Direccionamiento de redes CCNA Cap. 6

Direcciones privadas
Los bloques de direcciones privadas son:
* 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (10.0.0.0 /8)
* 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (172.16.0.0 /12)
* 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (192.168.0.0 /16)

Los bloques de direcciones de espacio privadas, como se muestra en la
figura, se separa para utilizar en redes privadas. No necesariamente el uso
de estas direcciones debe ser exclusivo entre redes externas. Por lo
general, los hosts que no requieren acceso a Internet pueden utilizar las
direcciones privadas sin restricciones. Sin embargo, las redes internas aún
deben diseñar esquemas de direcciones de red para garantizar que los
hosts de las redes privadas utilicen direcciones IP que sean únicas dentro
de su entorno de networking.
Muchos hosts en diferentes redes pueden utilizar las mismas direcciones
de espacio privado. Los paquetes que utilizan estas direcciones como la
dirección de origen o de destino no deberían aparecer en la Internet
pública. El router o el dispositivo de firewall del perímetro de estas redes
privadas deben bloquear o convertir estas direcciones. Incluso si estos
paquetes fueran a hacerse camino hacia Internet, los routers no tendrían
rutas para enviarlos a la red privada correcta.

Traducción de direcciones de red
(NAT)
Con servicios para traducir las direcciones privadas a direcciones
públicas, los hosts en una red direccionada en forma privada pueden
tener acceso a recursos a través de Internet. Estos servicios, llamados
Traducción de dirección de red (NAT), pueden ser implementados en un
dispositivo en un extremo de la red privada.
NAT permite a los hosts de la red "pedir prestada" una dirección pública
para comunicarse con redes externas. A pesar de que existen algunas
limitaciones y problemas de rendimiento con NAT, los clientes de la
mayoría de las aplicaciones pueden acceder a los servicios de Internet sin
problemas evidentes.

Direcciones públicas
La amplia mayoría de las direcciones en el rango de host unicast IPv4 son
direcciones públicas. Estas direcciones están diseñadas para ser utilizadas
en los hosts de acceso público desde Internet. Aun dentro de estos
bloques de direcciones, existen muchas direcciones designadas para otros
fines específicos

Una de estas direcciones reservadas es la dirección IPv4 de loopback
127.0.0.1. La dirección de loopback es una dirección especial que los hosts
utilizan para dirigir el tráfico hacia ellos mismos. La dirección de
loopback crea un método de acceso directo para las aplicaciones y
servicios TCP/IP que se ejecutan en el mismo dispositivo para
comunicarse entre sí. Al utilizar la dirección de loopback en lugar de la
dirección host IPv4 asignada, dos servicios en el mismo host pueden
desviar las capas inferiores del stack de TCP/IP. También es posible hacer
ping a la dirección de loopback para probar la configuración de TCP/IP en
el host local.
A pesar de que sólo se usa la dirección única 127.0.0.1, se reservan las
direcciones 127.0.0.0 a 127.255.255.255. Cualquier dirección dentro de este
bloque producirá un loop back dentro del host local. Ni siquiera debe
aparecer ninguna dirección en ninguna red dentro de este bloque.
Loopback

Direcciones de enlace local
Las direcciones IPv4 del bloque de direcciones de 169.254.0.0 a 169.254.255.255
(169.254.0.0 /16) son designadas como direcciones de enlace local. El sistema
operativo puede asignar automáticamente estas direcciones al host local en
entornos donde no se dispone de una configuración IP. Éstas pueden usarse en
una pequeña red punto a punto o con un host que no podría obtener
automáticamente una dirección de un servidor de Dynamic Host Configuration
Protocol (Protocolo de configuración dinámica de host, DHCP).
La comunicación mediante direcciones de enlace local IPv4 sólo es adecuada para
comunicarse con otros dispositivos conectados a la misma red, como se muestra
en la figura.

Direccionamiento de IPv4 de
legado
Históricamente, la RFC1700 agrupaba rangos de unicast en tamaños
específicos llamados direcciones de clase A, de clase B y de clase C.
También definía a las direcciones de clase D (multicast) y de clase E
(experimental), anteriormente tratadas.
Las direcciones unicast de clases A, B y C definían redes de tamaños
específicos, así como bloques de direcciones específicos para estas redes,
como se muestra en la figura. Se asignó a una compañía u organización
todo un bloque de direcciones de clase A, clase B o clase C. Este uso de
espacio de dirección es denominado direccionamiento con clase.

Bloques de clase A
Se diseñó un bloque de direcciones de clase A para admitir redes
extremadamente grandes con más de 16 millones de direcciones host. Las
direcciones IPv4 de clase A usaban un prefijo /8 fijo, donde el primer
octeto indicaba la dirección de red. Los tres octetos restantes se usaban
para las direcciones host.
Para reservar espacio de direcciones para las clases de direcciones
restantes, todas las direcciones de clase A requerían que el bit más
significativo del octeto de orden superior fuera un cero. Esto significaba
que sólo había 128 redes de clase A posibles, de 0.0.0.0 /8 a 127.0.0.0
/8, antes de excluir los bloques de direcciones reservadas. A pesar de que
las direcciones de clase A reservaban la mitad del espacio de
direcciones, debido al límite de 128 redes, sólo podían ser asignadas a
aproximadamente 120 compañías u organizaciones.

Bloques de clase B
El espacio de direcciones de clase B fue diseñado para satisfacer las
necesidades de las redes de tamaño moderado a grande con más de
65.000 hosts. Una dirección IP de clase B usaba los dos octetos de
orden superior para indicar la dirección de red. Los dos octetos
restantes especificaban las direcciones host. Al igual que con la
clase A, debía reservarse espacio de direcciones para las clases de
direcciones restantes.
Con las direcciones de clase B, los dos bits más significativos del
octeto de orden superior eran 10. De esta forma, se restringía el
bloque de direcciones para la clase B a 128.0.0.0 /16 hasta
191.255.0.0 /16. La clase B tenía una asignación de direcciones un
tanto más eficiente que la clase A debido a que dividía
equitativamente el 25% del total del espacio de direcciones IPv4
entre aproximadamente 16.000 redes.

