El direccionamiento es una función crucial de los protocolos de capa de red. Permite la comunicación de datos entre hosts, sin importar si estos están en la misma red o en redes diferentes.

Capítulo 7: Asignación de direcciones IP

El direccionamiento es una función crucial de los protocolos de capa de red. Permite la comunicación de datos entre hosts, sin importar si estos están en la misma red o en redes diferentes. Tanto el protocolo de Internet versión 4 (IPv4) como el protocolo de Internet versión 6 (IPv6) proporcionan direccionamiento jerárquico para los paquetes que transportan datos.

El diseño, la implementación y la administración de un plan de asignación de direcciones IP eficaz asegura que las redes puedan operar de manera eficaz y eficiente.

En este capítulo, se examina detalladamente la estructura de las direcciones IP y su aplicación en la construcción y la puesta a prueba de redes y subredes IP.

Direcciones IPv4

El sistema binario es un sistema numérico que consiste en los números 0 y 1, denominados bits. En comparación, el sistema numérico decimal consiste en 10 dígitos, que incluyen los números 0 a 9.

Es importante que comprendamos el sistema binario, ya que los hosts, los servidores y los dispositivos de red usan el direccionamiento binario. Específicamente, usan direcciones IPv4 binarias, como se muestra en la figura 1, para identificarse entre sí.

Cada dirección consta de una cadena de 32 bits, divididos en cuatro secciones denominadas octetos. Cada octeto contiene 8 bits (o 1 byte) separados por un punto. Por ejemplo, a la PC1 de la ilustración se le asignó la dirección IPv4 11000000.10101000.00001010.00001010. La dirección de gateway predeterminado sería la de la interfaz Gigabit Ethernet del R1, 11000000.10101000.00001010.00000001.

El trabajo con números binarios puede ser desafiante. Para que esto resulte más fácil, las direcciones IPv4 suelen expresarse mediante una notación decimal punteada, como se muestra en la figura 2. A la PC1 se le asignó la dirección IPv4 192.168.10.10, y la dirección de gateway predeterminado es 192.168.10.1.

En la figura 3, se compara la dirección decimal punteada con la dirección binaria de 32 bits de la PC1.

Para tener una buena comprensión del direccionamiento de red, es necesario comprender el direccionamiento binario y obtener habilidades prácticas en la conversión entre direcciones IPv4 binarias y decimales punteadas.

En esta sección, se explica cómo convertir entre los sistemas de numeración de base dos y de base 10.

Notación de posición

Para aprender a convertir de sistema binario a decimal, es necesario entender la notación de posición. El término "notación de posición" significa que un dígito representa diferentes valores según la "posición" que el dígito ocupa en la secuencia de números. Ya conoce el sistema de numeración más común, el sistema de notación decimal (de base 10).

El sistema de notación de posición decimal funciona como se describe en la figura 1. Haga clic en los títulos de las filas para ver una descripción de cada una. Para usar el sistema de posición, una un número dado con su valor de posición. En el ejemplo de la figura 2, se muestra cómo se usa la notación de posición con el número decimal 1234.

En comparación, la notación de posición binaria funciona como se describe en la figura 3. Haga clic en los títulos de las filas para ver una descripción de cada una.

En el ejemplo de la figura 4, se muestra cómo el número binario 11000000 corresponde al número 192. Si el número binario fuera 10101000, el núConversión de sistema binario a decimal

Para convertir una dirección IPv4 binaria a su equivalente decimal punteada, divida la dirección IPv4 en cuatro octetos de 8 bits. A continuación, aplique el valor de posición binario al primer octeto del número binario y calcule según corresponda.

Por ejemplo, suponga que 11000000.10101000.00001011.00001010 es la dirección IPv4 binaria de un host. Para convertir la dirección de sistema binario a decimal, comience con el primer octeto, como se muestra en la figura 1. Introduzca el número binario de 8 bits en el valor de posición de la fila 1 y, después, calcule para producir el número decimal 192. Este número entra en el primer octeto de la notación decimal punteada.

A continuación, convierta el segundo octeto como se muestra en la figura 2. El valor decimal resultante es 168 y entra en el segundo octeto.

Convierta el tercer octeto como se muestra en la figura 4 y el cuarto octeto como se muestra en la figura 5, con lo que se completa la dirección IP y se obtiene 192.168.11.10.mero decimal correspondiente sería 168.

