COMUNICACIONES DE DATOS

DIRECCIONAMIENTO IPv4

PROPOSITO DE LAS DIRECCIONES IP

Para comunicarse en Capa 3 (Internet), un host necesita una direccin IP, es decir una direccin de red lgica que identifica un host en particular.

La direccin IP es asignada a una tarjeta de interfaz de red (NIC) instalada en el dispositivo. Ejemplos de dispositivos: estaciones de trabajo, servidores, impresoras de red y telfonos IP. Algunos servidores pueden tener ms de una NIC, y cada uno de ellas tendr su propia direccin IP. Las interfaces de routers que proporcionan conexiones a una red IP tambin tendrn una direccin IP.

Cada paquete enviado por Internet tendr una direccin IP de origen y de destino. Los dispositivos de red requieren esta informacin para asegurarse de que la informacin llegue a destino y de que toda respuesta sea devuelta al origen.

Una direccin IP se compone de una serie de 32 bits binarios (unos y ceros), llamada direccin IP binaria, agrupados en cuatro bytes de 8 bits llamados octetos. Dado que una direccin IP binaria no es fcil de leer, escribir o recordar, cada octeto se presenta como su valor decimal, separado por un punto decimal. Esto se conoce como notacin decimal punteada. Cuando un host est configurado con una direccin IP, sta se introduce como un nmero decimal punteado, por ejemplo, 192.168.1.5. Imagine que tuviera que introducir el equivalente binario de 32 bits de 11000000101010000000000100000101. Si se confundiera en slo un dgito, la direccin sera diferente y el host no podra comunicarse con la red. La direccin IP de 32 bits est definida con IP versin 4 (IPv4) y actualmente es la forma ms comn de direcciones IP en Internet. Existen ms de 4000 millones de direcciones IP posibles si se utiliza un esquema de direcciones de 32 bits. Cuando un host recibe una direccin IP, lee los 32 bits a medida que son recibidos por la NIC. Una persona, en cambio, debera convertir esos 32 bits en su equivalente decimal de cuatro octetos. Cada octeto est compuesto por 8 bits, y cada bit tiene un valor. Los cuatro grupos de 8 bits tienen el mismo conjunto de valores. En un octeto, el bit del extremo derecho tiene un valor de 1, y los valores de los bits restantes, de derecha a izquierda son 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128.

ESTRUCTURA DE LA DIRECCION IP

Si en esa posicin hay un 0, no sume el valor.

Si los 8 bits son 0, 00000000, el valor del octeto es 0.

Si los 8 bits son 1, 11111111, el valor del octeto es 255 (128+64+32+16+8+4+2+1).

Si los 8 bits estn combinados, como en el ejemplo 00100111, el valor del octeto ser 39 (32+4+2+1), es decir la suma de todos los bits encendidos.

Por lo tanto, el valor de cada uno de los cuatro octetos puede ir de 0 a un mximo de 255.

Ejemplo: determinar el valor de todos y cada uno de los octetos sumando los valores de las posiciones cada vez que haya un 1 binario presente.

Para mejor ejemplo observe atentamente el grafico de la siguiente presentacin.

PARTES DE UNA DIRECCION IP La direccin IP lgica de 32 bits tiene una composicin jerrquica y consta de dos

partes. La primera parte identifica la red, y la segunda parte identifica un host en esa red. En una direccin IP, ambas partes son necesarias.

Por ejemplo: si un host tiene la direccin IP 192.168.18.57, los primeros tres octetos (192.168.18) identifican la porcin de red de la direccin, y el ltimo octeto (57) identifica el host. Esto se conoce como direccionamiento jerrquico, debido a que la porcin de red indica la red en la que cada direccin host nica est ubicada. Los routers slo necesitan saber cmo llegar a cada red, sin tener que saber la ubicacin de cada host individual. Otro ejemplo de una red jerrquica es el sistema telefnico (con un nmero telefnico, el cdigo de pas, el cdigo de rea y el intercambio representan la direccin de red; y los dgitos restantes representan un nmero telefnico local).

Con direccionamiento IP pueden existir varias redes lgicas en una red fsica, siempre y cuando la porcin de las direcciones correspondientes a la red sean diferentes.