Bloques de clase C
El espacio de direcciones de clase C era la clase de direcciones antiguas más
comúnmente disponible. Este espacio de direcciones tenía el propósito de
proporcionar direcciones para redes pequeñas con un máximo de 254 hosts.
Los bloques de direcciones de clase C utilizaban el prefijo /24. Esto significaba que
una red de clase C usaba sólo el último octeto como direcciones host, con los tres
octetos de orden superior para indicar la dirección de red.
Los bloques de direcciones de clase C reservaban espacio de direcciones para la
clase D (multicast) y la clase E (experimental) mediante el uso de un valor fijo de
110 para los tres bits más significativos del octeto de orden superior. Esto restringió
el bloque de direcciones para la clase C de 192.0.0.0 /16 a 223.255.255.0 /16. A pesar
de que ocupaba sólo el 12.5% del total del espacio de direcciones IPv4, podía
suministrar direcciones a 2 millones de redes.

Limitaciones del sistema basado
en clases
No todos los requisitos de las organizaciones se ajustaban a una de estas tres
clases. La asignación con clase de espacio de direcciones a menudo desperdiciaba
muchas direcciones, lo cual agotaba la disponibilidad de direcciones IPv4. Por
ejemplo: una compañía con una red con 260 hosts necesitaría que se le otorgue
una dirección de clase B con más de 65.000 direcciones.
A pesar de que este sistema con clase no fue abandonado hasta finales de la
década del 90, es posible ver restos de estas redes en la actualidad. Por ejemplo: al
asignar una dirección IPv4 a una computadora, el sistema operativo examina la
dirección que se está asignando para determinar si es de clase A, clase B o clase C.
Luego, el sistema operativo adopta el prefijo utilizado por esa clase y realiza la
asignación de la máscara de subred adecuada.

Asignación de direcciones
 Planificación del direccionamiento de la red
Es necesario que la asignación del espacio de direcciones de la capa de red
dentro de la red corporativa esté bien diseñada. Los administradores de red
no deben seleccionar de forma aleatoria las direcciones utilizadas en sus
redes. Tampoco la asignación de direcciones dentro de la red debe ser
aleatoria.
La asignación de estas direcciones dentro de las redes debería ser planificada y
documentada a fin de:
* Evitar duplicación de direcciones.
* Proveer y controlar el acceso.
* Monitorear seguridad y rendimiento.

Una parte importante de la planificación de un esquema de direccionamiento IPv4 es decidir
cuándo utilizar direcciones privadas y dónde se deben aplicar.
Se debe tener en cuenta lo siguiente:
* ¿Habrá más dispositivos conectados a la red que direcciones públicas asignadas por el
ISP de la red?
* ¿Se necesitará acceder a los dispositivos desde fuera de la red local?
* Si los dispositivos a los que se pueden asignar direcciones privadas requieren acceso a
Internet, ¿está la red capacitada para proveer el servicio de Traducción de dirección de red
(NAT)?

Direccionamiento estático o dinámico para
dispositivos de usuario final
 Direcciones para dispositivos de usuario
En la mayoría de las redes de datos, la mayor población de hosts incluye
dispositivos finales como PC, teléfonos IP, impresoras y asistentes digitales
personales (PDA). Debido a que esta población representa la mayor cantidad de
dispositivos en una red, debe asignarse la mayor cantidad de direcciones a estos
hosts.
Las direcciones IP pueden asignarse de manera estática o dinámica.

Asignación estática de direcciones
Con una asignación estática, el administrador de red debe configurar manualmente la
información de red para un host, como se muestra en la figura. Como mínimo, esto
implica ingresar la dirección IP del host, la máscara de subred y el gateway por defecto.
Las direcciones estáticas tienen algunas ventajas en comparación con las direcciones
dinámicas. Por ejemplo, resultan útiles para impresoras, servidores y otros dispositivos
de red que deben ser accesibles a los clientes de la red. Si los hosts normalmente
acceden a un servidor en una dirección IP en particular, esto provocaría problemas si se
cambiara esa dirección. Además, la asignación estática de información de
direccionamiento puede proporcionar un mayor control de los recursos de red. Sin
embargo, puede llevar mucho tiempo ingresar la información en cada host.
Al utilizar direccionamiento IP estático, es necesario mantener una lista precisa de las
direcciones IP asignadas a cada dispositivo. Éstas son direcciones permanentes y
normalmente no vuelven a utilizarse.

Asignación dinámica de direcciones
Debido a los desafíos asociados con la administración de direcciones estáticas, los
dispositivos de usuarios finales a menudo poseen direcciones dinámicamente
asignadas, utilizando el Protocolo de configuración dinámica de host
(DHCP), como se muestra en la figura.
El DHCP permite la asignación automática de información de direccionamiento
como la dirección IP, la máscara de subred, el gateway por defecto y otra
información de configuración. La configuración del sevidor DHCP requiere que
un bloque de direcciones, llamado conjunto de direcciones, sea definido para ser
asignado a los clientes DHCP en una red.

DHCP es generalmente el método preferido para asignar direcciones IP a los hosts de
grandes redes, dado que reduce la carga para al personal de soporte de la red y prácticamente
elimina los errores de entrada.
Otro beneficio de DHCP es que no se asigna de manera permanente una dirección a un
host, sino que sólo se la "alquila" durante un tiempo. Si el host se apaga o se desconecta de la
red, la dirección regresa al pool para volver a utilizarse. Esta función es muy útil para los
usuarios móviles que entran y salen de la red.

