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Dirección IPv4, componentes y clases de red

Bitácora de temas

Dirección IPv4, componentes y clases de red

En esencia, cada host que opera dentro de una red TCP/IP, requerirá una forma de identificarse de manera única y exclusiva, diferenciándose del resto de hosts existentes en un segmento de red.  Esta identificación es conocida, técnicamente, como Dirección IP.

Para el caso de la versión 4 del protocolo IP, esta identificación consiste en un conjunto de 32 bits que, con objeto de ser más amigable con el usuario final (e incluso, con los administradores de red), suele representarse como la agrupación de esos 32 bits en cuatro grupos de 8 bits.  Estos cuatro grupos de 8 bits reciben el nombre de octetos, según la notación “octeto W”, “octeto X”, “octeto Y” y “octeto Z”, respectivamente. A continuación, esos 8 bits, nuevamente con propósito de realizar una presentación amigable, son convertidos a su representación decimal.

Por ejemplo, en la figura siguiente, es posible observar que la dirección 192.168.126.11 (la cual podría ser configurada en cualquier equipo Windows, Linux, etc.), en realidad es la representación de 32 bits de acuerdo con la manera que se muestra en el extremo inferior.

 

IPv4, una identificación no secuencial.

Es importante comprender un concepto básico: cuando los diseñadores del protocolo TCP/IP crearon el concepto de dirección IP, no pensaron en que esta fuese una asignación secuencial, sino por el contrario, una asignación clasificada y organizada por medio de rangos o segmentos.

Esto quiere decir que, si la dirección IP fuese secuencial, funcionaría tal como un hotel de múltiples niveles, con habitaciones de tamaño variable entre niveles, en los cuales las habitaciones estuviesen numeradas como:

En esta organización secuencial, si a Ud. le fuese asignada la habitación 21, a menos que Ud. haya visitado previa y frecuentemente dicho hotel, probablemente le tocaría preguntar en qué nivel se encuentra dicha habitación o, en el peor de los casos, subir nivel por nivel a fin de verificar en cual es factible encontrar la habitación número 21.

Diferente caso sería con una numeración por rangos o segmentos para el mismo hotel, tal como se puede observar en la figura siguiente:

Note que, en este caso, al comprender que el hotel numera sus habitaciones en función del nivel (primer digito), en conjunto con un correlativo por nivel (segundo digito), será fácil determinar la ubicación de la habitación 73, la tercera del nivel 7, si esta le fuese asignada.

De esta misma manera, los creadores de TCP/IP pensaron en un método de clasificación para las direcciones IP que, en lugar de seguir una asignación secuencial, utilizase una asignación ordenada por rangos y bajo un esquema de agrupación lógica.

 

Componentes de una dirección IPv4.

El esquema o agrupación lógica, referidas en la sección anterior, son administradas mediante dos componentes establecidos, por diseño, para una dirección IPv4:

  • Componente 1: ID de Red, el cual permitirá identificar la red LAN (o segmento de red), sobre la cual se encuentra operando un equipo o Host especifico. Valga aclarar que, según la definición original de IPv4, esta red debería ser única y no utilizable más que en una sola red LAN a nivel mundial. En realidad, con la proliferación del uso de Internet, este principio fue ajustado a través de los conceptos de IP Privada e IP Pública.
  • Componente 2: ID de Host, el cual es utilizado para identificar a ese Host especifico, como parte de la red LAN.

Es decir, mientras el ID de Red permitirá determinar de manera clara la red LAN, entre todas las redes existentes, en que un equipo está operando; el ID de Host permite diferenciar a dicho equipo y distinguirlo de entre todos los demás equipos que están trabajando en la red.

Ahora bien, estos dos componentes residen, coexisten y forman parte de los 32 bits que conforman la dirección IP.  Es decir, en una dirección IPv4, un cierto número de bits (de los 32 totales), son tomados del principio de la dirección, para representar el ID de Red y, el resto de los bits, serán utilizados para representar el ID de Host (los 32 totales, menos los asignados al ID de Red).

Por ejemplo, en las redes caseras o de hogar, es común manejar el ID de Red, tomando los primeros 24 bits, dejando los últimos 8 bits para asociarlos al ID de Host.  La dirección IP presentada en la primera figura, suele estar asociada a esta configuración.

El punto crítico, siempre será: ¿Cómo distinguir o saber cuantos bits están siendo utilizados para ID de Red y cuantos bits están siendo utilizados para ID de Host?  La respuesta será, a través de la comprensión de la Máscara de subred.

La máscara de subred corresponde simplemente a una asociación, marca o bandera, que se hará en todos y cada uno de los 32 bits, marcando (o estableciendo un alias) de 1 para aquellos bits que representan el ID de Red y un 0 para aquellos bits que representan el ID de Host, tal como se observará en la figura siguiente:

Como se puede apreciar, en esta dirección IP se estarán utilizando 24 bits para el ID de Red, en tanto que se utilizarán los últimos 8 bits para el ID de Host. Esto es lo que se conocerá como la identificación y función principal de la máscara de subred.

Nótese que, aún para este elemento conocido como Máscara de subred, se mantendrá la agrupación de 8 bits, u octetos, para poder hacer su respectiva representación en notación decimal, lo cual nos resultará en los siguientes valores:

 

Clases de red para direcciones IPv4.

En manera general (dado que es posible encontrar información mucho más detallada), el principio de la máscara de subred permitió a los diseñadores de TCP/IP crear un modelo de “Grupos de red” o “Clases de red” que tuviesen, por definición, diferentes máscaras de subred ya establecidas.

  • Las redes Clase A, por definición, harán uso de una máscara de subred 255.0.0.0, al utilizar los primeros 8 bits para ID de Red y los restantes 24 bits para ID de Host.

  • Las redes Clase B, por definición, harán uso de una máscara de subred 255.255.0.0, al utilizar los primeros 16 bits para ID de Red y los restantes 16 bits para ID de Host.

  • Las redes Clase C, por definición, harán uso de una máscara de subred 255.255.255.0, al utilizar los primeros 24 bits para ID de Red y los restantes 8 bits para ID de Host.

Cabe resaltar dos elementos:

  • Sobre las funcionalidades, objetivos y propósitos de cada clase de Red, es necesario realizar una búsqueda más exhaustiva en otras fuentes.
  • El uso o empleo de estas máscaras de subred, establecidas por “definición”, es un aspecto recomendable pero opcional, un administrador de red podrá hacer otro tipo de definiciones o variaciones, según sea requerido o necesario; de igual manera, es recomendable buscar más información en otras fuentes.

 

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