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FORMATO DE DIRECCIONAMIENTO IP

Uno de los principales parámetros que es necesario configurar en cualquier dispositivo conectado a una red es su dirección IP. La dirección IP es el identificador del dispositivo dentro de una red y debe ser único dentro de los límites de dicha red. El uso, formato, tipos y demás características del direccionamiento IP están incluidos en lo que se conoce como protocolo IP (Internet Protocol).

En la actualidad, cada vez es mayor el número y tipos diferentes de dispositivos que se conectan a redes de datos. Desde ordenadores de sobremesa, a portátiles, videoconsolas, tablets, teléfonos (smartphones), televisores… y todos ellos necesitan su propia dirección IP.

El agotamiento de las direcciones públicas utilizadas en la versión actual, la versión 4, del protocolo IP ha ocasionado el desarrollo de una nueva versión del protocolo llamada IPv6. Este nuevo protocolo lleva bastantes años desarrollado y ya ha comenzado el periodo de transición al mismo. Sin embargo, dicha transición está siendo muy lenta por lo que se espera que IPv4 se siga utilizando durante algunos años más.

En este artículo vamos a repasar y aclarar algunos conceptos sobre el direccionamiento IPv4.

El direccionamiento IP proporciona un mecanismo para la asignación de identificadores a cada dispositivo conectado a una red. Antes de dar información más técnica, exponemos los principales conceptos:

Todos los dispositivos conectados a una red que utilice los protocolos TCP/IP (en la práctica todas las redes lo hacen) DEBEN tener una dirección IP asignada.

Una dirección IP es un NÚMERO, que sirve para identificar de forma única a un dispositivo dentro de la red.

La ASIGNACIÓN de la dirección IP a un dispositivo se puede hacer de dos formas:

Estática. En este caso, alguien (yo, mi amigo informático, el administrador de la red, etc) debe configurar manualmente todos los parámetros de red, incluyendo la dirección IP.

Dinámica. En este caso, en la red donde se conecta el dispositivo debe haber un equipo que se encargue de asignar de forma automática (sin nuestra intervención) una dirección IP válida.

En cuanto a su alcance podemos distinguir dos tipos de direcciones:

Direcciones públicas. Son las direcciones asignadas a dispositivos conectados a Internet y cuya dirección IP debe ser única para toda la Red. Hay organismos que se encargan de gestionar dichas asignaciones.

Direcciones privadas. Son direcciones asignadas a dispositivos dentro de una red que no tiene “visibilidad” con Internet. Los dispositivos que tienen asignada una dirección privada no pueden acceder a Internet con su dirección y necesitan un dispositivo que les “preste” una dirección pública.

Una vez expuestas las ideas básicas pasemos a desarrollarlas un poco más.

Formato de una dirección IPv4

Como hemos apuntado, la dirección IP es un número. En el caso de la versión 4 de IP, es un número formado por 32 dígitos binarios, es decir, 32 “unos” y “ceros”:

Todos los sistemas informáticos manejan sus datos en formato binario, por lo que es lógico que la dirección IP sea un número binario. Sin embargo, la representación de un número binario puede no ser muy intuitiva para los que no somos “sistemas informáticos”, por tanto, se decidió utilizar un formato un poco más amigable para representar una dirección IP (aunque internamente sigue siendo un número binario). Este sistema de representación de una dirección IPv4 se podría denominar punto-decimal. Consiste en dividir el número de 32 bits en cuatro grupos de 8 bits, llamados octetos, separando cada grupo por un punto:

Para luego pasar cada octeto al sistema de numeración decimal, con lo que, para el ejemplo anterior quedaría:

Este formato es bastante más fácil de manejar. En definitiva, para nosotros, una dirección IPv4 será un identificador numérico que representamos con cuatro grupos de números entre 0 (00000000) y 255 (11111111) separados con un punto.

Jerarquía

El segundo aspecto importante de las direcciones IP es que tienen un componente jerárquico. Una parte de la dirección IP identifica la red (prefijo de red) y otra parte identifica al dispositivo (host) dentro de esa red.

Como se ve en la figura anterior, de los 32 bits que forman la dirección IP, algunos de ellos forman el prefijo de red y el resto identificarán el dispositivo, de forma que todos los dispositivos conectados a la misma red tendrán sus primeros n bits (prefijo de red) iguales. El número de bits n que forman el prefijo de red y el número de bits que identifican los dispositivos lo establece el administrador de la red para el caso de redes privadas, o el organismo de gestión de direcciones públicas para el caso de direcciones públicas.

