Direcciones IP: Conceptos Clave, Estructura y Clases

Entendiendo las Direcciones IP: Estructura y Funcionamiento

¿Qué es una Dirección IP?

Una dirección IP es una serie de 32 bits binarios (unos y ceros). Los 32 bits están agrupados en cuatro bytes de 8 bits llamados octetos. Cada octeto se representa como su valor decimal, separado por un punto decimal. Esto se conoce como notación decimal punteada. Cuando un host está configurado con una dirección IP, esta se introduce como un número decimal punteado, por ejemplo, 192.168.1.5. La dirección IP de 32 bits está definida con IP versión 4 (IPv4) y actualmente es la forma más común de direcciones IP en Internet.

Estructura Jerárquica: Red y Host

La dirección IP lógica de 32 bits tiene una composición jerárquica y consta de dos partes fundamentales: la parte de red y la parte de host. La primera parte identifica la red específica, mientras que la segunda parte identifica un host único dentro de esa red. Ambas partes son necesarias en una dirección IP.

Por ejemplo, si un host tiene la dirección IP 192.168.18.57, los primeros tres octetos (192.168.18) identifican la porción de red de la dirección, y el último octeto (57) identifica el host. Esto se denomina direccionamiento jerárquico, ya que la porción de red indica la red en la que se ubica cada dirección de host única. Gracias a esta estructura, los routers solo necesitan conocer la ruta hacia cada red, sin necesidad de saber la ubicación exacta de cada host individual.

El Papel de la Máscara de Subred

Cuando se configura un host IP, se le asigna una máscara de subred junto con su dirección IP. Al igual que la dirección IP, la máscara de subred tiene una longitud de 32 bits. Su función principal es identificar qué parte de la dirección IP corresponde a la red y qué parte corresponde al host.

La máscara de subred se compara con la dirección IP bit a bit, de izquierda a derecha. Los bits con valor 1 en la máscara representan la porción de red, mientras que los bits con valor 0 representan la porción de host. Cuando un host necesita enviar un paquete, compara su máscara de subred con su propia dirección IP y con la dirección IP de destino:

• Si los bits de la porción de red coinciden, significa que ambos hosts (origen y destino) están en la misma red, y el paquete puede enviarse directamente (localmente).
• Si los bits de red no coinciden, el host emisor envía el paquete a la interfaz del router local para que este lo reenvíe a la red de destino correspondiente.

Cálculo de Hosts por Red

Para determinar la cantidad de hosts que una red puede albergar, se utiliza la porción de host de la dirección IP. Específicamente, se eleva el número 2 a la potencia del número de bits disponibles para hosts. Por ejemplo, si hay 8 bits para hosts (como en una red Clase C típica), el cálculo sería 2⁸ = 256 direcciones posibles.

Sin embargo, a este número total debemos restarle 2 (256 - 2 = 254 hosts utilizables). La razón es la siguiente:

• La dirección donde todos los bits de la porción de host son 1 se reserva como la dirección de broadcast para esa red y no puede asignarse a un host específico.
• La dirección donde todos los bits de la porción de host son 0 se reserva para la identificación de la red (dirección de red) y tampoco puede asignarse a un host específico.

Clases de Direcciones IP

La dirección IP y la máscara de subred trabajan conjuntamente para determinar la porción de red y la porción de host. Históricamente, las direcciones IP se agruparon en 5 clases principales:

• Clase A, B y C: Direcciones comerciales asignadas a hosts.
• Clase D: Reservada para uso de multicast.
• Clase E: Reservada para uso experimental.

Direcciones Comerciales (Clase A, B, C)

Estas clases definen máscaras de subred por defecto y un tamaño de red/host predeterminado:

Clase C

• Estructura: Tres octetos para la red, un octeto para hosts.
• Máscara por defecto: 255.255.255.0 (24 bits de red).
• Uso típico: Redes pequeñas.

Clase B

• Estructura: Dos octetos para la red, dos octetos para hosts.
• Máscara por defecto: 255.255.0.0 (16 bits de red).
• Uso típico: Redes medianas.

Clase A

• Estructura: Un octeto para la red, tres octetos para hosts.
• Máscara por defecto: 255.0.0.0 (8 bits de red).
• Uso típico: Redes grandes.

Direcciones Reservadas (Clase D y E)

La Clase D se utiliza para direccionamiento multicast, permitiendo enviar información a un grupo de hosts interesados simultáneamente. La Clase E se reserva para fines experimentales y de investigación, no utilizándose en la Internet pública.