Introducción A Las Direcciones IP

Introducción a las direcciones IP

Una dirección IP es un número que identifica de manera única a cada host en una red IP. Las direcciones IP operan en la capa de red de la pila de protocolos TCP/P, por lo que son independientes de las direcciones MAC del nivel de enlace de datos que se encuentra más abajo, como por ejemplo las direcciones MAC de Ethernet.

Las direcciones IP son números binarios de 32 bits, lo que significa que en teoría, pueden existir en Internet al rededor de 4 mil millones de direcciones de host únicas. Podría pensarse que eso es suficiente, pero el TCP/IP tiene ciertas restricciones sobre como se distribuyen las direcciones IP. Estas restricciones limitan seriamente el número total de direcciones IP utilizables. Sin embargo, existen nuevas tecnologías para trabajar con direcciones IP que han ayudado a aliviar el problema de su escacés, y existe un nuevo estándar para utilizar direcciones IP de 128 bits (conocido como IPv6) que está ganando aceptación.

Redes y hosts

IP significa Protocolo de Internet (Internet Protocol en inglés), y su propósito principal es el permitir la comunicación entre redes. Como resultado de si propósito, una dirección IP de 32 bits consiste de 2 partes:

• El identificador de red (ID de la red o dirección de red) que identifica a la red en la que se encuentra una computadora host.

• El identificador del host (ID del host o dirección del host) que identifica a un dispositivo específico en la red indicada por el identificador de red.

La mayor parte de la complejidad al trabajar con direcciones IP tiene que ver con determinar que parte de la dirección IP completa de 32 bits es el ID de la red y que parte es el ID de host. La especificación original de IP utiliza una sintaxis llamada clases de red para determinar que parte de la dirección IP es el ID de la red y qué parte es el ID del host. Un sistema más nuevo conocido como direcciones IP sin clases (classless IP addresses), está reemplazando rápidamente al sistema basado en clases. Lucharás con ambos sistemas más adelante.

La notación decimal

Las direcciones IP se representan usualmente utilizando un formato conocido como notación decimal con puntos (dotted-decimal notation). En esta notación, cada grupo de ocho bits, conocido como un octeto, se representa por su equivalente decimal. Por ejemplo, considera la siguiente dirección IP:

11000000101010001000100000011100

Su equivalente utilizando la notación decimal con puntos es:

192.168.136.28

Aquí, el 192 representa los ocho primeros bits (11000000), 168 el siguiente grupo de ocho bits (10101000), 136 el tercer grupo de ocho bits (10001000), y 28 el último grupo de ocho bits (00011100). Este es el formato en el que usualmente verás representadas las direcciones IP.

Clasificación de las direcciones IP

Cuando los diseñadores originales del protocolo IP crearon el esquema de direccionamiento IP, podían haber asignado un número cualquiera de bits de dirección IP al ID de la red. El resto de los bits se utilizaría entonces para el ID del host. Por ejemplo, suponga que los diseñadores decidieran que la mitad de las direcciones (16 bits) se utilizarían para la dirección de red, entonces los restantes 16 bits se utilizarían para el ID del host. El resultado de tal esquema seria que el Internet podría tener un total de 65,536 redes, cada una de ellas podría tener 65,536 host.

En los primeros días del Internet, este esquema probablemente parecería varios órdenes de magnitud más grande de lo que alguna vez sería necesario. Sin embargo, los diseñadores del IP se dieron cuenta desde el inicio, que solo algunas redes tendrían decenas de miles de host. Supóngase que una red de 1,000 computadoras se une al Internet i se le asigna uno de estos hipotéticos ID de la red. Debido a que la red solo utiliza 1,000 de sus 65,536 direcciones de host, de desperdician más de 64,000 direcciones IP.

Como solución para este problema, se creó la idea de las clases de direcciones IP. El protocolo IP define cinco clases de direcciones diferentes: A, B, C, D y E. Las primeras tres clases, de la A a la C, utilizan porciones de tamaños diferentes de la dirección IP para el ID de la red y el ID del host. La clase D es para un tipo especial de dirección llamadodirección multicast. La clase E es una clase de direcciones experimental que no se utiliza.

