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Direccionamiento:

Cada dispositivo de una red debe ser definido en forma exclusiva. En la capa de red es

necesario identificar los paquetes de la transmisin con las direcciones de origen y de destino de los

dos sistemas finales. Con IPv4, esto significa que cada paquete posee una direccin de origen de 32

bits y una direccin de destino de 32 bits en el encabezado de Capa 3.

Estas direcciones se usan en la red de datos como patrones binarios. Dentro de los dispositivos,

la lgica digital es aplicada para su interpretacin. Para quienes formamos parte de la red humana,

una serie de 32 bits es difcil de interpretar e incluso ms difcil de recordar. Por lo tanto,

representamos direcciones IPv4 utilizando el formato decimal punteada.

Punto Decimal:

Los patrones binarios que representan direcciones IPv4 son expresados con puntos decimales

separando cada byte del patrn binario, llamado octeto, con un punto. Se le llama octeto debido a

que cada nmero decimal representa un byte u 8 bits.

Por ejemplo: La direccin: 10101100000100000000010000010100

Es expresada en puntos decimales como: 172.16.4.20

Tenga en cuenta que los dispositivos usan la lgica binaria. El formato decimal punteado se

usa para que a las personas les resulte ms fcil utilizar y recordar direcciones.

Porciones de red y de host:

En cada direccin IPv4, alguna porcin de los bits de orden superior representa la direccin de

red. En la Capa 3, se define una red como un grupo de hosts con patrones de bits idnticos en la

porcin de direccin de red de sus direcciones.

A pesar de que los 32 bits definen la direccin host IPv4, existe una cantidad variable de bits

que conforman la porcin de host de la direccin. El nmero de bits usado en esta porcin del host

determina el nmero de hosts que podemos tener dentro de la red.

Conversin de Binario a Decimal:

Para comprender el funcionamiento de un dispositivo en una red, es necesario considerar las

direcciones y otros datos de la manera en que lo hace un dispositivo: en notacin binaria. Esto

significa que es necesario ser hbil en la conversin de binario en decimal.

Unidad Curricular: REDES DE

COMPUTADORAS

Trimestre 1 Trayecto 2 Ao 2013

Modulo: FUNDAMENTOS Y

COMPONENTES DE REDES

Cdigo: RCT226

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Los datos representados en el sistema binario pueden representar muchas formas diferentes de

datos en la red humana. Se hace referencia al sistema binario por estar relacionado con el

direccionamiento IPv4. Esto significa que vemos a cada byte (octeto) como nmero decimal en el

rango de 0 a 255.

Notacin de posicin:

El Aprendizaje de la notacin de posicin para convertir binario a decimal requiere una

comprensin de los fundamentos matemticos de un sistema de numeracin llamado notacin de

posicin. Notacin de posicin significa que un dgito representa diferentes valores segn la

posicin que ocupa. Ms especficamente, el valor que un dgito representa es el valor multiplicado

por la potencia de la base o raz representado por la posicin que el dgito ocupa. Algunos ejemplos

ayudarn a aclarar cmo funciona este sistema.

Para el nmero decimal 245, el valor que el 2 representa es 2*10^2 (2 multiplicado por 10

elevado a la segunda potencia). El 2 se encuentra en lo que comnmente llamamos la posicin

"100". Notacin de posicin se refiere a esta posicin como posicin base^2 porque la base o raz es

10 y la potencia es 2.

Usando la notacin de posicin en el sistema de numeracin con base 10, 245 representa:

245 = (2 * 10^2) + (4 * 10^1) + (5 * 10^0) o 245 = (2 * 100) + (4 * 10) + (5 * 1)

Sistema de numeracin binaria:

En el sistema de numeracin binaria la raz es 2. Por lo tanto, cada posicin representa

potencias incrementadas de 2. En nmeros binarios de 8 bits, las posiciones representan estas

cantidades:

2^7 2^6 2^5 2^4 2^3 2^2 2^1 2^0

128 64 32 16 8 4 2 1

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El sistema de numeracin de base 2 tiene solamente dos dgitos: 0 y 1.