Hay valores de n y m que facilitan muchos las cosas. Por ejemplo:

n=8 y m=24. A las redes que utilizan los 8 primeros bits para identificarse se denominan redes de clase A. Una red de clase A tiene 224 = 16.777.216 direcciones IP.

Todas las direcciones IP cuyo primer octeto sea un número entre 1 y 127 son direcciones que pertenecen a una red de clase A. Es decir, puede haber 128 redes de clase A. Por ejemplo:

n=16 y m=16. A las redes que utilizan los 16 primeros bits para identificarse se denominan redes de clase B. Una red de clase B tiene 216 = 65.536 direcciones IP.

Todas las direcciones IP cuyo primer octeto sea un número entre 128 y 191 son direcciones que pertenecen a una red de clase B. Por ejemplo:

n=24 y m=8. A las redes que utilizan los 24 primeros bits para identificarse se denominan redes de clase C. Una red de clase tiene 28 = 256 direcciones IP.

Todas las direcciones IP cuyo primer octeto sea un número entre 192 y 223 son direcciones que pertenecen a una red de clase C. Por ejemplo:

Las clases fueron la primera forma de organización de las direcciones IP públicas aunque debido al gran crecimiento que experimentó Internet esta organización de las direcciones IP se volvió bastante ineficaz y en la actualidad sólo se sigue empleando para redes con direccionamiento privado. Para el direccionamiento público el uso de clases se sustituyó por otro mecanismo conocido como CIDR.

Máscara de subred

Debido a que la dirección IP está realmente formada por dos partes y que, además, estas dos partes tienen una longitud variable y complementaria, es necesario utilizar algún método que permita delimitar cada una de dichas partes. Este método se basa en la utilización de un parámetro de red conocido como máscara de subred.

La máscara de subred es un número binario de 32 bits y que se representa en formato punto-decimal. Por tanto, su “apariencia” es similar a una dirección IP, sin embargo NO ES UNA DIRECCIÓN IP. La máscara de subred es un número binario que está siempre asociado con una dirección IP y que nos indica qué parte de esa dirección IP es el prefijo de red y qué parte de esa dirección IP es el identificador de dispositivo.

Para ello, todos los bits que se utilicen para definir el prefijo de red se ponen a valor 1 en la máscara, y todos los bits que se utilicen para definir los dispositivos dentro de la red se ponen a valor 0.

La máscara de subred se utiliza especialmente para configurar subredes en redes privadas y para trabajar con rangos CIDR en redes públicas. Su uso en redes privadas sin subredes es bastante simple. Se verá con unos ejemplos:

En redes privadas de clase C se utilizan los 24 primeros bits para definir el prefijo de red y los 8 últimos bits para definir los dispositivos dentro de la red. Por tanto la máscara de subred para este tipo de redes privadas sin subredes tendrá siempre los primeros 24 bits a “uno”:

En redes privadas de clase B se utilizan los 16 primeros bits para definir el prefijo de red y los 16 últimos bits para definir los dispositivos dentro de la red. Por tanto la máscara de subred para este tipo de redes privadas sin subredes tendrá siempre los primeros 16 bits a “uno”:

En redes privadas de clase A se utilizan los 8 primeros bits para definir el prefijo de red y los 24 últimos bits para definir los dispositivos dentro de la red. Por tanto la máscara de subred para este tipo de redes privadas sin subredes tendrá siempre los primeros 8 bits a “uno”:

Otra forma de expresar la máscara de subred es utilizando la notación CIDR, en la cual se escribe junto a la dirección IP una barra (/) y a continuación el número de bits del prefijo de red. Ejemplos:

192.168.0.10 / 24

172.20.10.54 / 16

10.20.30.40 / 8

Direcciones públicas y privadas

Han cambiado mucho las cosas desde el comienzo de Internet hasta la actualidad. En un primer momento, la idea es que todos los dispositivos conectados a Internet tuvieran su dirección IP pública, aunque se dejaron unos pocos rangos de direcciones reservados para redes privadas que utilizaran los protocolos TCP/IP pero que no estuvieran conectados a Internet.

Pero el gran crecimiento de Internet provocó un cambio en este modelo de direccionamiento de forma que las direcciones IP públicas se reservaron fundamentalmente para routers, servidores y en general, dispositivos que necesitaran “visibilidad directa” en Internet. Mientras que la mayor parte de las redes comenzaron a utilizar direccionamiento privado.

