03_REDES_DIRECCIONAMIENTO_IP

TEMA 3 DIRECCIONAMIENTO IP

Objetivos

- Definir qué es una dirección IP - Listar las clases de IP - Identificas las máscaras de Sub-red

ÍNDICE

01. ¿Qué es una direccion IP?

05. Conversion de Binario a Decimal

09. Sumarizacio´n de Redes

02. Clases de direcciones IP

06. División en Sub-Redes

07. Calcular la cantidad de Subredes y Host por subred

03. Máscara de Sub-Red

04. Estructura de una direccion IPv4

08. Division de redes por VSLM

¿Que es direccion ip?

Una dirección IP

es una etiqueta numérica que identifica, de manera lógica y jerárquica, a un interfaz (elemento de comunicación/conexión) de un dispositivo (habitualmente una computadora) dentro de una red que utilice el protocolo IP (Internet Protocol), que corresponde al nivel de red del Modelo OSI.

Dicho número no se ha de confundir con la dirección MAC que es un identificador de 48bits para identificar de forma única la tarjeta de red y no depende del protocolo de conexión utilizado ni de la red.

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¿Que es direccion ip?

Los sitios de Internet que por su naturaleza necesitan estar permanentemente conectados generalmente tienen una dirección IP fija (comúnmente, IP fija o IP estática).

Esta no cambia con el tiempo. Los servidores de correo, DNS, FTP públicos y servidores de páginas web necesariamente deben contar con una dirección IP fija o estática, ya que de esta forma se permite su localización en la red.

Clases de direcciones IP

Existen 5 tipos de clases de IP, más ciertas direcciones especiales:

En redes de la clase A, el valor del bit *(el primer número binario) en el primer octeto es siempre 0.

Red por defecto (default)

Loopback

Clase D

Clase E

Clase B

Clase C

Broadcast

03. máscaras de sub-red

Por ejemplo, de la dirección de clase A 10.2.1.2 sabemos que pertenece a la red 10.0.0.0 y el host al que se refiere es el 2.1.2 dentro de la misma.

La máscara de subred permite distinguir dentro de la dirección IP, los bits que identifican a la red y los bits que identifican al host.

En una dirección IP versión 4, de los 32 bits que se tienen en total, se definen por defecto para una dirección clase A; los primeros ocho (8) bits son para la red y los restantes 24 para host

La máscara se forma poniendo en 1 los bits que identifican la red y en 0 los bits que identifican al host. De esta forma una dirección de clase A tendrá una máscara por defecto de 255.0.0.0, una de clase B 255.255.0.0 y una de clase C 255.255.255.0.

En una dirección clase B, losprimeros 16 bits son la parte de Red y la de Host los siguientes 16

para una dirección de clase C, los primeros 24 bits son la parte de red y los ocho (8) restantes son la parte de host

03. máscaras de sub-red

Esta información la requiere conocer un router necesita saber cuál es la red a la que pertenece la dirección IP del datagrama destino para poder consultar la tabla de encaminamiento y poder enviar el datagrama por la interfaz de salida. La máscara también puede ser representada de la siguiente forma 10.2.1.2/8 donde el /8 indica que los 8 bits más significativos de máscara que están destinados a redes o número de bits en 1, es decir /8 = 255.0.0.0. Análogamente (/16 = 255.255.0.0) y (/24 = 255.255.255.0).

Los dispositivos de red realizan un AND entre la dirección IP y la máscara de red para obtener la dirección de red a la que pertenece el host identificado por la dirección IP dada. Por ejemplo:Dirección IP: 196.5.4.44 Máscara de subred (por defecto): 255.255.255.0

AND (en binario):

Las máscaras de red por defecto se refieren a las que no contienen subredes, pero cuando éstas se crean, las máscaras por defecto cambian, dependiendo de cuántos bits se tomen para crear las subredes.

04.estructura de una dirección ipv4

Cada dispositivo de una red debe ser definido en forma exclusiva. En la capa de red es necesario identificar los paquetes de la transmisión con las direcciones de origen y de destino de los dos sistemas finales. Con IPv4, esto significa que cada paquete posee una dirección de origen de 32 bits y una dirección de destino de 32 bits en el encabezado de Capa 3.