Cuando se interpreta un byte como un nmero decimal, se obtiene la cantidad que esa posicin

representa si el dgito es 1 y no se obtiene la cantidad si el dgito es 0.

1 1 1 1 1 1 1 1

128 64 32 16 8 4 2 1

Un 1 en cada posicin significa que el valor para esa posicin se suma al total. sta es la suma

cuando hay un 1 en cada posicin de un octeto. El total es 255.

128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255

Un 0 en cada posicin indica que el valor para esa posicin no se suma al total. Un 0 en cada

posicin produce un total de 0.

0 0 0 0 0 0 0 0

128 64 32 16 8 4 2 1

0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 + 0 = 0

Tipos de Direcciones en una Red IPv4:

Dentro del rango de direcciones de cada red IPv4, existen tres tipos de direcciones:

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Direccin de red: la direccin en la que se hace referencia a la red.

Direccin de broadcast: una direccin especial utilizada para enviar datos a todos los hosts de

la red.

Direcciones host: las direcciones asignadas a los dispositivos finales de la red.

Direccin de red

La direccin de red es una manera estndar de hacer referencia a una red. Por ejemplo: se

podra hacer referencia a la red de la figura como "red 10.0.0.0". sta es una manera mucho ms

conveniente y descriptiva de referirse a la red que utilizando un trmino como "la primera red".

Todos los hosts de la red 10.0.0.0 tendrn los mismos bits de red.

Dentro del rango de direccin IPv4 de una red, la direccin ms baja se reserva para la

direccin de red. Esta direccin tiene un 0 para cada bit de host en la porcin de host de la

direccin.

Dentro del rango de direccin IPv4 de una red, la direccin ms baja se reserva para la

direccin de red. Esta direccin tiene un 0 para cada bit de host en la porcin de host de la

direccin.

Direccin de broadcast

La direccin de broadcast IPv4 es una direccin especial para cada red que permite la

comunicacin a todos los host en esa red. Para enviar datos a todos los hosts de una red, un host

puede enviar un solo paquete dirigido a la direccin de broadcast de la red.

La direccin de broadcast utiliza la direccin ms alta en el rango de la red. sta es la direccin

en la cual los bits de la porcin de host son todos 1. Para la red 10.0.0.0 con 24 bits de red, la

direccin de broadcast sera 10.0.0.255. A esta direccin se la conoce como broadcast dirigido.

Direcciones host

Cada dispositivo final requiere una direccin nica para enviar un paquete a dicho host. En las

direcciones IPv4, se asignan los valores entre la direccin de red y la direccin de broadcast a los

dispositivos en dicha red.

Prefijos de red

Una pregunta importante es: Cmo es posible saber cuntos bits representan la porcin de red

y cuntos bits representan la porcin de host? Al expresar una direccin de red IPv4, se agrega una

longitud de prefijo a la direccin de red. La longitud de prefijo es la cantidad de bits en la direccin

que conforma la porcin de red. Por ejemplo: en 172.16.4.0 /24, /24 es la longitud de prefijo e

indica que los primeros 24 bits son la direccin de red. Esto deja a los 8 bits restantes, el ltimo

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octeto, como la porcin de host. Se llama mscara de subred. La mscara de subred consta de 32

bits, al igual que la direccin, y utiliza unos y ceros para indicar cules bits de la direccin son bits

de red y cules bits son bits de host.

No siempre a las redes se le asigna un prefijo /24. El prefijo asignado puede variar de acuerdo

con la cantidad de hosts de la red. Tener un nmero de prefijo diferente cambia el rango de host y la

direccin de broadcast para cada red.

