CEDEHP Profesor: Agustín Solís M. Direcciones IPv4

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Ramón Villanueva Ramírez
hace 6 años
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1 Direcciones IPv4 Una dirección IPv4 es una dirección de 32 bits que define única y universalmente la conexión de un dispositivo (por ejemplo, una computadora o un router) a Internet. Las direcciones IPv4 son únicas. Son únicas en el sentido de que cada dirección define una, y sólo una, conexión a Internet. Dos dispositivos de Internet no pueden tener nunca la misma dirección. usando algunas estrategias, se puede asignar una dirección a un dispositivo durante un período de tiempo y luego quitársela y asignarla a otro dispositivo. Por otro lado, si el dispositivo que funciona a nivel de red tiene m conexiones a Internet, necesita tener m direcciones. Las direcciones IPv4 son universales en el sentido de que el sistema de direccionamiento debe ser aceptado por cualquier computadora que quiera esta conectada a Internet. Espacio de direcciones Un protocolo como el IPv4 que define direcciones tiene un espacio de direcciones. Un espacio de direcciones es el número total de direcciones usadas por el protocolo. Si un protocolo usa N bits para definir una dirección, el espacio de direcciones es 2^N porque cada bit puede tener dos valores distintos (0 o 1) y N bits pueden tener 2^N valores. IPv4 usa direcciones de 32 bits, lo que significa que el espacio de direcciones es de 2^32 o (más de 4000 millones). Esto significa que, teóricamente, si no existen restricciones, se podrían conectar más de 4000 millones de dispositivos a Internet. Pronto veremos que el número real es mucho menor debido a las restricciones impuestas por las direcciones. Notaciones Hay dos notaciones dominantes para mostrar una dirección IPv4: notación binaria y notación punto-decimal. Notación binaria En la notación binaria, la dirección IPv4 se muestra como 32 bits. Cada octeto se denomina a menudo un byte. Por eso es frecuente oír que una dirección IPv4 es una dirección de 32 bits o una dirección de cuatro bytes. El siguiente ejemplo muestra una dirección IPv4 en notación binaria: Notación punto-decimal Para hacer las direcciones IPv4 más compactas y fáciles de leer, las direcciones de Internet se escriben habitualmente en forma decimal con un punto decimal separando los bytes. A continuación se muestra la notación punto-decimal de la dirección anterior: Pagina 1 de 5

2 La figura muestra una dirección IPv4 tanto en formato binario como en notación puntodecimal. Notar que debido a que cada byte (octeto) son ocho bits, cada número en la notación punto-decimal tiene un rango de valores entre 0 y 255. Direccionamiento con clases El direccionamiento IPv4, en sus orígenes, usa el concepto de clases. Esta arquitectura se denomina direccionamiento con clases. Aunque este esquema se está quedando obsoleto, lo tratamos brevemente aquí para mostrar las razones existentes detrás de el direccionamiento con clases. En el direccionamiento con clases, el espacio direcciones se divide en cinco clases: A, B, C, D y E. Cada clase ocupa una parte del espacio de direcciones. Se puede saber la clase de una dirección tanto en notación binara como en notación puntodecimal. Si la dirección es en notación binaria, los primeros bits no pueden decir inmediatamente la clase de dirección. Si la dirección es en notación punto-decimal, el primer byte define la clase. Ambos métodos se muestran en la siguiente figura: Pagina 2 de 5

Clases y bloques Un problema con el direccionamiento con clases es que cada clase se divide en un número fijo de bloques, cada uno de los cuáles tiene un tamaño fijo, como se muestra en la siguiente

3 Clases y bloques Un problema con el direccionamiento con clases es que cada clase se divide en un número fijo de bloques, cada uno de los cuáles tiene un tamaño fijo, como se muestra en la siguiente tabla: Número de bloques y tamaño de bloque en direccionamiento IPv4 con clases. Vamos a examinar la tabla. Anteriormente, cuando una organización pedía un bloque de direcciones, se le garantizaba uno de clase A, B o C. Las direcciones de clase A estaba reservadas para organizaciones grandes con un gran número de computadoras o enrutadores conectados. Las direcciones clase B estaban reservadas para organizaciones de tamaño medio con decenas de miles de computadoras o enrutadores conectados. Las direcciones clase C estaban diseñadas para organizaciones pequeñas con un número pequeño de computadoras o enrutadores conectados. Se puede ver el fallo en este diseño. Un bloque de direcciones clase A es demasiado grande para casi cualquier organización. Esto significa que la mayoría de las direcciones de clase A eran malgastadas y no se usaban. Un bloque de clase B sigue siendo muy grande, probablemente demasiado grande para muchas de las organizaciones que recibían un bloque de clase B. Un bloque de clase C es probablemente demasiado pequeño para muchas organizaciones. Las direcciones clase D estaban diseñadas para multienvío. Cada dirección de esta clase se usa para definir un grupo de computadoras en Internet. Las autoridades de Internet predijeron erróneamente que se necesitarían grupos. Esto no ocurrió nunca y aquí también se malgastaron muchas direcciones. Por último, las direcciones de clase E se reservaron para su uso futuro; sólo se usaron algunas pocas, lo que resultó en otro desperdicio de direcciones. Pagina 3 de 5