Estas direcciones se usan en la red de datos como patrones binarios. Dentro de los dispositivos, la lógica digital es aplicada para su interpretación. Para quienes formamos parte de la red humana, una serie de 32 bits es difícil de interpretar e incluso más difícil de recordar. Por lo tanto, representamos direcciones IPv4 utilizando el formato decimal punteada.

Punto decimal

Los patrones binarios que representan direcciones IPv4 son expresados con puntos decimales separando cada byte del patrón binario, llamado octeto, con un punto. Se le llama octeto debido a que cada número decimal representa un byte u 8 bits.

Por ejemplo: la dirección 10101100000100000000010000010100

es expresada en puntos decimales como 172.16.4.20

Tenga en cuenta que los dispositivos usan la lógica binaria. El formato decimal punteado se usa para que a las personas les resulte más fácil utilizar y recordar direcciones.

Porciones de Red y de host

Por ejemplo: si necesitamos tener al menos 200 hosts en una red determinada, necesitaríamos utilizar suficientes bits en la porción del host para poder representar al menos 200 patrones diferentes de bits.

En cada dirección IPv4, alguna porción de los bits de orden superior representa la dirección de red. En la Capa 3, se define una red como un grupo de hosts con patrones de bits idénticos en la porción de dirección de red de sus direcciones.

Para asignar una dirección exclusiva a 200 hosts, se utilizará el último octeto entero. Con 8 bits se puede lograr un total de 256 patrones de bits diferentes. Esto significa que los bits para los tres octetos superiores representarían la porción de red.

A pesar de que los 32 bits definen la dirección host IPv4, existe una cantidad variable de bits que conforman la porción de host de la dirección. El número de bits usado en esta porción del host determina el número de hosts que podemos tener dentro de la red.

05.conversion de binario a decimal

Conversión de Binario a Decimal Para comprender el funcionamiento de un dispositivo en una red, es necesario considerar las direcciones y otros datos de la manera en que lo hace un dispositivo: en notación binaria. Esto significa que es necesario ser hábil en la conversión de binario en decimal.

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Sistema de Numeración Binaria

En el sistema de numeración binaria la raíz es 2. Por lo tanto, cada posición representa potencias incrementadas de 2. En números binarios de 8 bits, las posiciones representan estas cantidades:

El sistema de numeración de base 2 tiene solamente dos dígitos: 0 y 1. Cuando se interpreta un byte como un número decimal, se obtiene la cantidad que esa posición representa si el dígito es 1 y no se obtiene la cantidad si el dígito es 0, como se muestra en la figura.

Un 1 en cada posición significa que el valor para esa posición se suma al total. Ésta es la suma cuando hay un 1 en cada posición de un octeto. El total es 255. 128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255

Sistema de Numeración Binaria

Un 0 en cada posición indica que el valor para esa posición no se suma al total. Un 0 en cada posición produce un total de 0

128 64 32 16 8 4 2 1 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 = 0

06.division de sub-redes

Algunas redes, como enlaces WAN punto a punto, sólo requieren un máximo de dos hosts. Otras redes, como una LAN de usuario en un edificio o departamento grande, pueden necesitar la inclusión de cientos de hosts. Es necesario que los administradores de red diseñen el esquema de direccionamiento de la internetwork para incluir la cantidad máxima de hosts para cada red. La cantidad de hosts en cada división debe permitir el crecimiento de la cantidad de hosts

Conceptos Generales

Cada red dentro de la internetwork de una empresa u organización está diseñada para incluir una cantidad limitada de hosts.

Determine la cantidad total de hosts

Primero, considere la cantidad total de hosts necesarios por toda la internetwork corporativa. Se debe usar un bloque de direcciones lo suficientemente amplio como para incluir todos los dispositivos en todas las redes corporativas. Esto incluye dispositivos de usuarios finales, servidores, dispositivos intermediarios e interfaces de routers. Considere el ejemplo de una internetwork corporativa que necesita incluir 800 hosts en sus cuatro ubicaciones.