En el primer cuadro, se encuentra la representacin de la direccin de red. Con un prefijo de 25

bits, los ltimos 7 bits son bits de host. Para representar la direccin de red, todos estos bits de host

son "0". Esto hace que el ltimo octeto de la direccin sea 0. De esta forma, la direccin de red es

172.16.20.0 /25.

En el segundo cuadro, se observa el clculo de la direccin host ms baja. sta es siempre un

nmero mayor que la direccin de red. En este caso, el ltimo de los siete bits de host se convierte

en "1". Con el bit ms bajo en la direccin host establecido en 1, la direccin host ms baja es

172.16.20.1.

El tercer cuadro muestra el clculo de la direccin de broadcast de la red. Por lo tanto, los siete

bits de host utilizados en esta red son todos "1". A partir del clculo, se obtiene 127 en el ltimo

octeto. Esto produce una direccin de broadcast de 172.16.20.127.

El cuarto cuadro representa el clculo de la direccin host ms alta. La direccin host ms alta

de una red es siempre un nmero menor que la direccin de broadcast. Esto significa que el bit ms

bajo del host es un '0' y todos los otros bits '1'. Esto hace que la direccin host ms alta de la red sea

172.16.20.126.

Tipos de Comunicaciones: Unicast, Broadcast, Multicast

En una red IPv4, los hosts pueden comunicarse de tres maneras diferentes:

Unicast: el proceso por el cual se enva un paquete de un host a un host individual.

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Broadcast: el proceso por el cual se enva un paquete de un host a todos los hosts de la red.

Multicast: el proceso por el cual se enva un paquete de un host a un grupo seleccionado de

hosts.

Estos tres tipos de comunicacin se usan con diferentes objetivos en las redes de datos. En los

tres casos, se coloca la direccin IPv4 del host de origen en el encabezado del paquete como la

direccin de origen.

Trfico unicast

La comunicacin unicast se usa para una comunicacin normal de host a host, tanto en una red

de cliente/servidor como en una red punto a punto. Los paquetes unicast utilizan la direccin host

del dispositivo de destino como la direccin de destino y pueden enrutarse a travs de una

internetwork. Sin embargo, los paquetes broadcast y multicast usan direcciones especiales como la

direccin de destino. Al utilizar estas direcciones especiales, los broadcasts estn generalmente

restringidos a la red local. El mbito del trfico multicast tambin puede estar limitado a la red local

o enrutado a travs de una internetwork.

En una red IPv4, a la direccin unicast aplicada a un dispositivo final se le denomina direccin

de host. En la comunicacin unicast, las direcciones host asignadas a dos dispositivos finales se

usan como direcciones IPv4 de origen y de destino. Durante el proceso de encapsulacin, el host de

origen coloca su direccin IPv4 en el encabezado del paquete unicast como la direccin host de

origen y la direccin IPv4 del host de destino en el encabezado del paquete como la direccin de

destino. Es posible enviar la comunicacin utilizando un paquete unicast por medio de una

internetwork con las mismas direcciones.

Transmisin de broadcast

Dado que el trfico de broadcast se usa para enviar paquetes a todos los hosts de la red, un

paquete usa una direccin de broadcast especial. Cuando un host recibe un paquete con la direccin

de broadcast como destino, ste procesa el paquete como lo hara con un paquete con direccin

unicast.

La transmisin de broadcast se usa para ubicar servicios/dispositivos especiales para los cuales

no se conoce la direccin o cuando un host debe brindar informacin a todos los hosts de la red.

Algunos ejemplos para utilizar una transmisin de broadcast son:

Asignar direcciones de capa superior a direcciones de capa inferior

Solicitar una direccin

Intercambiar informacin de enrutamiento por medio de protocolos de enrutamiento

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Cuando un host necesita informacin enva una solicitud, llamada consulta, a la direccin de

broadcast. Todos los hosts de la red reciben y procesan esta consulta. Uno o ms hosts que poseen

la informacin solicitada respondern, tpicamente mediante unicast.

