “ PC número 5 de la red 161.67, subred 1” Dir. IP Dir. IP 255 255 255 0 Hasta donde llega la red+subred Máscara subred Con subredes

13. Direccionamiento IP Subredes (Subnetting) De esta forma, el encaminamiento de paquetes hacia la organización se basa en la porción de net_id , y una vez dentro de la organización, se emplea la porción de subnet_id para realizar el encaminamiento de los paquetes a su subred/destino final. Aprovecha al máximo una misma dirección IP de red sobre varias redes físicas pertenecientes a la misma organización. De esta forma, una dirección IP quedaría dividida en tres partes: (net_id, subnet_id/host_id) 161 67 1 Id de red 5 Id de subred Id de host

14. Direccionamiento IP Subredes (Subnetting) Se utilizan mascaras de red/subred, que acompañan a la dirección IP. Contiene 1’s en aquellos bits que forman parte del net_id/subnet_id , y 0’s en el resto. La máscara de red permite obtener la dirección de red/subred , de una dirección IP. Operación AND (D&M). 158.42.0.0/16 = 158.42.0.0 y máscara 255.255.0.0 158.42.1.0/24 = 158.42.1.0 y máscara 255.255.255.0 192.228.17.32/27 = 192.228.17.32 y máscara 255.255.255.224 Ejemplos

15. Direccionamiento IP Subredes (Subnetting) La fórmula 2 n - 2 , donde n es la cantidad de bits prestados a la parte de host , proporciona la cantidad de subredes UTILIZABLES que pueden ser creadas. La fórmula 2 m - 2 , donde m es la cantidad de bits que NO han sido prestados a la parte de host , proporciona la cantidad de números de host UTILIZABLES que pueden ser cread o s. Ejemplo: Si pide prestados 2 bits en una red Clase C, se crean 4 subredes, cada una con 64 hosts. Sólo 2 de las subredes son utilizables y sólo 62 hosts son utilizables por subred, lo que deja 124 hosts utilizables de 254 que eran posibles antes de elegir usar subredes. Esto significa que se están perdiendo 51% de las direcciones . Supongamos esta vez que se piden prestados 3 bits. Ahora tiene 8 subredes, de las cuales sólo 6 son utilizables, con 30 hosts utilizables por subred. Esto significa que hay 180 hosts utilizables, de un total de 254, pero ahora se pierde sólo el 29% de las direcciones . Siempre que se creen subredes, es necesario tener en cuenta el crecimiento futuro de la red y el porcentaje de direcciones que se perderían al crear las subredes. En la práctica a veces NO SE RESPETA LA REGLA 2 n - 2

16. Direccionamiento IP Subredes: Ejemplo Red de clase C: 192.228.17. 0= 11000000.11100100.00010001 .00000000 Máscara de subred de la clase C: 255.255.255 .0 = 11111111.11111111.11111111 .00000000 Una red, 254 hosts Puede estructurarse internamente como un conjunto de 8 subredes Divide el campo de host en: dirección de subred y dirección de host Nueva máscara de subred: /27 255.255.255. 224 = 11111111.11111111.11111111. 111 00000 3 bits de subred = 8 redes (2 3 ), 6 utilizables (2 3 -2) si se respeta la regla 2 n - 2 5 bits de host = 30 hosts cada una (2 5 -2)

17. Direccionamiento IP Subredes: Ejemplo Nueva máscara de subred: /27 255.255.255. 224 = 11111111.11111111.11111111. 111 00000 3 bits de subred = 8 redes (2 3 ), 6 utilizables (2 3 -2) si se respeta la regla 2 n - 2 5 bits de host = 30 hosts cada una (2 5 -2)

18. Direccionamiento IP Subredes: Ejemplo