Determine la cantidad y el tamaño de las redes

A continuación, considere la cantidad de redes y el tamaño de cada una requeridas de acuerdo con los grupos comunes de hosts. Se dividen las subredes de la red para superar problemas de ubicación, tamaño y control. Al diseñar el direccionamiento, se tienen en cuenta los factores para agrupar los hosts antes tratados:

Cada enlace WAN es una red. Se crean subredes para la WAN que interconecta diferentes ubicaciones geográficas. Al conectar diferentes ubicaciones, se usa un router para dar cuenta de las diferencias de hardware entre las LAN y la WAN.

• Agrupar basándonos en una ubicación geográfica común • Agrupar hosts usados para propósitos específicos • Agrupar basándonos en la propiedad

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Asignación de direcciones

Vea el Paso 3 en la figura. Ahora que se conoce la cantidad de redes y la cantidad de hosts para cada red, es necesario comenzar a asignar direcciones a partir del bloque general de direcciones. Este proceso comienza al asignar direcciones de red para ubicaciones de redes especiales. Se comienza por las ubicaciones que requieren la mayoría de los hosts y se continúa hasta los enlaces punto a punto. Este proceso asegura que se disponga de bloques de direcciones lo suficientemente amplios para incluir los hosts y las redes para estas ubicaciones.

Al hacer las divisiones y asignar las subredes disponibles, es necesario asegurarse de que haya direcciones del tamaño adecuado para mayores demandas. Además, se debe realizar una cuidadosa planificación para asegurar que los bloques de direcciones asignados a la subred no se superpongan.

06.calcular la cantidad de subredes y host por subred

La Cantidad de Subredes es igual a 2^n, donde "N" es el número de bits "robados" a la porción de Host, y la Cantidad de Hosts x Subred es igual a 2^m - 2, en donde "M" es el número de bits disponible en la porción de host y "-2" es debido a que toda subred debe tener una ip reservada para su ID de red y otra ip para su propia dirección de broadcast.

Aclaración

División en Sub-Redes. Ejemplos:

1. Ejemplo de Subneteo de IP CLASE B Dada la red Clase B 132.18.0.0/16 se nos pide que mediante subneteo obtengamos un mínimo de 50 subredes y 1000 hosts por subred. El subneteo se realizará en 3 pasos:

Paso 1: Adaptar la Máscara de Red por Defecto a la cantidad de Subredes. La máscara por defecto para la red 132.18.0.0 es 255.255.0.0. Usando la fórmula 2 − 2 N, donde N es la cantidad de bits que debe prestar a la porción de host, se adapta la máscara de red por defecto a la máscara de subred. En este caso particular 2^n >= 50, ya que se requieren crear 50 subredes. Este cálculo indica que se prestaran 6 bits (los más significativos) a la porción de host para hacer 50 subredes o más y que el total de subredes útiles va a ser de 64, es decir que van a quedar 14 para uso futuro. Entonces a la máscara Clase B por defecto se le agregan los 6 bits prestados, reemplazándolos por "1" y obtiene la máscara adaptada 255.255.252.0.

Paso 2: Obtener Cantidad de Hosts por Subred (2) Una vez que determina la máscara de subred, se trabajara con la dirección IP de la red. En este caso con la porción de host. El ejercicio solicita una cantidad específica de 1000 hosts por subred. Para verificar que sea posible obtenerlos con la nueva máscara, se utiliza la fórmula 2M − 2, donde M es el número de bits "0" disponibles en la porción de host y - 2 es debido a que la primer y última dirección IP de la subred no son utilizables por ser la dirección de la subred y broadcast respectivamente. 2^10 − 2 = 1022 Hosts por subred. Los 10 bits "0" de la porción de host, son los que más adelante se modifican según se vaya asignando los hosts a las subredes.

Paso 3: Obtener Rango de Subredes Para obtener las subredes se trabaja con la porción de red de la dirección IP de la red, más específicamente con la parte de la porción de red que se modifica en la máscara de red pero esta vez en la dirección IP.

Recuerde que a la máscara de red con anterioridad se le agregaron 6 bits en el tercer octeto, entonces van a tener que modificar esos mismos bits pero en la dirección IP de la red (fondo negro). Para obtener el rango de subredes (llamado también el “salto” que habrá entre las ip de subred) existen varios métodos. El método más sencillo para determinar el “salto” es restarle a 256 el número de la máscara de subred. En este caso sería: 256-252=4, entonces 4 va a ser el rango entre cada subred.