Para que el uso de direccionamiento privado fuera posible en equipos que necesitaban conexión con Internet se desarrolló una técnica llamada NAPT (Network Address and Port Translation) que normalmente se implementa en el router que conecta la red con Internet. Gracias a esta técnica, todos los dispositivos de una red pueden acceder a Internet utilizando la dirección pública del router. Se podría decir, que la dirección IP pública del router se comparte por todos los dispositivos de la red privada.

El ahorro de direcciones IP públicas que supuso el uso de NAPT ha servido para que IPv4 se haya podido utilizar hasta la actualidad.

El criterio de asignación de direcciones IP privadas es libre, es decir, se puede utilizar cualquiera de los rangos de direcciones IP privadas reservadas. Al final del artículo se presenta una tabla global de direcciones donde se pueden ver los rangos de direcciones privadas.

Habitualmente, los operadores que proporcionan acceso residencial a Internet utilizan router configurados con direcciones privadas de clase C, por ejemplo 192.168.0.1, 192.168.1.1… pero se podría utilizar cualquier otro rango de direcciones privadas.

El direccionamiento público está regulado por un organismo internacional llamado IANA. Dicho organismo se encarga de asignar los rangos de direcciones IP públicas a los llamados registradores regionales, que a su vez se encargan de la asignación de direcciones IP públicas a los ISP y estos a los clientes finales.

Asignación dinámica de direcciones IP (DHCP)

Como se ha mencionado anteriormente, la asignación de una dirección IP a un dispositivo que está conectado a una red se puede hacer de dos formas: estática o dinámica.

La asignación estática consiste en asignar a un dispositivo una dirección IP manualmente mediante alguna utilidad del sistema operativo. Para llevar a cabo esta asignación es necesario tener información sobre la red en la que nos encontramos y tener claro qué dirección IP podemos usar para dicha asignación.

Ventana de configuración de los parámetros de red en Windows 7

Para facilitar la tarea de configurar los parámetros de red existe la opción de utilizar la asignación dinámica de dichos parámetros mediante un protocolo conocido como DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Para utilizar esta opción es necesario que en la red exista un servidor DHCP, es decir, un equipo que proporcione una configuración de red válida a cualquier equipo que la solicite.

En redes pequeñas, como por ejemplo, en redes residenciales, el propio router de acceso a Internet proporciona la función de servidor DHCP. En este caso, basta con indicar al sistema operativo que los parámetro de red se obtendrán de forma automática.

Muchos de los dispositivos más utilizados en las redes actualmente, como los teléfonos inteligentes, tablets, consolas, etc, utilizan la opción de asignación automática de los parámetros de red, por ello, normalmente no es necesario hacer ninguna configuración manual de dichos parámetros.

Análisis del rango global de direcciones IPv4

Para finalizar este artículo sobre IPv4 incluyo una tabla que representa el rango global de direcciones IPv4, que iría desde la primera dirección 0.0.0.0 a la última 255.255.255.255. En este rango hay 232 = 4.294.967.296 direcciones IP. En la tabla se indica el uso que tienen los diferentes bloques de direcciones.

Rangos y direcciones reservadas

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.

127.0.0.0

La dirección 127.0.0.1 se utiliza como bucle local (loopback). Dicha dirección se utiliza normalmente para la realización de pruebas de servicios de red.

169.254.0.0 – 169.254.255.255

Rango reservado como direcciones Local Link utilizado para establecer direcciones locales en un proceso de autoconfiguración. Normalmente las direcciones IP de este rango se asignan a equipos que están configurados para obtener su dirección IP de forma dinámica (DHCP) pero que por algún motivo no la obtienen. Este mecanismo se emplea especialmente en equipos que utilizan alguna versión del sistema operativo Windows.

Los detalles técnicos se describen en los documentos RFC 3927 y RFC5735.

240.0.0.0 – 240.255.255.255

Direcciones reservadas. En el protocolo IP se reservó este rango, conocido como clase E, para hacer pruebas y para futuros usos aunque nunca se ha llegado a utilizar.

¿Qué son las subredes?

Las subredes son un método para maximizar el espacio de direcciones IPv4 de 32 bits y reducir el tamaño de las tablas de enrutamiento en una interred mayor. En cualquier clase de dirección, las subredes proporcionan un medio de asignar parte del espacio de la dirección host a las direcciones de red, lo cual permite tener más redes. La parte del espacio de dirección de host asignada a las nuevas direcciones de red se conoce como número de subred.