Asignación de direcciones a otros
dispositivos
 Direcciones para servidores y periféricos
Cualquier recurso de red como un servidor o una impresora debe tener
una dirección IPv4 estática, como se muestra en la figura. Los hosts
clientes acceden a estos recursos utilizando las direcciones IPv4 de estos
dispositivos. Por lo tanto, son necesarias direcciones predecibles para
cada uno de estos servidores y periféricos.

Direcciones para dispositivos
intermediarios
Los dispositivos intermediarios también son un punto de concentración para el
tráfico de red. Casi todo el tráfico dentro redes o entre ellas pasa por alguna forma
de dispositivo intermediario. Por lo tanto, estos dispositivos de red ofrecen una
ubicación oportuna para la administración, el monitoreo y la seguridad de red.
A la mayoría de los dispositivos intermediarios se le asigna direcciones de Capa 3.
Ya sea para la administración del dispositivo o para su operación. Los dispositivos
como hubs, switches y puntos de acceso inalámbricos no requieren direcciones
IPv4 para funcionar como dispositivos intermediarios. Sin embargo, si es
necesario acceder a estos dispositivos como hosts para configurar, monitorear o
resolver problemas de funcionamiento de la red, éstos deben tener direcciones
asignadas.
Debido a que es necesario saber cómo comunicarse con dispositivos intermedios,
éstos deben tener direcciones predecibles. Por lo tanto, típicamente, las
direcciones se asignan manualmente. Además, las direcciones de estos
dispositivos deben estar en un rango diferente dentro del bloque de red que las
direcciones de dispositivos de usuario.

Routers y firewalls
A diferencia de otros dispositivos intermediarios mencionados, se asigna a los
dispositivos de router y firewall una dirección IPv4 para cada interfaz. Cada
interfaz se encuentra en una red diferente y funciona como gateway para los hosts
de esa red. Normalmente, la interfaz del router utiliza la dirección más baja o más
alta de la red.
Las interfaces de router y firewall son el punto de concentración del tráfico que
entra y sale de la red. Debido a que los hosts de cada red usan una interfaz de
dispositivo router o firewall como gateway para salir de la red, existe un flujo
abundante de paquetes en estas interfaces. Por lo tanto, estos dispositivos pueden
cumplir una función importante en la seguridad de red al filtrar los paquetes
según las direcciones IPv4 de origen y destino.

¿Quién asigna las diferentes
direcciones?
Una compañía u organización que desea acceder a la red mediante hosts desde Internet debe
tener un bloque de direcciones públicas asignado. El uso de estas direcciones públicas es
regulado y la compañía u organización debe tener un bloque de direcciones asignado. Esto es
lo que sucede con las direcciones IPv4, IPv6 y multicast.
Autoridad de números asignados a Internet (IANA) es un soporte maestro de direcciones IP.
Las direcciones IP multicast y las direcciones IPv6 se obtienen directamente de la IANA.
Hasta mediados de los años noventa, todo el espacio de direcciones IPv4 era directamente
administrado por la IANA. En ese entonces, se asignó el resto del espacio de direcciones IPv4
a otros diversos registros para que realicen la administración de áreas regionales o con
propósitos particulares. Estas compañías de registro se llaman Registros regionales de
Internet (RIR), como se muestra en la figura.

Proveedores de servicios de Internet
(ISP)
 El papel de ISP
La mayoría de las compañías u organizaciones obtiene sus bloques de direcciones
IPv4 de un ISP. Un ISP generalmente suministrará una pequeña cantidad de
direcciones IPv4 utilizables (6 ó 14) a sus clientes como parte de los servicios. Se
pueden obtener bloques mayores de direcciones de acuerdo con la justificación de
las necesidades y con un costo adicional por el servicio.
En cierto sentido, el ISP presta o alquila estas direcciones a la organización. Si se
elige cambiar la conectividad de Internet a otro ISP, el nuevo ISP suministrará
direcciones de los bloques de direcciones que ellos poseen, y el ISP anterior
devuelve los bloques prestados a su asignación para prestarlos nuevamente a otro
cliente.

Servicios ISP
Para tener acceso a los servicios de Internet, tenemos que conectar nuestra red de
datos a Internet usando un Proveedor de Servicios de Internet (ISP).
Los ISP poseen sus propios conjuntos de redes internas de datos para administrar
la conectividad a Internet y ofrecer servicios relacionados. Entre los servicios que
un ISP generalmente ofrece a sus clientes se encuentran los servicios
DNS, servicios de correo electrónico y un sitio Web. Dependiendo del nivel de
servicio requerido y disponible, los clientes usan diferentes niveles de un ISP.

ISP Tiers
Los ISP son designados por una jerarquía basada en su nivel de
conectividad a la backbone de Internet. Cada nivel inferior obtiene
conectividad al backbone por medio de la conexión a un ISP de nivel
superior, como se muestra en la figura.

Nivel 1
En la parte superior de la jerarquía de ISP están los ISP de nivel 1. Éstos son
grandes ISP a nivel nacional o internacional que se conectan directamente al
backbone de Internet. Los clientes de ISP de nivel 1 son ISP de menor nivel o
grandes compañías y organizaciones. Debido a que se encuentran en la cima de la
conectividad a Internet, ofrecen conexiones y servicios altamente confiables.
Entre las tecnologías utilizadas como apoyo de esta confiabilidad se encuentran
múltiples conexiones al backbone de Internet.
Las principales ventajas para los clientes de ISP de nivel 1 son la confiabilidad y la
velocidad. Debido a que estos clientes están a sólo una conexión de distancia de
Internet, hay menos oportunidades de que se produzcan fallas o cuellos de botella
en el tráfico. La desventaja para los clientes de ISP de nivel 1 es el costo elevado.

