Direcciones IP: redes y hosts
Una dirección IP es un número de 32 bits que identifica de forma exclusiva un host (computadora u otro dispositivo, como una impresora o enrutador) en una red TCP / IP.
Las direcciones IP normalmente se expresan en formato decimal con puntos, con cuatro números separados por puntos, como 192.168.123.132. Para comprender cómo se utilizan las máscaras de subred para distinguir entre hosts, redes y subredes, examine una dirección IP en notación binaria.
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Por ejemplo, la dirección IP decimal con puntos 192.168.123.132 es (en notación binaria) el número de 32 bits 110000000101000111101110000100. Este número puede ser difícil de entender, así que divídalo en cuatro partes de ocho dígitos binarios.
Estas secciones de ocho bits se conocen como octetos. La dirección IP de ejemplo, entonces, se convierte en 11000000.10101000.01111011.10000100. Este número solo tiene un poco más de sentido, por lo que para la mayoría de los usos, convierta la dirección binaria en formato decimal con puntos (192.168.123.132). Los números decimales separados por puntos son los octetos convertidos de notación binaria a decimal.
Para que una red de área amplia (WAN) TCP / IP funcione de manera eficiente como una colección de redes, los enrutadores que pasan paquetes de datos entre redes no conocen la ubicación exacta de un host para el cual está destinado un paquete de información. Los enrutadores solo saben de qué red es miembro el host y usan la información almacenada en su tabla de rutas para determinar cómo llevar el paquete a la red del host de destino. Después de que el paquete se entrega a la red de destino, el paquete se entrega al host apropiado.
Para que este proceso funcione, una dirección IP tiene dos partes. La primera parte de una dirección IP se usa como una dirección de red, la última parte como una dirección de host. Si toma el ejemplo 192.168.123.132 y lo divide en estas dos partes, obtendrá lo siguiente:
192.168.123. Red
.132 Host
-o-
192.168.123.0 – dirección de red.
0.0.0.132: dirección del host.
Máscara de subred
El segundo elemento, que se requiere para que TCP / IP funcione, es la máscara de subred. El protocolo TCP / IP utiliza la máscara de subred para determinar si un host está en la subred local o en una red remota.
En TCP / IP, las partes de la dirección IP que se utilizan como red y direcciones de host no son fijas, por lo que las direcciones de red y host anteriores no se pueden determinar a menos que tenga más información. Esta información se proporciona en otro número de 32 bits llamado máscara de subred. En este ejemplo, la máscara de subred es 255.255.255.0. No es obvio lo que significa este número a menos que sepa que 255 en notación binaria es igual a 11111111; entonces, la máscara de subred es:
11111111.11111111.11111111.0000000
Al alinear la dirección IP y la máscara de subred, las partes de red y host de la dirección se pueden separar:
11000000.10101000.01111011.10000100 – Dirección IP (192.168.123.132)
11111111.11111111.11111111.00000000 – Máscara de subred (255.255.255.0)
Los primeros 24 bits (el número de unos en la máscara de subred) se identifican como la dirección de red, con los últimos 8 bits (el número de ceros restantes en la máscara de subred) identificados como la dirección del host. Esto te da lo siguiente:
11000000.10101000.01111011.00000000 – Dirección de red (192.168.123.0)
00000000.00000000.00000000.10000100 – Dirección de host (000.000.000.132)
Entonces, ahora sabe, para este ejemplo usando una máscara de subred 255.255.255.0, que la ID de red es 192.168.123.0 y la dirección del host es 0.0.0.132. Cuando un paquete llega a la subred 192.168.123.0 (desde la subred local o una red remota) y tiene una dirección de destino 192.168.123.132, su computadora lo recibirá de la red y lo procesará.
Casi todas las máscaras de subred decimal se convierten en números binarios que son todos a la izquierda y todos ceros a la derecha. Algunas otras máscaras de subred comunes son:
Binario decimal
255.255.255.192 1111111.11111111.1111111.11000000
255.255.255.224 1111111.11111111.1111111.11100000
Internet RFC 1878 (disponible en http://www.internic.net) describe las subredes y máscaras de subred válidas que se pueden usar en las redes TCP / IP.
Clases de red
Las direcciones de Internet son asignadas por InterNIC (http://www.internic.net), la organización que administra Internet. Estas direcciones IP se dividen en clases. Las más comunes son las clases A, B y C. Las clases D y E existen, pero generalmente no son utilizadas por los usuarios finales. Cada una de las clases de dirección tiene una máscara de subred predeterminada diferente. Puede identificar la clase de una dirección IP mirando su primer octeto. Los siguientes son los rangos de direcciones de Internet de clase A, B y C, cada uno con una dirección de ejemplo:
- Las redes de clase A utilizan una máscara de subred predeterminada de 255.0.0.0 y tienen 0-127 como primer octeto. La dirección 10.52.36.11 es una dirección de clase A. Su primer octeto es 10, que está entre 1 y 126, inclusive.
- Las redes de clase B utilizan una máscara de subred predeterminada de 255.255.0.0 y tienen 128-191 como primer octeto. La dirección 172.16.52.63 es una dirección de clase B. Su primer octeto es 172, que está entre 128 y 191, inclusive.
- Las redes de clase C usan una máscara de subred predeterminada de 255.255.255.0 y tienen 192-223 como primer octeto. La dirección 192.168.123.132 es una dirección de clase C. Su primer octeto es 192, que está entre 192 y 223, inclusive.