Además de hacer que el espacio de la dirección IPv4 sea mas eficaz, las subredes presentan varias ventajas administrativas. El enrutamiento puede complicarse enormemente a medida que aumenta el número de redes. Por ejemplo, una pequeña organización podría asignar a cada red local un número de clase C. A medida que la organización va aumentando, puede complicarse la administración de los diferentes números de red. Es recomendable asignar pocos números de red de clase B a cada división principal de una organización. Por ejemplo, podría asignar una red de clase B al departamento de ingeniería, otra al departamento de operaciones, etc. A continuación, podría dividir cada red de clase B en redes adicionales, utilizando los números de red adicionales obtenidos gracias a las subredes. Esta división también puede reducir la cantidad de información de enrutamiento que se debe comunicar entre enrutadores.

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EL SUBNETEO EN REDES

La función del Subneteo o Subnetting es dividir una red IP física en subredes lógicas para que cada una de estas trabaje a nivel envío y recepción de paquetes como una red individual, aunque todas pertenezcan a la misma red física y al mismo dominio.

El Subneteo permite una mejor administración, control del tráfico y seguridad al segmentar la red por función.

También, mejora la performance de la red al reducir el tráfico de broadcast de nuestra red.

Como desventaja, su implementación desperdicia muchas direcciones, sobre todo en los enlaces seriales.

Clasificación de las Direcciones IP

Las direcciones IP están compuestas por 32 bits divididos en 4 octetos de 8 bits cada uno. A su vez, un bit o una secuencia de bits determinan la Clase a la que pertenece esa dirección IP.

Cada clase de una dirección de red determina una máscara por defecto, un rango IP, cantidad de redes y de hosts por red.

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¿Qué es subneteo y cómo crear subredes? https://www.youtube.com/watch?v=KsMXVnqQ3sgQ

¿Qué es una dirección IP y cómo funciona? https://www.youtube.com/watch?v=tZnjk3XG2vk

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Una dirección IP (Protocolo Internet) es una serie de cuatro números que se utilizan para identificar exclusivamente un cliente o sistema principal. El formato de la dirección es xxx.xxx.xxx.xxx, en la que cada campo es un número decimal en el rango de 1 a 255. Las direcciones IP también se indican en varios formatos distintos. Una dirección IP con el formato xxx.xxx.xxx.xxx a veces recibe el nombre de formato decimal con puntos. Los números de cada campo del formato decimal con puntos representan 1 byte (8 bits) de la dirección. El sistema convierte la notación decimal con puntos en un número hexadecimal. Posteriormente utilizará una máscara de subred para descomponer la dirección en dos partes. Por ejemplo, la dirección IP binaria 10000010 01100011 10000000 00000001 se representa como 130.99.128.1 y la máquina la representa internamente con el formato hexadecimal X'82638001'.

Direcciones IP especiales

Las direcciones IP con todos sus bits 1 y con todos sus bits 0 son reservadas. Son direcciones en las que la parte de la red y la parte de sistema principal de la dirección son todos unos binarios (todos bits 1) o todos ceros binarios (todos bits 0). Esto significa que los valores 0 y 255 se reservan como direcciones IP especiales. Todos los bits 1 significa todas las redes o todos los sistemas principales. Por ejemplo, 128.2.255.255 (una dirección de clase B con un número de sistema principal 255.255) significa todos los sistemas principales de la red 128.2. Todos los bits 0 significa la propia red o sistema principal. Este formato se utiliza cuando el sistema principal intenta determinar sus direcciones IP a partir de un servidor remoto.

Una dirección de bucle de retorno es la dirección con 127.0.0.1. La información que se envía a esta dirección nunca abandona el sistema principal. Si se utiliza el mandato ping en esta dirección se comprobará la capacidad de respuesta del procesador de entrada/salida y de la pila TCP del AS/400.

Algunos rangos de direcciones se separan como direcciones Internet privadas. Estas direcciones no son exclusivas y no se definen en los direccionadores Internet externos. La utilización de estas direcciones evita el acceso no autorizado desde máquinas externas a la red. Estos rangos son los siguientes:

10.0.0.0 -- 10.255.255.255

172.16.0.0 -- 172.31.255.255

192.168.0.0 -- 192.168.255.255

Una dirección de difusión limitada es una dirección IP en la que se establecen en 1 todos sus bits (255.255.255.255). Las difusiones limitadas sólo son aplicables a la red física. Los paquetes que se dirigen a la dirección de difusión limitada no se reenvían.

Una dirección de difusión dirigida es una dirección IP con un ID de red y un ID de sistema principal válidos que tienen todos sus bits establecidos (son todos 1). Por ejemplo, 192.192.192.255 es una dirección de difusión dirigida a la red 192.192.192.0.