Nivel 2
Los ISP de nivel 2 adquieren su servicio de Internet de los ISP de nivel 1. Los ISP
de nivel 2 generalmente se centran en los clientes empresa. Los ISP de nivel 2
normalmente ofrecen más servicios que los ISP de los otros dos niveles. Estos ISP
de nivel 2 suelen tener recursos de TI para ofrecer sus propios servicios como
DNS, servidores de correo electrónico y servidores web. Otros servicios ofrecidos
por los ISP de nivel 2 pueden incluir desarrollo y mantenimiento de sitios web, e-
commerce/e-business y VoIP.
La principal desventaja de los ISP de nivel 2, comparados con los ISP de nivel 1, es
el acceso más lento a Internet. Como los IPS de Nivel 2 están al menos a una
conexión más lejos de la backbone de Internet, tienden a tener menor
confiabilidad que los IPS de Nivel 1.

Nivel 3
Los ISP de nivel 3 compran su servicio de Internet de los ISP de nivel 2. El objetivo
de estos ISP son los mercados minoristas y del hogar en una ubicación específica.
Típicamente, los clientes del nivel 3 no necesitan muchos de los servicios
requeridos por los clientes del nivel 2. Su necesidad principal es conectividad y
soporte.
Estos clientes a menudo tienen conocimiento escaso o nulo sobre computación o
redes. Los ISP de nivel 3 suelen incluir la conectividad a Internet como parte del
contrato de servicios de red y computación para los clientes. A pesar de que
pueden tener un menor ancho de banda y menos confiabilidad que los
proveedores de nivel 1 y 2, suelen ser buenas opciones para pequeñas y medianas
empresas.

Descripción de IPv6
A principios de los años noventa, el Grupo de trabajo de ingeniería de Internet
(IETF) centró su interés en el agotamiento de direcciones de red IPv4 y comenzó a
buscar un reemplazo para este protocolo. Esta actividad produjo el desarrollo de lo
que hoy se conoce como IPv6.
Crear mayores capacidades de direccionamiento fue la motivación inicial para el
desarrollo de este nuevo protocolo.
IPv6 no es meramente un nuevo protocolo de Capa 3: es un nuevo conjunto de
aplicaciones de protocolo Se han desarrollado nuevos protocolos en varias capas
del stack para admitir este nuevo protocolo. Hay un nuevo protocolo de
mensajería (ICMPv6) y nuevos protocolos de enrutamiento. Debido al mayor
tamaño del encabezado de IPv6, también repercute en la infraestructura de red
subyacente.

También se consideraron otros temas durante el desarrollo de IPv6, como:
* Manejo mejorado de paquetes
* Escalabilidad y longevidad mejoradas
* Mecanismos QoS (Calidad del Servicio)
* Seguridad integrada
Para proveer estas características, IPv6 ofrece:
* Direccionamiento jerárquico de 128 bits: para expandir las capacidades de
direccionamiento
* Simplificación del formato de encabezado: para mejorar el manejo de
paquetes
* Soporte mejorado para extensiones y opciones: para escabilidad/longevidad
mejoradas y manejo mejorado de paquetes
* Capacidad de rotulado de flujo: como mecanismos QoS
* Capacidades de autenticación y privacidad: para integrar la seguridad

Transición a IPv6
Como se puede ver en esta breve introducción, IPv6 ha sido diseñado con
escalabilidad para permitir años de crecimiento de la internetwork. Sin
embargo, IPv6 se está implementando lentamente y en redes selectas. Debido a
las mejores herramientas, tecnologías y administración de direcciones en los
últimos años, IPv4 todavía se utiliza ampliamente y probablemente permanezca
durante algún tiempo en el futuro. Sin embargo, IPv6 podrá eventualmente
reemplazar a IPv4 como protocolo de Internet dominante.

Máscara de subred: definición de las
porciones de red y host
Como se enseñó anteriormente, una dirección IPv4 tiene una porción de red y una
porción de host. Se hizo referencia a la duración del prefijo como la cantidad de
bits en la dirección que conforma la porción de red. El prefijo es una forma de
definir la porción de red para que los humanos la pueden leer. La red de datos
también debe tener esta porción de red de las direcciones definidas.
Para definir las porciones de red y de host de una dirección, los dispositivos usan
un patrón separado de 32 bits llamado máscara de subred, como se muestra en la
figura. La máscara de subred se expresa con el mismo formato decimal punteado
que la dirección IPv4. La máscara de subred se crea al colocar un 1 binario en cada
posición de bit que representa la porción de red y un 0 binario en cada posición de
bit que representa la porción de host.
El prefijo y la máscara de subred son diferentes formas de representar lo mismo, la
porción de red de una dirección.

Como se muestra en la figura, un prefijo /24 se expresa como máscara de
subred de esta forma 255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000). Los
bits restantes (orden inferior) de la máscara de subred son números
cero, que indican la dirección host dentro de la red.
La máscara de subred se configura en un host junto con la dirección IPv4
para definir la porción de red de esa dirección.

Por ejemplo: veamos el host 172.16.4.35/27:
dirección
172.16.20.35
10101100.00010000.00010100.00100011
máscara de subred
255.255.255.224
11111111.11111111.11111111.11100000
dirección de red
172.16.20.32
10101100.00010000.00010100.00100000
Como los bits de orden superior de las máscaras de subred son contiguos números 1, existe
solamente un número limitado de valores de subred dentro de un octeto. Sólo es necesario
ampliar un octeto si la división de red y host entra en dicho octeto. Por lo tanto, se usan
patrones de 8 bits limitados en las máscaras de subred.