En algunos escenarios, los valores predeterminados de la máscara de subred no se ajustan a las necesidades de la organización, debido a la topología física de la red o porque los números de redes (o hosts) no se ajustan a las restricciones de la máscara de subred predeterminada. La siguiente sección explica cómo se pueden dividir las redes utilizando máscaras de subred.
Un administrador del sistema puede dividir o subdividir una red TCP / IP de clase A, B o C. Esto se hace necesario a medida que concilia el esquema de direcciones lógicas de Internet (el mundo abstracto de las direcciones IP y las subredes) con las redes físicas en uso en el mundo real.
Un administrador del sistema al que se le asigna un bloque de direcciones IP puede estar administrando redes que no están organizadas de una manera que se ajuste fácilmente a estas direcciones. Por ejemplo, tiene una red de área amplia con 150 hosts en tres redes (en diferentes ciudades) que están conectadas por un enrutador TCP / IP. Cada una de estas tres redes tiene 50 hosts. Se le asigna la red de clase C 192.168.123.0. (Por ejemplo, esta dirección es en realidad de un rango que no está asignado en Internet). Esto significa que puede usar las direcciones 192.168.123.1 a 192.168.123.254 para sus 150 hosts.
Dos direcciones que no se pueden usar en su ejemplo son 192.168.123.0 y 192.168.123.255 porque las direcciones binarias con una porción de host de todos y todos ceros no son válidas. La dirección cero no es válida porque se usa para especificar una red sin especificar un host. La dirección 255 (en notación binaria, una dirección de host de todas) se usa para transmitir un mensaje a cada host en una red. Solo recuerde que la primera y la última dirección en cualquier red o subred no se pueden asignar a ningún host individual.
Ahora debería poder dar direcciones IP a 254 hosts. Esto funciona bien si las 150 computadoras están en una sola red. Sin embargo, sus 150 computadoras están en tres redes físicas separadas. En lugar de solicitar más bloques de direcciones para cada red, divide su red en subredes que le permiten usar un bloque de direcciones en múltiples redes físicas.
En este caso, divide su red en cuatro subredes utilizando una máscara de subred que hace que la dirección de red sea más grande y el posible rango de direcciones de host más pequeño. En otras palabras, está ‘tomando prestados’ algunos de los bits que generalmente se usan para la dirección del host, y los está usando para la porción de red de la dirección. La máscara de subred 255.255.255.192 le ofrece cuatro redes de 62 hosts cada una. Esto funciona porque en notación binaria, 255.255.255.192 es lo mismo que 1111111.11111111.1111111.11000000. Los primeros dos dígitos del último octeto se convierten en direcciones de red, por lo que obtiene las redes adicionales 00000000 (0), 01000000 (64), 10000000 (128) y 11000000 (192). (Algunos administradores solo usarán dos de las subredes usando 255.255.255.192 como una máscara de subred. Para obtener más información sobre este tema, consulte RFC 1878.) En estas cuatro redes, los últimos 6 dígitos binarios pueden usarse para direcciones de host.
Usando una máscara de subred de 255.255.255.192, su red 192.168.123.0 se convierte en las cuatro redes 192.168.123.0, 192.168.123.64, 192.168.123.128 y 192.168.123.192. Estas cuatro redes tendrían como direcciones de host válidas:
192.168.123.1-62
192.168.123.65-126
192.168.123.129-190
192.168.123.193-254
Recuerde, una vez más, que las direcciones de host binarias con todos unos o todos ceros no son válidas, por lo que no puede usar direcciones con el último octeto de 0, 63, 64, 127, 128, 191, 192 o 255.
Puede ver cómo funciona esto mirando dos direcciones de host, 192.168.123.71 y 192.168.123.133. Si utilizó la máscara de subred de clase C predeterminada de 255.255.255.0, ambas direcciones están en la red 192.168.123.0. Sin embargo, si usa la máscara de subred 255.255.255.192, están en redes diferentes; 192.168.123.71 está en la red 192.168.123.64, 192.168.123.133 está en la red 192.168.123.128.
Pasarelas predeterminadas
Si una computadora TCP / IP necesita comunicarse con un host en otra red, generalmente se comunicará a través de un dispositivo llamado enrutador. En términos de TCP / IP, un enrutador que se especifica en un host, que vincula la subred del host a otras redes, se denomina puerta de enlace predeterminada. Esta sección explica cómo TCP / IP determina si se envían o no paquetes a su puerta de enlace predeterminada para llegar a otra computadora o dispositivo en la red.
Cuando un host intenta comunicarse con otro dispositivo mediante TCP / IP, realiza un proceso de comparación utilizando la máscara de subred definida y la dirección IP de destino frente a la máscara de subred y su propia dirección IP. El resultado de esta comparación le dice a la computadora si el destino es un host local o un host remoto.
Si el resultado de este proceso determina que el destino sea un host local, entonces la computadora simplemente enviará el paquete en la subred local. Si el resultado de la comparación determina que el destino sea un host remoto, la computadora reenviará el paquete a la puerta de enlace predeterminada definida en sus propiedades TCP / IP. Es responsabilidad del enrutador reenviar el paquete a la subred correcta.
Para resumir: ¡siempre! Dependiendo de la clase de red, la máscara de subred determina cuántas redes y hosts hay en cada uno. Las redes domésticas con una dirección de anuncio de 192.168.0.0 suelen tener una máscara de 255.255.255.0 con 254 hosts y 1 red.
Pero si tuviera una ID de red de clase A 10.0.0.0 y una máscara de 255.255.0.0, tendría 256 subredes y 65534 hosts en cada subred. Su rango de host sería
10.0.0.1 – 10.0.255.254 y su dirección de transmisión sería 10.0.255.255