Conversión de sistema decimal a binario

También es necesario comprender cómo convertir una dirección IPv4 decimal punteada a una binaria. La tabla de valores de posición binarios es una herramienta útil. A continuación, se muestra cómo usar la tabla para convertir de sistema decimal a binario:

En la figura 1, se pregunta si el número decimal del octeto (n) es igual o superior al bit más significativo (128). Si no es así, introduzca un valor binario 0 en el valor de posición 128. Si es así, agregue un valor binario 1 al valor de posición 128 y reste 128 del número decimal.

En la figura 2, se pregunta si el resto (n) es igual o superior al siguiente bit más significativo (64). Si no es así, agregue un valor binario 0 al valor de posición 64, de lo contrario, agregue el valor binario 1 y reste 64 del número decimal.

En la figura 3, se pregunta si el resto (n) es igual o superior al siguiente bit más significativo (32). Si no es así, agregue un valor binario 0 al valor de posición 32, de lo contrario, agregue el valor binario 1 y reste 32 del número decimal.

En las figuras 4 a 8, continúe evaluando el número decimal hasta que se hayan introducido todos los valores de posición y se obtenga el valor binario equivalente.

Ejemplos de conversión de sistema decimal a binario

Para poder comprender el proceso, considere la dirección IP 192.168.11.10. Mediante el proceso explicado anteriormente, comience con la tabla de valores de posición binarios y el primer número decimal 192.

En la figura 1, se muestra cómo se compara el número 192 para ver si es igual o mayor que el bit de valor superior 128. Como 192 es mayor que 128, agregue un 1 al valor de posición de valor superior para que represente 128. A continuación, reste 128 de 192 para obtener un resto de 64. En la figura 2, se compara el valor 64 con el siguiente bit de valor superior 64. Como son iguales, agregue un 1 al siguiente valor de posición de valor superior. Introduzca un valor binario 0 en el resto de los valores de posición, como se muestra en la figura 3. El valor binario del primer octeto es 11000000.

El siguiente octeto es 168. En la figura 4, se compara 168 con el bit de valor superior 128. Como 168 es mayor que 128, agregue un 1 al valor de posición de valor superior. A continuación, reste 128 de 168 para obtener un resto de 40. En la figura 5, se compara el valor 40 con el siguiente bit de valor superior 64. Como 40 es menor, agregue un 0 al siguiente valor de posición de valor superior 64. En la figura 6, se compara el siguiente bit de valor superior 32. Como 40 es mayor que 32, agregue un 1 al valor de posición y reste 32 de 40 para obtener un resto de 8. Ocho coincide con un valor de posición específico. Por lo tanto, introduzca un 0 para el valor de posición de 16 y agregue un 1 al valor de posición de 8, como se muestra en la figura 7. Agregue un 0 a todos los valores de posición restantes. Como se muestra en la figura 8, el valor binario del tercer octeto es 10101000.

El tercer octeto es 11. Es posible omitir el proceso de resta con números decimales menores o más pequeños. Por ejemplo, en la figura 9, se muestra el número binario convertido. Observe que sería bastante fácil calcular este número sin tener que pasar por el proceso de resta (8 + 2 + 1 = 11). El valor binario del segundo octeto es 00001011.

El cuarto octeto es 10 (8 + 2). Como se muestra en la figura 10, el valor binario del cuarto octeto es 00001010.

La conversión de sistema binario a decimal puede parecer un desafío inicialmente, pero con la práctica resulta más fácil.

Porciones de red y de host

Es importante entender la notación binaria para determinar si dos hosts están en la misma red. Recuerde que una dirección IPv4 es una dirección jerárquica compuesta por una porción de red y una porción de host. Cuando se determina la porción de red en comparación con la porción de host, se debe observar la secuencia de 32 bits. Dentro de la secuencia de 32 bits, una porción de los bits identifica la red y una porción identifica el host, como se muestra en la ilustración.

Los bits dentro de la porción de red de la dirección deben ser idénticos para todos los dispositivos que residen en la misma red. Los bits dentro de la porción de host de la dirección deben ser únicos para identificar un host específico dentro de una red. Si dos hosts tienen el mismo patrón de bits en la porción de red especificada de la secuencia de 32 bits, esos dos hosts residen en la misma red.

¿Pero cómo saben los hosts qué porción de los 32 bits identifica la red y qué porción identifica el host? Esa es la función de la máscara de subred.

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