 Estos patrones son:
00000000 = 0
10000000 = 128
11000000 = 192
11100000 = 224
11110000 = 240
11111000 = 248
11111100 = 252
11111110 = 254
11111111 = 255
Si la máscara de subred de un octeto está representada por 255, entonces todos los bits
equivalentes de ese octeto de la dirección son bits de red. De igual manera, si la máscara
de subred de un octeto está representada por 0, entonces todos los bits equivalentes de
ese octeto de la dirección son bits de host. En cada uno de estos casos, no es necesario
ampliar este octeto a binario para determinar las porciones de red y host.

Lógica AND. ¿Qué hay en nuestra red?
Dentro de los dispositivos de redes de datos, se aplica la lógica digital para
interpretar las direcciones. Cuando se crea o envía un paquete IPv4, la dirección
de red de destino debe obtenerse de la dirección de destino. Esto se hace por
medio de una lógica llamada AND.
Se aplica la lógica AND a la dirección host IPv4 y a su máscara de subred para
determinar la dirección de red a la cual se asocia el host. Cuando se aplica esta
lógica AND a la dirección y a la máscara de subred, el resultado que se produce es
la dirección de red.
AND es una de las tres operaciones binarias básicas utilizadas en la lógica digital.
Las otras dos son OR y NOT. Mientras que las tres se usan en redes de datos, AND
se usa para determinar la dirección de red. Por lo tanto, sólo se tratará aquí la
lógica AND.

La lógica AND es la comparación de dos bits que produce los siguientes
resultados:
1 AND 1 = 1
1 AND 0 = 0
0 AND 1 = 0
0 AND 0 = 0
El resultado de la aplicación de AND con 1 en cualquier caso produce un resultado
que es el bit original. Es decir, 0 AND 1 es 0 y 1 AND 1 es 1. En consecuencia, la
aplicación de AND con 0 en cualquier caso produce un 0.Estas propiedades de la
aplicación de AND se usan con la máscara de subred para "enmascarar" los bits de
host de una dirección IPv4. Se aplica la lógica AND a cada bit de la dirección con
el bit de máscara de subred correspondiente.

Los routers usan AND para determinar una ruta aceptable para un paquete
entrante. El router verifica la dirección de destino e intenta asociarla con un salto
siguiente. Cuando llega un paquete a un router, éste realiza el procedimiento de
aplicación de AND en la dirección IP de destino en el paquete entrante y con la
máscara de subred de las rutas posibles. De esta forma, se obtiene una dirección
de red que se compara con la ruta de la tabla de enrutamiento de la cual se usó la
máscara de subred.
Si los routers y dispositivos finales calculan estos procesos sin la intervención de
nadie, ¿por qué debemos aprender acerca de AND? Cuanto más comprendamos y
podamos predecir sobre el funcionamiento de una red, más equipados estaremos
para diseñar y administrar una.

La división en subredes permite crear múltiples redes lógicas de un solo
bloque de direcciones. Como usamos un router para conectar estas
redes, cada interfaz en un router debe tener un ID único de red. Cada nodo en
ese enlace está en la misma red.
Creamos las subredes utilizando uno o más de los bits del host como bits de la
red. Esto se hace ampliando la máscara para tomar prestado algunos de los
bits de la porción de host de la dirección, a fin de crear bits de red adicionales.
Cuanto más bits de host se usen, mayor será la cantidad de subredes que
puedan definirse. Para cada bit que se tomó prestado, se duplica la cantidad
de subredes disponibles. Por ejemplo: si se toma prestado 1 bit, es posible
definir 2 subredes. Si se toman prestados 2 bits, es posible tener 4 subredes.
Sin embargo, con cada bit que se toma prestado, se dispone de menos
direcciones host por subred.
El router A en la figura posee dos interfaces para interconectar dos redes.
Dado un bloque de direcciones 192.168.1.0 /24, se crearán dos subredes. Se
toma prestado un bit de la porción de host utilizando una máscara de subred
255.255.255.128, en lugar de la máscara original 255.255.255.0. El bit más
significativo del último octeto se usa para diferenciar dos subredes. Para una
de las subredes, este bit es "0" y para la otra subred, este bit es "1".

 Cantidad de Hosts:
Para calcular la cantidad de hosts, comience por examinar el último octeto.
Observe estas subredes:
Subred 0: 0 = 00000000
Subred 1: 64 = 01000000
Subred 2: 128 = 10000000
Subred 3: 192 = 11000000
Aplique la fórmula de cálculo de host.
2^6 - 2 = 62 hosts por subred
Observe la figura del esquema de direccionamiento para estas redes.
Desplegar medios visuales

 Seis subredes
Para incluir 6 redes, coloque la subred 192.168.1.0 /24 en bloques de direcciones mediante la fórmula:
2^3 = 8
Para obtener al menos 6 subredes, pida prestados tres bits de host. Una máscara de subred
255.255.255.224 proporciona los tres bits de red adicionales.
Cantidad de hosts
Para calcular la cantidad de hosts, comience por examinar el último octeto. Observe estas subredes.
0 = 00000000
32 = 00100000
64 = 01000000
96 = 01100000
128 = 10000000
160 = 10100000
192 = 11000000
224 = 11100000

Aplique la fórmula de cálculo de host:
2^5 - 2 = 30 hosts por subred.

División en subredes
División en redes del tamaño adecuado
 Cada red dentro de la internetwork de una empresa u organización
está diseñada para incluir una cantidad limitada de hosts.
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.
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.