DIRECCIONES IPV4

Estas direcciones de 32 bits son el formato original de direcciones IP diseñado para TCP/IP. Originalmente, existen tres clases de direcciones IP: A, B y C. El número de red que se asigna a una red refleja esta designación de clase más 8 o más bits para representar un host. Las direcciones IPv4 basadas en clases requieren la configuración de una máscara de red para el número de red. Asimismo, para que hayan más direcciones disponibles para los sistemas de la red local, estas direcciones a menudo se dividen en subredes.

Actualmente, se hace referencia a las direcciones IP como direcciones IPv4. Aunque los ISP ya no proporcionan números de red IPv4 basados en clases, muchas redes existentes siguen teniéndolos. Si desea más información sobre la administración de direcciones IPv4, consulte Cómo diseñar un esquema de direcciones IPv4.

direcciones ipv4 en formato cidr

IETF ha desarrollado las direcciones CIDR (Classless Inter-Domain Routing) como solución a corto y medio plazo para la escasez de direcciones IPv4. Asimismo, el formato CIDR se ha diseñado como solución para la falta de capacidad de las tablas de enrutamiento de Internet globales. Una dirección IPv4 con notación CIDR tiene una longitud de 32 bits y el mismo formato decimal con punto. Sin embargo, CIDR agrega una designación de prefijo después del byte de la derecha para definir la parte de red de la dirección IPv4. Para más información, consulte Cómo diseñar un esquema de direcciones IPv4 CIDR.

DIRECCIONES IPV6

IETF ha creado las direcciones IPv6 de 128 bits como solución a largo plazo para la escasez de direcciones IPv4 disponibles. Las direcciones IPv6 proporcionan un espacio de direcciones mayor que el que hay disponible con las direcciones IPv4. Oracle Solaris admite direcciones IPv4 e IPv6 en el mismo host, gracias al uso de la pila doble de TCP/IP. Al igual que las direcciones IPv4 en formato CIDR, las direcciones IPv6 no tienen nociones de clases o máscaras de red. Al igual que en el formato CIDR, las direcciones IPv6 utilizan prefijos para designar la parte de la dirección que define la red del sitio. Para ver una introducción a IPv6, consulte Descripción general de las direcciones IPv6.

Direcciones privadas y prefijos de documentación

La IANA ha reservado un bloque de direcciones IPv4 y un prefijo de sitio IPv6 para utilizar en redes privadas. Puede implementar estas direcciones en sistemas de una red de empresa, pero teniendo en cuenta que los paquetes con direcciones privadas no se pueden enrutar a través de Internet. Si desea más información sobre las direcciones privadas, consulte Uso de direcciones IPv4 privadas.

Conclusiones:

Aprendimos la importancia que tiene las direcciones de IP ya que se utiliza para identificar exclusivamente a un cliente o sistemas , sus diferentes tipos y los usos que se pueden dar a cada uno. conocimos lo que son las subredes y que identifican la cantidad de equipos con direcciones IP únicas pueden estar disponibles en la red. Aprendimos que el subneteo sirve para dividir las redes grandes en redes mas pequeñas y accesibles cada una con su propio conjunto de direcciones IP.

Bibliografia:

http://publib.boulder.ibm.com/html/as400/v4r5/ic2931/info/RZAI2IPADDRESS.HTM

http://docs.oracle.com/cd/E24842_01/html/820-2981/ipplan-4.html

http://www.adslzone.net/postt40048.html

http://www.monografias.com/trabajos76/computacion-informatica-subneteo/computacion-informatica-subneteo.shtml

http://publib.boulder.ibm.com/html/as400/v4r5/ic2931/info/RZAI2SUBNETMASK.HTM

Direcciones IP y sus clases

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CLASES DE SUBREDES

Toda organización que planee una red LAN basada en protocolo IP o conectarse a la Internet debe conseguir un bloque de direcciones de IP únicas. Las direcciones se reservan en la autoridad de registro apropiada por ejemplo la Internic.

Por conveniencia, las NIC delegan esta función a los IPS asignándoles grandes bloques de direcciones de IP. De esta forma, las organizaciones pueden obtener sus direcciones de sus proveedores de servicios en lugar de un NIC de registro.

Durante muchos años, sólo había tres tamaños de boques de direcciones, grande, mediano y pequeño. Existían tres formatos diferentes de direcciones de red para cada uno de los tamaños de bloques. Los formatos de direcciones eran:

Clase A para redes muy grandes.

Clase B para redes de tamaño medio.

Clase C para redes pequeñas.