En grupos de trabajo, complete el cuadro del ejemplo, escribiendo únicamente las primeras 10 sub-redes del ejemplo.

07.division de redes por vslm

¿Qué es vlsm?

El vlsm Es el resultado del proceso por el cual se divide una red o subred en subredes más pequeñas cuyas máscaras son diferentes según se adaptan a las necesidades de hosts por subred

¿Para qué sirve el vlsm?

Esto es un párrafo listo para contener creatividad, experiencias e historias geniales.

Ahora, si se aplica vlsm a la subred anterior (la 192.168.1.0/26) y se toman "prestados" 4 bits de la porción de host tendríamos otras 16 subredes /30 (192.168.1.0/30, 192.168.1.4/30, 192.168.1.8/30, 192.168.1.12/30, 192.168.1.16/30 y así sucesivamente hasta la 192.168.1.60/30) cada una con un total de 4 direcciones totales pero solamente dos direcciones utilizables y no se genera desperdicio. Finalmente podemos tomar cualquiera de ellas, por ejemplo la 192.168.1.4/30 y aplicar las direcciones 192.168.1.5/30 y 192.168.1.6/30 a las interfaces de los routers.

El concepto básico de VLSM es muy simple: se toma una red y se divide en subredes fijas, luego se toma una de esas subredes y se vuelve a dividir, tomando bits "prestados" de la porción de hosts, ajustándose a la cantidad de hosts requeridos por cada segmento de nuestra red.

Por ejemplo si se toma la dirección de red 192.168.1.0/24 y se subdivide usando una máscara /26 tendremos 4 subredes (192.168.1.0/26, 192.168.1.64/26, 192.168.1.128/26 y 192.168.1.192/26). Suponga que se construye un enlace serie entre dos routers y tomamos para ello una de las subredes (la 192.168.1.0/26): con esta máscara de subred sin aplicar vlsm se desperdiciarían 60 direcciones utilizables (26-2=62 menos las 2 direcciones aplicadas a las interfaces de los routers dan 62 hosts, [64-2=62] una dirección para el nombre de la red o dirección de red y la otra para la dirección de difusión o broadcast).

Ejemplo de VLSM

Para 80 hosts necesitamos 7 bits (2^7=128, menos red y broadcas 126 hosts máx.), por lo tanto, el prefijo de subred del primer bloque sería /25 (8-7=1; 24+1=25) Tomando la subred cero, la primera dirección de subred sería 192.168.0.0/25, broadcast 192.168.0.127, entonces, el rango asignable sería .1 hasta .126.

Dada la red 192.168.0.0/24, desarrolle un esquema de direccionamiento que cumpla con los siguientes requerimientos. Use VLSM, es decir, optimice el espacio de direccionamiento tanto como sea posible.

1. Una subred de 20 hosts para ser asignada a la VLAN de Profesores 2. Una subred de 80 hosts para ser asignada a la VLAN de Estudiantes 3. Una subred de 20 hosts para ser asignada a la VLAN de Invitados 4. Tres subredes de 2 hosts para ser asignada a los enlaces entre enrutadores.

Para 20 hosts necesitamos 5 bits (2^5=32, es decir 30 hosts máx.). Prefijo: /27 (8-5=3, 24+3=27); ID de red: 192.168.0.128/27, broadcast 192.168.0.159. Rango asignable .129-.158. La siguiente subred es del mismo tamaño y el prefijo es el mismo. ID de red: 192.168.0.160/27, broadcast 192.168.0.191, rango .161-.190

Solución Ordenamos las subredes en orden decreciente: 80, 20, 20, 2, 2, 2.

El esquema resultado es:

Los enlaces entre enrutadores sólo necesitan 2 bits (2^2=4, es decir 2 hosts máx) por lo tanto el prefijo debe ser /30 (8-2=6, 24+6=30).