Ejemplo: tres hosts de una misma red local fsica tienen la misma porcin de la direccin IP correspondiente a la red (192.168.50), y otros tres hosts tienen una porcin correspondiente a una red diferente (192.168.70). Los hosts que poseen el mismo numero de red en la direccin IP podrn comunicarse entre si pero no podrn comunicarse con los otros hosts sin utilizar enrutamiento. En este caso, tenemos una red fsica y dos redes lgicas de Capa 3.

RAZONES PARA CREAR SUBREDES

Para crear la estructura de subred, los bits de host se deben reasignar como bits de subred. Este proceso es a veces denominado prestar bits. El punto de inicio de este proceso se encuentra siempre en el bit del host del extremo izquierdo, aquel que se encuentra ms cerca del octeto de red anterior.

Las direcciones de subred incluyen la porcin de red Clase A, Clase B o Clase C adems de un campo de subred y un campo de Host.

El campo de subred y el campo de Host se crean a partir de la porcin de host original de la direccin IP entera. Esto se hace mediante la reasignacin de bits de la parte de host a la parte original de red de la direccin.

La capacidad de dividir la porcin de Host original de la direccin en nuevas subredes y campos de Host ofrece flexibilidad de direccionamiento al administrador de la red adems de brindar contencin de broadcast y seguridad de bajo nivel en la LAN (dada por el enrutamiento del router -el nico que conoce las distintas rutas- y por las ACL del mismo).

DIRECCIONES IP Y MASCARA DE SUBRED

La seleccin del nmero de bits a utilizar en el proceso de divisin en subredes depender del nmero mximo de hosts que se requiere por subred (requiere buena comprensin de la matemtica binaria bsica y del valor de posicin de los bits en cada octeto para calcular el nmero de subredes y hosts creados cuando se pide bits prestados).

Cada direccin IP consta de dos partes, pero Cmo saben los hosts qu parte pertenece a la red y cul al host? ste es el trabajo de la mscara de subred: es un segundo grupo de nmeros de una direccin de 32 bits que se usa para indicar los bits de una direccin IP (la primaria) que estn siendo usados para la direccin de subred.

Cuando se configura un host IP, se asigna una mscara de subred junto con una direccin IP. Al igual que la direccin IP, la mscara de subred de 32 bits de longitud identifica qu parte de la direccin IP corresponde a la red y cul al host.

La mscara de subred se compara con la direccin IP, de izquierda a derecha, bit por bit. Los 1 en la mscara de subred representan la porcin de red, los 0 representan la porcin de host.

MASCARA DE SUBRED La mscara de subred le brinda al Router la informacin necesaria para

determinar en qu red y subred se encuentra un host determinado. La mscara de subred se crea mediante el uso de 1s binarios en los bits de

red. Los bits de subred se determinan mediante la suma de los valores de las

posiciones donde se colocaron estos bits. Si se pidieron prestados tres bits, la mscara para direcciones de Clase C sera 255.255.255.224. La mscara se puede representar con una barra inclinada seguida por un nmero, por ejemplo /27. El nmero representa el nmero total de bits que fueron utilizados por la red y la porcin de subred.

Para determinar el nmero de bits que se debern utilizar, el diseador de redes debe calcular cuntos hosts necesitara la subred ms grande y el nmero de subredes necesarias. Un atajo para determinar cuntos bits se deben reasignar es mediante el uso de tablas.

Las mscaras de subred que vemos ms frecuentemente en las redes domsticas y de empresas pequeas son: 255.0.0.0 (8 bits), 255.255.0.0 (16 bits) y 255.255.255.0 (24 bits). Una mscara de subred como 255.255.255.0 (decimal) o 11111111.11111111.1111111.00000000 (binaria) utiliza 24 bits para identificar el nmero de red, lo que deja 8 bits para identificar los hosts en esa red.

En el ejemplo que se muestra, los primeros tres octetos pertenecen a la red y el ltimo octeto representa el host (direccin y mascara por defecto Clase C).

Cuando un host enva un paquete, compara su mscara de subred con su propia direccin IP y la direccin IP de destino. Si los bits de la red coinciden, tanto el host de origen como el de

destino se encuentran en la misma red, y el paquete puede ser enviado localmente. Si no coinciden, el host emisor enva el paquete a la interfaz del router local para que sea enviado

a otra red.