De forma similar, cuando un host necesita enviar informacin a los hosts de una red, ste crea

y enva un paquete de broadcast con la informacin.

A diferencia de unicast, donde los paquetes pueden ser enrutados por toda la internetwork, los

paquetes de broadcast normalmente estn restringidos a la red local. Esta restriccin depende de la

configuracin del router que bordea la red y del tipo de broadcast. Existen dos tipos de broadcasts:

broadcast dirigido y broadcast limitado.

Broadcast dirigido

Se enva un broadcast dirigido a todos los hosts en una red especfica. Este tipo de broadcast es

til para enviar un broadcast a todos los hosts de una red local. Por ejemplo: para que un host fuera

de la red se comunique con los hosts dentro de la red 172.16.4.0 /24, la direccin de destino del

paquete sera 172.16.4.255. Esto se muestra en la figura. Aunque los routers no envan broadcasts

dirigidos por defecto, se los puede configurar para que lo hagan.

Broadcast limitado

El broadcast limitado se usa para la comunicacin que est limitada a los hosts en la red local.

Estos paquetes usan una direccin IPv4 de destino 255.255.255.255. Los routers no envan estos

broadcasts. Los paquetes dirigidos a la direccin de broadcast limitada slo aparecern en la red

local. Por esta razn, tambin se hace referencia a una red IPv4 como un dominio de broadcast. Los

routers son disposittivos fronterizos para un dominio de broadcast.

A modo de ejemplo, un host dentro de la red 172.16.4.0 /24 transmitira a todos los hosts en su

red utilizando un paquete con una direccin de destino 255.255.255.255.

Transmisin de multicast

La transmisin de multicast est diseada para conservar el ancho de banda de la red IPv4. sta

reduce el trfico al permitir que un host enve un nico paquete a un conjunto seleccionado de hosts.

Para alcanzar hosts de destino mltiples mediante la comunicacin unicast, sera necesario que el

host de origen enve un paquete individual dirigido a cada host. Con multicast, el host de origen

puede enviar un nico paquete que llegue a miles de hosts de destino.

Algunos ejemplos de transmisin de multicast son:

Distribucin de audio y video

Intercambio de informacin de enrutamiento por medio de protocolos de enrutamiento

Distribucin de software

Suministro de noticias

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Clientes Multicast

Los hosts que desean recibir datos multicast especficos se denominan clientes multicast. Los

clientes multicast usan servicios iniciados por un programa cliente para subscribirse al grupo

multicast.

Cada grupo multicast est representado por una sola direccin IPv4 de destino multicast.

Cuando un host IPv4 se suscribe a un grupo multicast, el host procesa paquetes dirigidos a esta

direccin multicast y paquetes dirigidos a su direccin unicast exclusivamente asignada. Como se

puede ver, IPv4 ha apartado un bloque especial de direcciones desde 224.0.0.0 a 239.255.255.255

para direccionamiento de grupos multicast.

Rango de Direcciones IP reservadas

El rango de direcciones IPv4 es de 0.0.0.0 a 255.255.255.255, no todas estas direcciones

pueden usarse como direcciones host para la comunicacin unicast.

Direcciones experimentales:

Un importante bloque de direcciones reservado con objetivos especficos es el rango de

direcciones IPv4 experimentales de 240.0.0.0 a 255.255.255.254. Actualmente, estas direcciones se

mencionan como reservadas para uso futuro (RFC 3330). Esto sugiere que podran convertirse en

direcciones utilizables. En la actualidad, no es posible utilizarlas en redes IPv4. Sin embargo, estas

direcciones podran utilizarse con fines de investigacin o experimentacin.