Identificador de red y de computadora (netid y hostid) En el direccionamiento con clases, una dirección IP de clase A, B o C se divide en netid y hostid.

4 Identificador de red y de computadora (netid y hostid) En el direccionamiento con clases, una dirección IP de clase A, B o C se divide en netid y hostid. Estas partes son de longitud variable, dependiendo de la clase de la dirección. La anterior figura muestra algunos bytes con netid y hostid. El netid está en color, el hostid está tramado. En la clase A, un byte define el netid y tres bytes define el hostid. En la clase B, dos bytes define el netid y dos bytes definen el hostid. En la clase C, tres bytes definen el identificador de red y 1 byte define el hostid. Máscara Aunque la longitud del identificador de red y de host (en bits) está predeterminada en el direccionamiento con clases, se puede usar una máscara (también llamada máscara por defecto), un número de 32 bits compuesto por 1s contiguos seguidos de 0s contiguos. Las máscaras de las clases A, B y C se muestran en la Tabla. Este concepto no se aplica a las clases D y E. La máscara nos puede ayudar a encontrar el netid y el hostid. Por ejemplo, la máscara para una dirección de clase A tiene ocho 1s, lo que significa que los primeros ocho bits de cualquier dirección de clase A definen el identificador de red; los restantes 24 bits definen el identificador del nodo. La última columna de la tabla muestra la máscara en forma /n, donde n puede ser 8, en direccionamiento con clases. Esta notación también se denomina notación barra o notación de enrutamiento entre dominios sin clase (CIDR, Classless Interdomain Routing). La notación se usa en direccionamiento sin clases, que veremos más tarde. Se presenta aquí porque también se puede aplicar al direccionamiento con clases. Subnetting (creación de subredes) Durante la era del direccionamiento con clases, se introdujo el subnetting. Si una organización recibía un gran bloque de direcciones clase A o B, podía dividir las direcciones en varios grupos contiguos y asignar cada grupo a redes más pequeñas (denominadas subredes) o, en casos raros, compartir parte de las direcciones con vecinos. La técnica de subnetting aumenta el número de 1s en la máscara. Pagina 4 de 5

5 Supernetting (creación de super redes) Llegó un momento en que la mayoría de las direcciones de clase A y B estaban agotadas; sin embargo, todavía habría una gran demanda para bloques de tamaño medio. El tamaño de un bloque de clase C con número máximo de 256 direcciones no satisfacía las necesidades de la mayoría de las organizaciones. Incluso una organización de tamaño medio necesitaba más direcciones. Una solución fue la técnica de supernetting. Con supernetting, una organización puede combinar varios bloques de clase C para crear un rango de direcciones más grande. En otras palabras, se combinan varias redes para crear una super red. Una organización que necesita 1000 direcciones puede recibir cuatro bloques contiguos de clase C. La organización puede usar estas direcciones para crear una super red. La técnica de supernetting reduce el número de uons en la máscara. Por ejemplo, si una organización recibe cuatro bloques de direcciones de clase C, la máscara cambía de /24 a /22. El direccionamiento sin clases elimina la necesidad de creación de super redes. Agotamiento de direcciones Los problemas en el direccionamiento con clases combinados con el rápido crecimiento de Internet llevaron al casi total agotamiento de las direcciones disponibles. Aún así, el número de dispositivos en Internet era mucho menor que el espacio de direcciones 2^32. Se han agotado las direcciones de clase A y B y un bloque de clase C es demasiado pequeño para la mayoría de organizaciones de tamaño mediano. Una solución que ha aliviado el problema es la idea de direccionamiento sin clases. Pagina 5 de 5

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