INTERACCION ENTRE DIRECCIONES IP Y MASCARAS DE SUBRED

El tomar prestados el nmero adecuado de bits para obtener un nmero determinado de subredes y de hosts por subred puede generar el desperdicio de direcciones vlidas en algunas subredes.

El siguiente mtodo permite armar tablas (creadas a partir de una formula) que pueden usarse para resolver todos los problemas con subredes. Este mtodo utiliza la siguiente frmula:

El nmero de subredes que se pueden usar es igual a dos a la potencia del nmero de bits asignados a subred, menos dos (la razn de restar dos es por las direcciones

reservadas de ID de red y la direccin de broadcast)

Nmero de Hosts utilizables = dos elevado a la potencia de los bits restantes, menos dos (direcciones reservadas para el ID de subred y el broadcast de subred)

Subredes totales = 2 a la potencia de los bits pedidos

Hosts totales = 2 a la potencia de los bits restantes

Subredes utilizables = 2 a la potencia de los bits pedidos menos 2

Hosts utilizables= 2 a la potencia de los bits restantes menos 2

Para calcular la cantidad de hosts que una red puede albergar, se debe elevar el nmero 2 a la potencia del nmero de bits de host (2 ^ 8 = 256). A este nmero debemos restarle 2 (256 - 2). El motivo por el que restamos 2 es porque todos los 1 dentro de la porcin de host de la direccin IP conforman una direccin de broadcast para esa red y no pueden ser asignados a un host especfico. Todos los 0 dentro de la porcin de host indican la identificacin de la red y, nuevamente, no pueden ser asignados a un host especfico.

INTERACCION ENTRE DIRECCIONES IP Y MASCARAS DE SUBRED

Otra forma de determinar la cantidad de hosts disponibles es sumar los valores de los bits de host disponibles (128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255). A este nmero se le debe restar 1 (255 - 1 = 254), debido a que los bits de host no pueden ser todos 1. No es necesario restar 2, ya que el valor de todos los 0 es 0 y no se incluye en la suma.

Con una mscara de 16 bits, hay 16 bits (dos octetos) para las direcciones de host; por lo tanto, una direccin host puede tener todos 1 (255) en uno de los octetos. Esto puede parecer un broadcast pero, siempre y cuando el otro octeto no contenga todos 1, es una direccin host vlida. Recuerde que el host lee todos los bits de host juntos, no los valores del octeto.

EJEMPLOS DE LA INTERACCION IP-MASCARA

La direccin IP y la mscara de subred trabajan juntas para determinar qu porcin de la direccin IP representa la direccin de red y qu porcin representa la direccin del host. Las direcciones IP se agrupan en 5 clases. Las clases A, B y C son direcciones comerciales que se asignan a hosts. La Clase D est reservada para uso de multicast, y la Clase E es para uso experimental. Las direcciones de Clase C tienen tres octetos para la porcin de red y un octeto para los hosts. La mscara de subred por defecto tiene 24 bits (255.255.255.0). Las direcciones Clase C generalmente se asignan a redes pequeas. Las direcciones de Clase B tienen dos octetos para representar la porcin de red y dos octetos para los hosts. La mscara de subred por defecto tiene 16 bits (255.255.0.0). Estas direcciones generalmente se utilizan para redes medianas. Las direcciones de Clase A slo tienen un octeto para representar la porcin de red y tres octetos para representar los hosts. La mscara de subred por defecto tiene 8 bits (255.0.0.0). Estas direcciones generalmente se asignan a grandes organizaciones. Se puede determinar la clase de una direccin por el valor del primer octeto. Por ejemplo: si el primer octeto de una direccin IP tiene un valor entre 192 y 223, se clasifica como Clase C. Por ejemplo: 200.14.193.67 es una direccin Clase C.

CLASES DE DIRECCIONES IP Y MASCARAS DE SUBRED POR DEFECTO

CLASE A: el primer octeto denota la direccin de la red y los ltimos tres son la porcin de host. Valor del 1er octeto entre 1 y 126.

CLASE B: los primeros dos octetos denotan la direccin de la red y los ltimos dos octetos son la porcin de host. Valor del 1er octeto entre 128 a 191.

CLASE C: los primeros tres octetos denotan la direccin de la red y el ltimo octeto representa la porcin de host. Valor del 1er octeto entre 192 a 223.