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.
A pesar de que los hosts de una ubicación geográfica en común
típicamente comprenden un solo bloque de direcciones, puede ser
necesario realizar la división en subredes de este bloque para formar
redes adicionales en cada ubicación. Es necesario crear subredes en
diferentes ubicaciones que tengan hosts para las necesidades comunes
de los usuarios. También puede suceder que otros grupos de usuarios
requieran muchos recursos de red o que muchos usuarios requieran su
propia subred. Además, es posible tener subredes para hosts
especiales, como servidores. Es necesario tener en cuenta cada uno de
estos factores para determinar la cantidad de redes.
También se deben tener en cuenta las necesidades de propiedad
especiales de seguridad o administrativas que requieran redes
adicionales.
Una herramienta útil para este proceso de planificación de direcciones es
un diagrama de red. Un diagrama permite ver las redes y hacer una
cuenta más precisa.

Asignación de direcciones
 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.

Esta división adicional de las direcciones a menudo se llama división en subredes.
Al igual que con la división en subredes, es necesario planificar detenidamente la
asignación de direcciones de manera que se disponga de bloques de direcciones.
La creación de nuevas redes más pequeñas de un bloque de direcciones
determinado se hace ampliando la longitud del prefijo; es decir, agregando números
1 a la máscara de subred. De esta forma se asignan más bits a la porción de red de
la dirección para brindar más patrones para la nueva subred. Para cada bit que se
pide prestado, se duplica la cantidad de redes. Por ejemplo: si se usa 1 bit, existe la
posibilidad de dividir ese bloque en dos redes más pequeñas. Con un solo patrón de
bit podemos producir dos patrones únicos de bit, 1 y 0. Si pedimos prestados 2 bits
podemos proveer 4 patrones únicos para representar redes 00, 01, 10 y 11. Los 3
bits permitirían 8 bloques y así sucesivamente.
Número total de Hosts utilizables
Recuerde de la sección anterior que al dividir el rango de dirección en subredes
perdimos dos direcciones de host para cada red nueva. Éstas son la dirección de red
y la dirección de broadcast.
La fórmula para calcular el número de hosts en una red es:
Hosts utilizables = 2 n- 2
Donde n es el número de bits remanentes a ser utilizados por los hosts.

División en subredes
Subdivisión de una subred
La subdivisión en subredes, o el uso de una Máscara de subred de longitud variable (VLSM), fue diseñada
para maximizar la eficiencia del direccionamiento. Al identificar la cantidad total de hosts que utiliza la
división tradicional en subredes, se asigna la misma cantidad de direcciones para cada subred. Si todas las
subredes tuvieran los mismos requisitos en cuanto a la cantidad de hosts, estos bloques de direcciones de
tamaño fijo serían eficientes. Sin embargo, esto no es lo que suele suceder.
Por ejemplo: la topología en la Figura 1 muestra los requisitos de subred de siete subredes, una para cada
una de las cuatro LAN y una para cada una de las tres WAN. Con la dirección 192.168.20.0, es necesario
pedir prestados 3 bits de los bits del host en el último octeto para satisfacer los requisitos de subred de
siete subredes.
Estos bits son bits que se toman prestados al cambiar
la máscara de subred correspondiente por números
"1" para indicar que estos bits ahora se usan como
bits de red. Entonces, el último octeto de la máscara
se representa en binario con 11100000, que es 224.
La nueva máscara 255.255.255.224 se representa
mediante la notación /27 para representar un total de
27 bits para la máscara.

 Obtención de más subredes para menos hosts
Para crear estas subredes más pequeñas para los enlaces WAN, podemos
dividir esta subred en subredes más pequeñas. Para suministrar bloques de
direcciones para las WAN con dos direcciones cada una, se tomarán prestados
tres bits de host adicionales para usar como bits de red.
La topología en la figura 2 muestra un plan de direccionamiento que divide las
subredes 192.168.20.192 /27 en subredes más pequeñas para suministrar
direcciones para las WAN. De esta forma se reduce la cantidad de direcciones
por subred a un tamaño apropiado para las WAN. Con este direccionamiento, se
obtienen subredes 4, 5 y 7 disponibles para futuras redes, así como varias
subredes disponibles para las WAN.

 En la Figura , se considerará el direccionamiento desde otra perspectiva. Se
tendrá en cuenta la división en subredes de acuerdo con la cantidad de
hosts, incluso las interfaces de router y las conexiones WAN. Este escenario
posee los siguientes requisitos:
* AtlantaHQ 58 direcciones de host
* PerthHQ 26 direcciones de host
* SydneyHQ 10 direcciones de host
* CorpusHQ 10 direccciones de hos
* Enlaces WAN 2 direcciones de host
Al crear un esquema de direccionamiento adecuado, siempre se comienza con la
mayor demanda. En este caso, AtlantaHQ, con 58 usuarios, tiene la mayor
demanda. A partir de 192.168.15.0, se precisarán 6 bits de host para incluir la
demanda de 58 hosts; esto deja 2 bits adicionales para la porción de red.

 Asignar la LAN de AtlantaHQ
El primer paso muestra un gráfico de planificación de red. El segundo paso en la figura
muestra la entrada para AtlantaHQ. Esta entrada es el resultado del cálculo de una
subred a partir del bloque original 192.168.15.0 /24 a fin de incluir la LAN más grande, la
LAN AtlantaHQ con 58 hosts. Para realizar esta acción fue necesario pedir prestados 2
bits de host adicionales, para usar una máscara de bits /26.

