Redes IPv4

Esta semana he tenido que definir varias subredes en routers programables para delimitar la visibilidad entre los dispositivos dentro del marco de un proyecto de conectividad de IoT y varios puntos geográficos.

He tenido que repasar varios conceptos, sobre todo de subredes. Pero antes de nada comencemos por el principio, 👇

¿Qué es una dirección IP?

Es un número de 32 bits que identifica la dirección de un dispositivo conectado a una red.

Para que lo entiendas mejor, si hacemos una analogía de un dispositivo conectado en una red con tu casa, la dirección IP sería la dirección postal.

Los 32 bits se dividen en 4 grupos de bits o lo que es lo mismo en 4 bytes y se separan por puntos.

👉 01001111.11010000.10001100.10101111 👈

Transformando cada uno de esos bytes a su notación decimal obtenemos algo como 164.128.1.5, estoy seguro de que te suena.

Si quieres saber cómo hacer conversiones y operaciones en binario te dejo el siguiente artículo donde te lo cuento 👇

¿Qué es el sistema o código binario?

Entiende el lenguaje usado por computadores, smartphones...

¿Qué es el identificador de red?

La dirección IP se dividirá en dos grupos de bytes, el primer grupo será el identificador de red y el segundo el identificador de host.

El identificador de red etiquetará cuál es la red a la que pertenece la IP.

Por ejemplo, si el identificador de red es el primer byte, dejará como identificador de host los 3 últimos bytes.

127.128.1.5

¿Qué es el identificador de host?

El identificador de host hace referencia al dispositivo dentro de la red.

¿Qué es una clase IP?

Cuando veamos una dirección IP, ¿cómo identificaremos cuántos bytes corresponden al identificador de red y cuántos al identificador de host?

Los sabremos según la clase a la que pertenezca. Hay 5 clases de IP:

• Clase A; se usa en redes grandes. Tendrá un identificador de red de 1 byte.
• Clase B; se usa en redes medias. Tendrá un identificador de red de 2 bytes.
• Clase C; se usa en redes pequeñas. Tendrá un identificador de red 3 bytes.
• Clase D; se usan en redes Multicast
• Clase E; no se usa en producción, son redes experimentales

🚩 Hay que tener en cuenta que hablaremos de clases sólo para direcciones IP versión 4, ya que en el protocolo de las IP v6 no existirán.

¿Cómo podemos conocer la clase de una dirección IP?

Nos fijaremos en el valor decimal del primer byte.

• Si está entre 0 y 127 será Clase A
• Si está entre 128 y 191 será Clase B
• Si está entre 192 y 223 será Clase C
• Si está entre 224 y 239 será Clase D
• Si está entre 240 y 255 será Clase E

Por ejemplo, la dirección 196.100.24.5 será de Clase C porque su primer byte está entre 192 y 223.

Podemos definir la Clase de forma explícita de dos formas:

• Añadiendo al final de la dirección IP un slash y el número de bits que corresponden al identificador de red, usando el ejemplo de antes sería: 196.100.240.115/24
• O usando máscaras de redes, que se obtienen asignando 1 a todos los bits del identificador de red y asignando 0 al identificador de host. Por ejemplo, para la IP 10.0.0.0:

¿Qués son las subredes?

Las subredes son divisiones de redes más grandes.

Las subredes se usan para evitar las pérdidas de direcciones IP.

Me explico, si por ejemplo tenemos una red de Clase A y vamos a usar muy pocas direcciones IP y usamos la máscara por defecto (255.0.0.0), el resto de direcciones IP se pierden. Para evitarlo y así aprovechar mejor las direcciones se parte la red principal y varias subredes.

Lo que se hace para crear una subred es tomar prestados unos bits del primer byte del identificador de host, por ejemplo, si pedimos prestados los primeros 4 bits del identificador de host obtendríamos 👇

Al tomar prestados 4 bits del identificador de host obtendríamos un total de 2^4 = 16 subredes.

Como podemos deducir, es la máscara la que establece de forma explícita cuáles son los bits de red y de subred.

Veamos otro ejemplo, imagina que vamos a usar 7 dispositivos en una red de clase C, por ejemplo, 192.132.158.0.