• ID de enlace 1: 192.168.0.192, ID de broadcast en enlace 1: 192.168.0.195, rango .193- .194. • ID enlace 2: 192.168.0.196/30, broadcast en enlace 2: 192.168.0.199, rango .197-.198. • ID enlace 3: 192.168.0.200/30, broadcast enlace 3: 192.168.0.203, rango: .201-.202.

08.sumarizacion de redes

Una de las técnicas utilizadas para optimizar los recursos en este tipo de situaciones es la sumarización o creación de superredes, también denominado supernetting. La creación de redes sumarizadas permite reducir considerablemente las entradas en la tabla de enrutamiento al resumir la información de direccionamiento de dos o más subredes en un solo bloque IP. La sumarización podría entenderse como el proceso inverso de creación de subredes, donde en ese caso se parte de una red inicial (ej: 192.168.100.0/24) y la dividimos en bloques de igual tamaño para crear las subredes. En la sumarización lo que se busca es unir todas las subredes en un único bloque original.

Los routers pueden llegar a manejar tablas de enrutamiento tan grandes (a veces varios miles o cientos de miles de rutas) que la complejidad de la administración de las mismas sumado a la carga y el consumo de recursos (memoria, CPU, ancho de banda, entre otros) sean elementos muy importantes con los cuales los ingenieros de redes deben lidiar para entregar un servicio eficiente, seguro y confiable en sus sistemas.

Sumarización de redes es un método que se suele emplear para reducir el número de entradas en la tabla de rutas del routers. Algunos protocolos de rutas (internos) como RIPv1 y RIPv2 automatizan este proceso. Visto de manera gráfica:

Como se muestra en la imagen, sumemos las redes 192.168.0.0/24, 192.168.1.0/24, 192.168.3.0/24 y 192.168.4.0/24

PRIMERO:

192.168.0.0/24 y 192.168.1.0/24 (donde termina una, comienza la otra) son consecutivas, por lo tanto

Como tenemos 23 bits iguales el resultado es 192.168.0.0/23

SEGUNDO:

192.168.3.0/24 y 192.168.4.0/24 también son consecutivas, pero acurre algo muy curioso:

Si colocamos 192.168.0.0/21 debido a que tenemos 21 bits iguales la sumarización cubrirá las siguientes redes:

Red | Host 192.168.00000| 001.00000000 192.168.00000| 001.00000000 192.168.00000| 010.00000000 192.168.00000| 011.00000000 192.168.00000| 100.00000000 192.168.00000| 101.00000000 192.168.00000| 110.00000000 192.168.00000| 111.00000000

Ejemplo 2:

Podemos agrupar las primeras 2 redes por ser contiguas y la red resultante no se solapa con las anteriores ni con las siguientes:

Como se puede apreciar en los ejemplos anteriores solo se pueden sumarizar bloques de direcciones IP contiguas. Si le colocan varias redes contiguas y no contiguas se deben agrupar las consecutivas primero, se sumarizan (siempre y cuando la superred resultante no posea masredes que las que se quieren representar) y las no contiguas se colocan igual.

10.0.0.0/24 y 10.0.1.0/24: Iguales | Diferentes 10.0.0000000| 0.00000000 10.0.0000000| 1.00000000 ——————————— Igual a: 10.0.0.0/23 La 10.0.4.0/24 y 10.0.7.0/24 no son consecutivas por lo tanto se quedan iguales.

Veamos: 10.0.0.0/24 10.0.1.0/24 10.0.4.0/24 10.0.7.0/24 10.0.8.0/23 10.0.10.0/23

Podemos agrupar las últimas 2 redes por ser contiguas y la red resultante no se solapa con las anteriores ni con las siguientes:

10.0.8.0/23 y 10.0.10.0/23 Iguales | Diferentes 10.0.000010 |00.00000000 10.0.000010 |10.00000000 ——————————– Igual a: 10.0.8.0/22

Al final las 6 rutas mencionadas anteriormente se pueden resumir en 4 rutas: 10.0.0.0/23, 10.0.4.0/24, 10.0.7.0/24 y 10.0.8.0/22. OJO: Sumarización solo se puede emplear cuando las redes sean contiguas; dicho en otras palabras donde termina una comienza la otra y NO permite SALTOS entre redes.

Gracias por su atención

¿Alguna pregunta?