 Asignación de la LAN PerthHQ
En el tercer paso, se observan los requisitos de la siguiente subred más grande. Ésta
es la LAN PerthHQ, que requiere 28 direcciones de host, incluida la interfaz de router.
Se debe comenzar con la siguiente dirección disponible 192.168.15.64 para crear un
bloque de direcciones para esta subred. Al pedir prestado otro bit, se pueden
satisfacer las necesidades de PerthHQ al tiempo que se limita el desperdicio de
direcciones. El bit tomado deja una máscara /27 con el siguiente intervalo de
direcciones:
192.168.15.64 /27 intervalo de direcciones de host 65 a 94

 Asignación de las LAN SydneyHQ y CorpusHQ
Los pasos cuatro y cinco proporcionan direccionamiento para las siguientes subredes
más grandes: Las LAN SydneyHQ y CorpusHQ. En estos dos pasos, cada LAN tiene
la misma necesidad de 10 direcciones host. Esta división en subredes requiere tomar
prestado otro bit, a fin de ampliar la máscara a /28. A partir de la dirección
192.168.15.96, se obtienen los siguientes bloques de direcciones:
Subred 0: 192.168.15.96 /28 rango de direcciones host de 97 a 110
Subred 1: 192.168.15.112 /28 rango de direcciones host de 113 a 126

 Asignación de las WAN
Los últimos tres pasos muestran la división en subredes para los enlaces WAN. Con
estos enlaces WAN punto a punto, sólo se necesitan dos direcciones. Con el objetivo
de satisfacer los requisitos, se toman 2 bits más para usar una máscara /30

Los resultados muestran en nuestro esquema de direccionamiento, usando
visualizaciones VLSM, una amplia gama de bloques de direcciones correctamente
asignados.
El uso de VLSM para asignar las direcciones permitió aplicar las guías de división en
subredes para agrupar hosts según:
* Agrupación basada en ubicación geográfica común
* Agrupación de hosts utilizados para propósitos específicos
* Agrupación basada en propiedad.
En nuestro ejemplo, basamos la agrupación en el número de hosts dentro de una
ubicación geográfica común.

Determinación de la dirección de red
 La actividad en la figura ofrece práctica para la determinación de direcciones de red. Se
presentarán máscaras y direcciones host aleatorias. Para cada par de máscaras y
direcciones host, deberá ingresar la dirección de red correcta. Luego, se mostrará si la
respuesta es correcta.

Cálculo de la cantidad de hosts
 La actividad en la figura ofrece práctica para determinar la cantidad máxima de
hosts para una red. Se presentarán máscaras y direcciones host aleatorias. Para
cada par de máscaras y direcciones host, deberá ingresar la cantidad máxima de
hosts para la red descrita. Luego, se mostrará si la respuesta es correcta.

Determinación de direcciones válidas para hosts
 La actividad en la figura ofrece práctica para determinar direcciones
hosts, de red y de broadcast para una red. Se presentarán máscaras y
direcciones host aleatorias. Para cada par de máscaras y direcciones
host, deberá ingresar direcciones hosts, de red y de broadcast. Luego, se
mostrará si la respuesta es correcta.

Asignar direcciones
 En esta actividad, se le suministrará un conjunto de direcciones y máscaras
para asignar una dirección, una máscara de subred y un gateway a un
host, a fin de permitirle comunicarse en una red.
Direccionamiento en una internetwork
 En esta actividad, se suministrará una topología y una lista de direcciones
IP posibles. El usuario asignará a las interfaces de un router la dirección IP
y la máscara de subred apropiadas que cumplan los requisitos del host de
cada red, dejando la menor cantidad posible de direcciones IP sin usar.

Prueba de la capa de Red
Ping - Prueba del stack local
 Ping es una utilidad para probar la conectividad IP entre hosts. Ping envía
solicitudes de respuestas desde una dirección host específica. Ping usa un
protocolo de capa 3 que forma parte del conjunto de aplicaciones TCP/IP llamado
Control Message Protocol (Protocolo de mensajes de control de Internet, ICMP).
Ping usa un datagrama de solicitud de eco ICMP.
Si el host en la dirección especificada recibe la solicitud de eco, éste responde con
un datagrama de respuesta de eco ICMP. En cada paquete enviado, el ping mide el
tiempo requerido para la respuesta.
A medida que se recibe cada respuesta, el ping muestra el tiempo entre el envío del
ping y la recepción de la respuesta. Ésta es una medida del rendimiento de la red.
Ping posee un valor de límite de tiempo de espera para la respuesta. Si no se
recibe una respuesta dentro de ese intervalo de tiempo, el ping abandona la
comunicación y proporciona un mensaje que indica que no se recibió una
respuesta.

Ping del loopback local
 Existen casos especiales de prueba y verificación para los cuales se puede usar el
ping. Un caso es la prueba de la configuración interna del IP en el host local. Para
hacer esta prueba, se realiza el ping de la dirección reservada especial del
loopback local (127.0.0.1).
 Una respuesta de 127.0.0.1 indica que el IP está correctamente instalado en el
host. Esta respuesta proviene de la capa de red. Sin embargo, esta respuesta no
indica que las direcciones, máscaras o los gateways estén correctamente
configurados. Tampoco indica nada acerca del estado de la capa inferior del stack
de red. Sencillamente, prueba la IP en la capa de red del protocolo IP. Si se
obtiene un mensaje de error, esto indica que el TCP/IP no funciona en el host.

Ping de gateway
Prueba de la conectividad de la LAN local
 Si el gateway u otro host responden, entonces los hosts locales pueden
comunicarse con éxito en la red local. Si el gateway no responde pero otro host sí
lo hace, esto podría indicar un problema con la interfaz del router que funciona
como gateway.
 También es posible utilizar el ping para probar la capacidad de comunicación del
host en la red local. Generalmente, esto se hace haciendo ping a la dirección IP del
gateway del host, como se muestra en la figura. Un ping en el gateway indica que
la interfaz del host y del router que funcionan como gateway funcionan en la red
local.

Ping de host remoto
Prueba de conectividad con una LAN remota
 También se puede utilizar el ping para probar la capacidad de comunicación del
host IP local en una internetwork. El host local puede hacer ping a un host que
funciona en una red remota, como se muestra en la figura.
 Si el ping se realiza con éxito, se habrá verificado la operación de una porción
amplia de la internetwork. Esto significa que se ha verificado la comunicación del
host en la red local, el funcionamiento del router que se usa como gateway y los
demás routers que puedan encontrarse en la ruta entre la red y la red del host
remoto.

