PDF de programación - Direccionamiento IP

Direccionamiento IP

(1ª parte)

Daniel Morató

Departamento de Automática y Computación

Area de Ingeniería Telemática
Universidad Pública de Navarra

[email protected]

Laboratorio de Programación de Redes

http://www.tlm.unavarra.es/asignaturas/lpr

IP
• Es un protocolo de nivel de red
• Nos va a permitir enviar paquetes entre redes diferentes
• Las redes pueden ser de tecnologías diferentes, la forma de
direccionar a los interfaces a nivel de enlace puede ser
diferente
IP ofrece un espacio de direcciones único para todos los
interfaces conectados a la red

•

• Las direcciones IP son números de 32 bits
• Además se organizan en grupos o redes de forma que sea
más sencillo para los encaminadores saber dónde (en qué
red) está conectada la máquina de cierta IP

22 Oct

Direccionamiento IP

1/30

1

Esquemas de direccionamiento IP
• Vamos a ver desde una perspectiva histórica cómo
ha evolucionado la forma de crear redes y
subredes IP

• Veremos:

Hoy

– Direccionamiento Classful
– Subnetting
– VLSM (Variable Length Subnet Masks)
– Supernetting
– CIDR (Classless InterDomain Routing)

• Hay que tener claro que la técnica actual empleada
es CIDR pero resultará útil entender los conceptos
uno a uno como se fueron creando

22 Oct

Direccionamiento IP

2/30

Direccionamiento Classful

• Originalmente Internet era la interconexión de una serie de

LANs

• Cada LAN tiene un router de acceso que la conecta con el
backbone de Internet (en sus comienzos, ARPANET) y así
con las otras redes

• A cada LAN se le asigna un rango de direcciones IP

LAN

LAN

LAN

LAN

22 Oct

Direccionamiento IP

3/30

2

Direccionamiento Classful

• Originalmente Internet era la interconexión de una serie de

LANs

• Cada LAN tiene un router de acceso que la conecta con el
backbone de Internet (en sus comienzos, ARPANET) y así
con las otras redes

• A cada LAN se le asigna un rango de direcciones IP

Backbone

LAN

LAN

LAN

22 Oct

Direccionamiento IP

4/30

Direccionamiento Classful

• Se pensó que podría haber redes de diferentes tamaños (respecto a número
de hosts conectados)
• Se crearon 3 tipos de redes: Clase A, Clase B y clase C
• En las direcciones de una red de clase A:

bit 0
0

Network ID

Host ID

bit 31

- El primer bit vale siempre 0 con lo que el primer byte puede ir de 0 a 127
- Junto con los siguientes 7 bits forman el identificador de la red o Network ID
- Los últimos 24 bits son el identificador del host o Host ID
- Algunas direcciones son especiales:

• La dirección de Host ID=0 es las dirección que hace referencia a toda la red
• La dirección de Host ID=“todo 1s en binario” es las dirección que hace referencia a todos los
hosts de la red (dirección de broadcast de red)

- Dentro de cada red hay 224=16.777.216, más de 16 millones de direcciones IP posibles con lo que
podríamos tener 224-2 hosts (la dirección de la red y la de broadcast no son válidas para hosts)
- Algunos identificadores de red están reservados y tienen un significado especial:

• El Network ID=0 hace referencia a “esta red”, la red en la que se esté
• El Network ID=10 está reservado para redes privadas
• El Network ID=127 está reservado para los interfaces de loopback

- Hay 27-3=125 posibles redes de clase A

22 Oct

Direccionamiento IP

5/30

3

Direccionamiento Classful

• Se penso que podría haber redes de diferentes tamaños (respecto a número
de hosts conectados)
• Se crearon 3 tipos de redes: Clase A, Clase B y clase C
• En las direcciones de una red de clase A:

bit 0
0

Network ID

Host ID

• En las direcciones de una red de clase B:

bit 0

bit 31

bit 31

10

Network ID

Host ID

- Los dos primeros bits valen siempre 10 con lo que el primer byte vale siempre entre 128 y 191
- Junto con los siguientes 14 bits forman el identificador de la red o Network ID
- Los últimos 16 bits son el identificador del host o Host ID
- Algunas direcciones son especiales:

• La dirección de Host ID=0 es las dirección que hace referencia a toda la red
• La dirección de Host ID=“todo 1s en binario” es las dirección de broadcast de la red

- Dentro de cada red hay 216-2=65.534 direcciones IP posibles para hosts
- Algunos identificadores de red están reservados y tienen un significado especial:

• El Network ID=169.254 se emplea cuando el host no obtiene configuración IP ni manual ni automática
• Los Network IDs desde 172.16 a 172.31 están reservados para redes privadas

- Hay 214-17=16.367 posibles redes de clase B

22 Oct

Direccionamiento IP

6/30

Direccionamiento Classful

• Se penso que podría haber redes de diferentes tamaños (respecto a número
de hosts conectados)
• Se crearon 3 tipos de redes: Clase A, Clase B y clase C
• En las direcciones de una red de clase A:

bit 0
0

Network ID

Host ID

• En las direcciones de una red de clase B:

bit 0

10

Network ID

Host ID

• En las direcciones de una red de clase C:

bit 0

bit 31

bit 31

bit 31

110

Network ID

Host ID

- Los tres primeros bits valen siempre 110 con lo que el primer byte vale siempre entre 192 y 223
- Junto con los siguientes 21 bits forman el identificador de la red o Network ID
- Los últimos 8 bits son el identificador del host o Host ID
- Algunas direcciones son especiales:

• La dirección de red (Host ID=0) y la de Broadcast (todo 1s)
- Dentro de cada red hay 28-2=254 direcciones IP posibles para hosts
- Algunos identificadores de red están reservados y tienen un significado especial:

• El Network ID=192.0.2 se llama la “TEST-NET”, se emplea en ejemplos de documentación y no en Internet
• Los Network IDs desde 192.168.0 a 192.168.255 están reservados para redes privadas
• Los Network IDs 192.18.0 y 192.19.255 están reservados para pruebas de prestaciones de equipos de red

- Hay 221-769=2.096.383 posibles redes de clase C

22 Oct

Direccionamiento IP

7/30

4

Direccionamiento Classful

• Y el resto de las direcciones?
• Existe lo que se llama la Clase D:

bit 0

1110

Grupo multicast

bit 31

- Se emplean para el Multicast IP
- Los cuatro primeros bits valen siempre 1110 con lo que el primer byte vale siempre entre 224 y 239
- Junto con los siguientes 28 bits forman el identificador de un Grupo Multicast

• Vale, pero y el resto?
• Existe lo que se llama la Clase E:

bit 0

1111

bit 31

- Están “reservadas para su futuro uso”
- Los cuatro primeros bits valen siempre 1111 con lo que el primer byte vale siempre al menos 240

• Hay una dirección IP más que es especial, la todo 1s: 255.255.255.255

- Se llama la dirección de “broadcast limitado”
- Hace referencia a todos los hosts de la red
- Paquetes a esa dirección destino nunca deben ser reenviados por los routers.

22 Oct

Direccionamiento IP

8/30

Direccionamiento Classful

¿Por qué así?

• Los routes emplean el Network ID para decidir por dónde deben

reenviar un paquete

• Cuando reciben un paquete deben averiguar rápidamente cuál es el

Network ID de la red a la que pertenece el destino

• Si el primer bit es un 0 entonces pertenece a una red de clase A y el

NetID son los primeros 8 bits

• Si el primer bit es un 1 pero el segundo un 0 entonces pertenece a una

red de clase B y el NetID son los primeros 16 bits

• Si los dos primeros bits son 1 pero el tercero es un 0 entonces

pertenece a una red de clas C y el NetID son los primeros 24 bits

• En la propia dirección IP está codificado el número de bits del NetID
• Son comprobaciones rápidas de realizar
• Cuanto menos tiempo emplee el router con cada paquete más paquetes

podrá procesar por segundo

22 Oct

Direccionamiento IP

9/30

5

Direccionamiento Classful

Ejemplos

• Describa las siguientes direcciones:

32.45.65.21
130.206.160.0
63.0.0.0
193.45.234.255
10.12.145.1
1.0.0.0
127.0.0.1
187.45.0.0
25.45.0.0

22 Oct

Direccionamiento IP

10/30

Direccionamiento Classful

Envío y reenvío de paquetes

• ¿Cómo actúan los hosts?:

- Tienen configurado:

• Su dirección IP
• La dirección IP que tiene el router de salida de su LAN en el interfaz
conectado a la misma
• Pueden averiguar el NetID de su LAN a partir de su IP

- Dada la IP del destino al que desean enviar un paquete :

• Calculan el NetID de la red a la que pertenece
• ¿Es el mismo que el de mi red?

- Sí: está en mi red, se lo envío directamente (a su MAC)
- No: está en otra red, se lo envío al router (a la MAC del router)

22 Oct

Direccionamiento IP

11/30

6

Direccionamiento Classful

Envío y reenvío de paquetes

• ¿Cómo actúan los routers?:

- Sin estado. Toman decisiones paquete a paquete.
- Tienen configurado:

• La dirección IP de cada uno de sus interfaces (cada interfaz está en una LAN y por lo
tanto tiene una IP de dentro de esa LAN)
• Una tabla de rutas que indica por dónde enviar el paquete según el destino del mismo

Red destino

Next-hop

Interfaz

- Si recibe un paquete que no es para ninguna de sus direcciones IP:

• Busca en la tabla si hay alguna fila que en el campo Red destino tenga esa dirección IP

- Sí: Es una ruta a ese host en concreto, lo envía según indica la fila
- No: Calcula el NetID de la red a la que pertenece esa IP y busca una ruta a esa red en la
tabla. ¿Encuentra una entrada?

- Sí: Es una ruta a esa red, lo envía según indica la fila
- No: Busca en la tabla una ruta por defecto. ¿Encuentra una?

- Sí: Lo envía según indica la fila
- No: No sabe cómo hacer llegar el paquete al destino. Lo descarta (lo tira)

22 Oct

Direccionamiento IP

12/30

Subnetting

• El esquema Classful ocasionaba ciertos problemas prácticos:

– Las redes pueden llegar a ser muy grandes
– Una red de clase A contiene direcciones para millones de hosts pero es difícil

que una tecnología de LAN soporte esa cifra de máquinas conectadas

– Podemos necesitar conectar dentro de la red con otro tipo de tecnología que

nos permita llegar mayores distancias

– Puede que el tráfico de broadcast a nivel de enlace sea demasiado abundante

y queramos reducir el tamaño de la red

LAN

LAN

LAN

22 Oct

Direccionamiento IP

13/30

7

Subnetting

• Emp