Direcciones multicast:

Otro bloque importante de direcciones reservado con objetivos especficos es el rango de

direcciones IPv4 multicast de 224.0.0.0 a 239.255.255.255. Adems, el rango de direcciones

multicast se subdivide en diferentes tipos de direcciones: direcciones de enlace locales reservadas y

direcciones agrupadas globalmente. Un tipo adicional de direccin multicast son las direcciones

agrupadas administrativamente, tambin llamadas direcciones de alcance limitado.

Las direcciones IPv4 multicast de 224.0.0.0 a 224.0.0.255 son direcciones reservadas de enlace

local. Estas direcciones se utilizarn con grupos multicast en una red local. Un uso comn de

direcciones de enlace local reservadas se da en los protocolos de enrutamiento usando transmisin

multicast para intercambiar informacin de enrutamiento.

Las direcciones de alcance global son de 224.0.1.0 a 238.255.255.255. Se las puede usar para

transmitir datos en Internet mediante multicast. Por ejemplo: 224.0.1.1 ha sido reservada para el

Protocolo de hora de red (NTP) para sincronizar los relojes con la hora del da de los dispositivos de

la red.

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Direcciones host:

Despus de explicar los rangos reservados para las direcciones experimentales y las

direcciones multicast, queda el rango de direcciones de 0.0.0.0 a 223.255.255.255 que podra usarse

con hosts IPv4. Sin embargo, dentro de este rango existen muchas direcciones que ya estn

reservadas con objetivos especficos.

Direcciones Pblicas y Privadas:

Aunque la mayora de las direcciones IPv4 de host son direcciones pblicas designadas para

uso en redes a las que se accede desde Internet, existen bloques de direcciones que se utilizan en

redes que requieren o no acceso limitado a Internet. A estas direcciones se las denomina direcciones

privadas.

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, 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 an deben disear esquemas de direcciones de red

para garantizar que los hosts de las redes privadas utilicen direcciones IP que sean nicas 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 direccin de origen o de destino no deberan

aparecer en la Internet pblica. El router o el dispositivo de firewall del permetro de estas redes

privadas deben bloquear o convertir estas direcciones. Incluso si estos paquetes fueran a hacerse

camino hacia Internet, los routers no tendran rutas para enviarlos a la red privada correcta.

Traduccin de direcciones de red (NAT):

Con servicios para traducir las direcciones privadas a direcciones pblicas, los hosts en una red

direccionada en forma privada pueden tener acceso a recursos a travs de Internet. Estos servicios,

llamados Traduccin de direccin 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 direccin pblica para comunicarse con

redes externas. A pesar de que existen algunas limitaciones y problemas de rendimiento con NAT,

los clientes de la mayora de las aplicaciones pueden acceder a los servicios de Internet sin

problemas evidentes.

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Direcciones pblicas

La amplia mayora de las direcciones en el rango de host unicast IPv4 son direcciones pblicas.

Estas direcciones estn diseadas para ser utilizadas en los hosts de acceso pblico desde Internet.

Aun dentro de estos bloques de direcciones, existen muchas direcciones designadas para otros fines

especficos.

Clases de direcciones IP:

En esta arquitectura hay tres clases de direcciones IP que una organizacin puede recibir de

parte de la Autoridad de nmeros asignados a Internet (IANA): clase A, clase B y clase C.

En una red de clase A, se asigna el primer octeto para identificar la red, reservando los tres ltimos octetos (24 bits) para que sean asignados a los hosts, de modo que la cantidad mxima

de hosts es 224

- 2 (se excluyen la direccin reservada para broadcast (ltimos octetos en 255) y

de red (ltimos octetos en 0)), es decir, 16.777.214 hosts.

En una red de clase B, se asignan los dos primeros octetos para identificar la red, reservando los dos octetos finales (16 bits) para que sean asignados a los hosts, de modo que la cantidad

mxima de hosts es 216

- 2, o 65.534 hosts.

En una red de clase C, se asignan los tres primeros octetos para identificar la red, reservando el octeto final (8 bits) para que sea asignado a los hosts, de modo que la cantidad mxima de hosts

es 28 - 2, 254 hosts.

