Redes: Direccionamiento IPv4
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Sistemas Telemáticos
Direccionamiento IPv4
José Gallego León
Sistemas Telemáticos 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 3
Direccionamiento IPv4 La dirección IP se compone de 4 octetos que se representan
en decimal separados por puntos 0.0.0.0 255.255.255.255
La división en octetos establece un primer nivel de jerarquía en las direcciones IP 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 4
Clases de direcciones IPv4 (I) En una previsión inicial (errónea), se planificaron tres
clases de redes según su tamaño: Clase A: 126 redes de hasta 16.777.216 hosts Clase B: 16.384 redes de hasta 65.535 hosts Clase C: 2.097.152 redes de hasta 254 hosts Clase D: especial para multidifusión Clase E: reservada para investigación
Clase de red
Bits en el primer byte
Intervalo de valores en el primer octeto
Número de bits en la dirección de red
A 0XXX XXXX 0 - 127* 8
B 10XX XXXX 128 - 191 16
C 110X XXXX 192 - 223 24
D 1110 XXXX 224 – 239 28
E 1111 XXXX 240 - 255 28
* El rango 127.X.X.X está reservado para pruebas y diagnóstico
Sistemas Telemáticos 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 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
Red8 bits
Host8 bits
Host8 bits
Host8 bits
24 bits0
Sistemas Telemáticos 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
Red8 bits
Red8 bits
Host8 bits
Host8 bits
16 bits01
Sistemas Telemáticos 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
Red8 bits
Red8 bits
Red8 bits
Host8 bits
8 bits
011
Sistemas Telemáticos 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
Host4 bits
Host8 bits
Host8 bits
Host8 bits
24 bits
111 0
Red
Sistemas Telemáticos 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
Host4 bits
Host8 bits
Host8 bits
Host8 bits
24 bits
111 1
Red
Sistemas Telemáticos 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 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 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 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 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 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 AND de bits entre la máscara y cualquier dirección asignada
La última dirección se obtiene poniendo los 32-n bits de la derecha a 1 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 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) 11001101.00010000.00100101.00100111
Máscara: 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.11110000
n=28, 32-n=4 Primera dirección (Dirección de red):
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)
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 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 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 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 00010001.00001100.00101000.00000001
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
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 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 00010001.00001100.00101000.00000001
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
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 22
Ejemplo IPv4 (V) En el ejemplo se pueden observar los tres niveles de
jerarquía en las direcciones IPv4.
26 bits 1 5 bits
Subred 1
Prefijo de red
Prefijo de subred
Dirección del nodo
26 bits 2 4 bits
Subredes 2 y 3
Prefijo de red
Prefijo de subred
Dirección del nodo
Sistemas Telemáticos 23
Ejemplo IPv4 (VI)
Sistemas Telemáticos 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 25
Problema de subnetting (II)
Sistemas Telemáticos 26
Problema de subnetting (III) Planificación de subredes según la situación actual
A. Producción: 500 hosts → 29=512 IP’sB. RRHH: 50 hosts → 26=64 IP’sC. Jurídico: 20 hosts → 25=32 IP’sD. Ventas: 20 hosts → 25=32 IP’sE. WAN1: 2 hosts → 21=2 IP’sF. WAN2: 2 hosts → 21=2 IP’sG. 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 27
Problema de subnetting (IV) Planificación de subredes según las previsiones y
aprovechando el rango total de IP’s disponiblesA. Producción: 512= 29 IP’sB. RRHH: 128 = 27 IP’sC. Jurídico: 64 = 26 IP’sD. Ventas: 256 = 28 IP’sE. WAN1: 16 = 24 IP’sF. WAN2: 16 = 24 IP’sG. 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 28
Problema de subnetting (V) Asignación de IP’s a las redes por orden de
tamañoRed Rango Bits Primera IP Última IP 3ER Octeto 4º Octeto Dirección de Red
A 512 9 172.16.0.0 172.16.1.255 0000 000X XXXX XXXX 172.16.0.0/23
D 256 8 172.16.2.0 172.16.2.255 0000 0010 XXXX XXXX 172.16.2.0/24
B 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