Si usamos la máscara por defecto sería 255.255.255.0, con lo que estaríamos desperdiciando 2^8 (bits de host)=256 (direcciones IP disponibles dentro de la red) menos 7 (direcciones que necesito) un total de 249 direcciones IP 🤔

Para evitarlo vamos a crear unas subredes de la red 192.132.158.0, por ejemplo, tomo prestados los primeros 3 bits del byte de host de forma que los bits de red serán 8+8+8+3=27 bits y los de host 32-27=5 bits.

Con 3 bits prestados puedo crear 2^3=8 subredes.

Las 8 subredes que obtendremos serán:

• 192.132.158.0 (11000000.10000100.10011110.00000000)
• 192.132.158.32 (11000000.10000100.10011110.00100000)
• 192.132.158.64 (11000000.10000100.10011110.01000000)
• 192.132.158.96 (11000000.10000100.10011110.01100000)
• 192.132.158.128 (11000000.10000100.10011110.10000000)
• 192.132.158.160 (11000000.10000100.10011110.10100000)
• 192.132.158.192 (11000000.10000100.10011110.11000000)
• 192.132.158.224 (11000000.10000100.10011110.11100000)

Si quisiéramos las direcciones de host de la subred 192.132.158.224 serían:

1. 192.132.158.225 (11000000.10000100.10011110.11100001)
2. 192.132.158.226 (11000000.10000100.10011110.11100010)
3. 192.132.158.227 (11000000.10000100.10011110.11100100)
4. ...
5. La última dirección de host sería la 192.132.158.254 (11000000.10000100.10011110.11111110)

Pensarás que me he olvidado del 192.132.158.255, pero la última dirección de host se reserva como dirección de difusión o dirección de broadcast. Esta dirección se usa cuando se quiere enviar un mensaje a todos los dispositivos de una red, en lugar de ir enviando el mensaje a dispositivo por dispositivo.

Ejemplos para asimilar los conceptos

192.168.121.15/24

La primera información que podemos obtener es su máscara.

Como vemos nos están indicando de forma explícita (/24) que los bits de red serán los 24 primeros, entonces será la 255.255.255.0 que será una dirección de Clase C.

Ya podemos dividir la IP 192.168.121.15 en su dirección de red y en su dirección de host.

Lo siguiente que podemos obtener es la dirección de red que será 192.168.121.0, es decir sería la primera IP disponible de las direcciones de host.

Lo siguiente que podemos obtener es la primera dirección IP para un dispositivo, que sería 192.168.121.1, es decir, la primera IP de asignación a un dispositivo dentro de una red será la segunda dirección IP disponible de dirección de red.

Lo siguiente que obtendremos será La dirección de difusión o dirección de broadcast que será la última IP disponible de una red, en este caso será la 192.168.121.255.

Lo último que obtendremos será el máximo número de dispositivos que puede tener una red que lo obtenemos sabiendo que es de Clase C significa que existen 8 bits de host para la red lo que nos da un resultado de 2^8=256 direcciones IP disponibles. Sabemos que no podemos usar ni la primera dirección IP porque es la IP de la red ni la última porque es la dirección de broadcast, así que obtenemos un total de 256-2=254 IP disponibles para dispositivos.

Dicho de otra forma, el rango de direcciones IP disponibles para equipos sería 192.168.121.1-192.168.121.254] ambos inclusives.

50.50.50.130/27

Como vemos nos están indicando de forma explícita (/27) que los bits de red serán los 27 primeros, entonces pasado a binario la máscara de red sería:

11111111.11111111.11111111.11100000, siendo los primeros 27 bits la porción de red y los 32-27=5 últimos bits la porción de host.

Pasado a decimal obtenemos que la máscara de red para este equipo sería 255.255.255.224

Para el cálculo de la dirección de red y la dirección de broadcast te lo explico en la siguiente imagen 👇

El número de dispositivo que puedo obtener serán 2^5-2=30

El rango de equipos estará en la dirección de red más 1 es decir la 50.50.50.129 y la dirección de broadcast -1, es decir la 50.50.50.158

Hasta luego 🖖