Los primeros cuatro bits de la dirección IP se utilizan para determina a que clase particular pertenece una dirección, de la siguiente manera:

• Si el primer bit es cero, la dirección es una dirección Clase A.

• Si el primer bit es uno, y el segundo bit es cero, es una dirección Clase B.

• Si los dos primeros bits son uno y el tercero es cero, es una dirección Clase C.

• Si los tres primeros bits son uno y el cuarto es cero, es una dirección Clase D.

• Si los cuatro primeros bits son todos uno, entonces es una dirección Clase E.

Debido a que las direcciones de Clase D y E se reservan para propósitos especiales, nos concentraremos en las Clases A, B y C. La siguiente tabla es un resumen de los detalles de cada clase de direcciones.

Direcciones Clase A

Las direcciones Clase A están designadas para redes muy grandes. En una dirección Clase A, el primer octeto de la dirección es el ID de la red, y los tres octetos restantes son el ID del host. Debido a que solo se reservan ocho bits para el ID de la red, y los primer bit se utiliza para indicar que la dirección es una dirección Clase A, solamente pueden existir 126 redes clase A en todo el Internet. Sin embargo, cada red clase a puede albergar más de 16 millones de hosts.

Únicamente se han asignado cerca de 40 direcciones Clase A a compañías y organizaciones. El resto se encuentran reservadas para ser utilizadas por IANA (Internet Assigned Numbers Authority) o se encuentran asignadas a organizaciones que administran la asignación de direcciones IP para regiones geográficas como Europa, Asia y Latino América.

Direcciones Clase B

En una dirección Clase B, los dos primeros octetos de la dirección IP se utilizan como el ID de la red y el segundo par de octetos se utilizan como el ID del host. Así, una dirección Clase B se acerca a nuestro esquema hipotético de dividir las direcciones a la mitad, utilizando la mitad para el ID de la red y la otra mitad para el ID del host. No es idéntico a este esquema, sin embargo, debido a que los primeros dos bits del primer octeto deben ser 10, para indicar que la dirección es una dirección Clase B. Es por esto que existen un total de 16,384 redes Clase B. Todas las direcciones clase B se encuentran dentro del rango 128.x.y.z a 192.x.y.z. Cada dirección Clase B puede albergar más de 65,000 hosts.

El problema con las redes Clase B es que aunque son mucho más pequeñas que las redes Clase A, aun abarcan demasiados IDs de host. Muy pocas redes tienen decenas de miles de hosts. es por esto, que el asignar direcciones de red Case B llevar a un que gran porcentaje de las direcciones de host disponibles se desperdicien en organizaciones que no las necesitan.

Direcciones Clase C

En las direcciones Clase C, los primeros tres octetos se utilizan para el ID de la red y el cuarto octeto se utiliza para el ID del host. Con solo ocho bits para el ID del host, cada red Clase C alberga solamente 254 hosts. Sin embargo, con 24 bits para el ID de la red, menos tres bits que se utilizan para identificar la dirección como una dirección Clase C, los 21 bits de la dirección de red de una dirección Clase C permiten más de 2 millones de redes.

El problema con las redes Clase C es que son demasiado pequeñas. Aunque pocas organizaciones necesitan las decenas de miles de direcciones de host que una red Clase B proporciona, muchas organizaciones necesitan más que unos cuantos cientos de direcciones. La gran discrepancia entre las redes Clase B y las Clase C es lo que llevó al desarrollo de las subredes (subnetting), que se describe a continuación.

Uso de subredes

El uso de subredes es una técnica que permite a los administradores de red utilizar los 32 bits disponibles en una dirección IP de manera más eficiente al crear redes que no están limitadas a las escalas establecidas por las direcciones Clase A, B y C. Con el uso de subredes, es posible crear redes con límites más realistas en el número de hosts.

El uso de subredes proporciona un mecanismo flexible para designar que porción de una dirección IP representa el ID de la red y que porción representa el ID del host. Con las clases de direcciones IP estándar, solamente existen tres posibles tamaños para el ID de la red: 8 bits para las direcciones Clase A, 16 bits para las direcciones Clase B y 24 bits para las Clase

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