Traceroute (tracert). Prueba de la ruta
 El ping se usa para indicar la conectividad entre dos hosts. Traceroute
(tracert) es una utilidad que permite observar la ruta entre estos hosts. El
rastreo genera una lista de saltos alcanzados con éxito a lo largo de la ruta.
 Esta lista puede suministrar información importante para la verificación y el
diagnóstico de fallas. Si los datos llegan a destino, entonces el rastreador
menciona la interfaz en cada router que aparece en el camino.
 Si los datos fallan en un salto durante el camino, se tiene la dirección del
último router que respondió al rastreo. Esto indica el lugar donde se
encuentra el problema o las restricciones de seguridad.

Tiempo de ida y vuelta (RTT)
 El uso de traceroute proporciona el tiempo de ida y vuelta (RTT) para cada salto a lo largo del
camino e indica si se produce una falla en la respuesta del salto. El tiempo de ida y vuelta
(RTT) es el tiempo que le lleva a un paquete llegar al host remoto y a la respuesta regresar del
host. Se usa un asterisco (*) para indicar la pérdida de un paquete.
 Esta información puede ser utilizada para ubicar un router problemático en el camino. Si
tenemos altos tiempos de respuesta o pérdidas de datos de un salto particular, ésta es una
indicación de que los recursos del router o sus conexiones pueden estar estresados.
Tiempo de vida (TTL)
 Traceroute hace uso de una función del campo Tiempo de vida (TTL) en el encabezado de
Capa 3 y Mensaje excedido en tiempo ICMP. El campo TTL se usa para limitar la cantidad de
saltos que un paquete puede cruzar. Cuando un paquete ingresa a un router, el campo TTL
disminuye en 1. Cuando el TTL llega a cero, el router no envía el paquete y éste es
descartado.

ICMPv4 - Protocolo que admite pruebas y mensajería
 ICMP es el protocolo de mensajería para el conjunto de aplicaciones TCP/IP. ICMP
proporciona mensajes de control y error y se usa mediante las utilidades ping y traceroute. A
pesar de que ICMP usa el soporte básico de IP como si fuera un protocolo ICMP de mayor
nivel, en realidad es una capa 3 separada del conjunto de aplicaciones TCP/IP.
 A pesar de que IPv4 no es un protocolo confiable, ofrece el envío de mensajes en caso de
determinados errores. Estos mensajes se envían mediante servicios del Control Messaging
Protocol (Protocolo de mensajes de control de Internet, ICMPv4). El objetivo de estos
mensajes es proporcionar respuestas acerca de temas relacionados con el procesamiento de
paquetes IP bajo determinadas condiciones, no es hacer que el IP sea confiable. Los
mensajes de ICMP no son obligatorios y a menudo no se permiten por razones de seguridad.
 Los mensajes ICMP que se pueden enviar incluyen:
* Confirmación de host
* Destino o servicio inalcanzable
* Tiempo excedido
* Redirección de ruta
* Disminución de velocidad en origen

Se puede usar el destino inalcanzable de ICMP para notificar a un host que el destino o
servicio es inalcanzable. Cuando un host o gateway recibe un paquete que no puede
enviar, puede enviar un paquete de destino inalcanzable de ICMP al host que origina el
paquete. El paquete de destino inalcanzable tendrá códigos que indican el motivo por el
cual el paquete no pudo ser enviado.
Entre los códigos de destino inalcanzable se encuentran:
0 = red inalcanzable
1 = host inalcanzable
2 = protocolo inalcanzable
3 = puerto inalcanzable
Los códigos 2 y 3 (protocolo inalcanzable y puerto inalcanzable) son utilizados por un host
final para indicar que el segmento TCP o el datagrama UDP en un paquete no pudo ser
enviado al servicio de capa superior.
Destino o servicio inalcanzable

Tiempo superado
 Un router utiliza un mensaje de tiempo superado de ICMP para indicar que no se puede
enviar un paquete debido a que el campo TTL del paquete ha expirado. Sin un router
recibe un paquete y dismimuye el campo TTL del paquete a cero, éste descarta el
paquete. El router también puede enviar un mensaje de tiempo superado de ICMP al
host de origen para informar al host el motivo por el que se descartó el paquete.
Redireccionamiento de ruta
 Un router puede usar un mensaje de redireccionamiento de ICMP para notificar a los
hosts de una red acerca de una mejor ruta disponible para un destino en particular. Es
posible que este mensaje sólo pueda usarse cuando el host de origen esté en la misma
red física que ambos gateways. SI un router recibe un paquete para el cual tiene una
ruta y para el próximo salto se conecta con la misma interfaz del paquete recibido, el
router puede enviar un mensaje de redireccionamiento de ICMP al host de origen. Este
mensaje informará al host de origen acerca del próximo salto en una ruta de la tabla de
enrutamiento.

Disminución de velocidad en origen
 El mensaje de disminución de velocidad en origen de ICMP puede usarse para
informar al origen que deje de enviar paquetes por un tiempo. Si un router no
posee suficiente espacio en búfer para recibir paquetes entrantes, un router
descartará los paquetes. SI debe hacerlo, también puede enviar un mensaje de
disminución de velocidad en origen de ICMP a los hosts de origen por cada
mensaje que descarta.
 Un host de destino también puede enviar un mensaje de disminución de velocidad
en origen si los datagramas llegan demasiado rápido para ser procesados.
 Cuando un host recibe un mensaje de disminución de velocidad en origen de
ICMP, lo informa a la capa de transporte. El host de origen puede utilizar el
mecanismo de control de flujo de TCP para adaptar la transmisión.

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