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Clase Rango N de

Redes

N de Host Por

Red Mscara de Red Broadcast ID

A 1.0.0.0 - 126.255.255.255 126 16.777.214 255.0.0.0 x.255.255.255

B 128.0.0.0 -

191.255.255.255 16.384 65.534 255.255.0.0 x.x.255.255

C 192.0.0.0 -

223.255.255.255 2.097.152 254 255.255.255.0 x.x.x.255

(D) 224.0.0.0 -

239.255.255.255

(E) 240.0.0.0 -

255.255.255.255

La direccin 0.0.0.0 es reservada por la IANA para identificacin local.

La direccin que tiene los bits de host iguales a cero sirve para definir la red en la que se ubica. Se denomina direccin de red.

La direccin que tiene los bits correspondientes a host iguales a 255, sirve para enviar paquetes a todos los hosts de la red en la que se ubica. Se denomina direccin de broadcast.

Las direcciones 127.x.x.x se reservan para designar la propia mquina. Se denomina direccin de bucle local o loopback.

Direccionamiento sin clase:

El sistema que utilizamos actualmente se denomina direccionamiento sin clase. Con el sistema

classless, se asignan los bloques de direcciones adecuados para la cantidad de hosts a las compaas

u organizaciones sin tener en cuenta la clase de unicast.

Mascara de Subred:

Una direccin IPv4 tiene una porcin de red y una porcin de host. El prefijo es una forma de

definir la porcin de red para que los humanos la puedan leer. La red de datos tambin debe tener

esta porcin de red de las direcciones definidas.

Para definir las porciones de red y de host de una direccin, los dispositivos usan un patrn

separado de 32 bits llamado mscara de subred. La mscara de subred se expresa con el mismo

formato decimal punteado que la direccin IPv4. La mscara de subred se crea al colocar un 1

binario en cada posicin de bit que representa la porcin de red y un 0 binario en cada posicin de

bit que representa la porcin de host.

El prefijo y la mscara de subred son diferentes formas de representar lo mismo, la porcin de

red de una direccin.

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Un prefijo /24 se expresa como mscara de subred de esta forma 255.255.255.0

(11111111.11111111.11111111.00000000). Los bits restantes (orden inferior) de la mscara de

subred son nmeros cero, que indican la direccin host dentro de la red.

La mscara de subred se configura en un host junto con la direccin IPv4 para definir la

porcin de red de esa direccin.

Por ejemplo: veamos el host 172.16.4.35/27:

Direccin: 172.16.20.35 10101100.00010000.00010100.00100011

Mscara de subred: 255.255.255.224 11111111.11111111.11111111.11100000

Direccin de red: 172.16.20.32 10101100.00010000.00010100.00100000

Como los bits de orden superior de las mscaras de subred son contiguos nmeros 1, existe

solamente un nmero limitado de valores de subred dentro de un octeto. Slo es necesario ampliar

un octeto si la divisin de red y host entra en dicho octeto. Por lo tanto, se usan patrones de 8 bits

limitados en las mscaras de subred.

Estos patrones son:

00000000 = 0

10000000 = 128

11000000 = 192

11100000 = 224

11110000 = 240

11111000 = 248

11111100 = 252

Si la mscara de subred de un octeto est representada por 255, entonces todos los bits

equivalentes de ese octeto de la direccin son bits de red. De igual manera, si la mscara de subred

de un octeto est representada por 0, entonces todos los bits equivalentes de ese octeto de la

direccin 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.

Dentro de los dispositivos de redes de datos, se aplica la lgica digital para interpretar las

direcciones. Cuando se crea o enva un paquete IPv4, la direccin de red de destino debe obtenerse

de la direccin de destino. Esto se hace por medio de una lgica llamada AND.

Se aplica la lgica AND a la direccin host IPv4 y a su mscara de subred para determinar la

direccin de red a la cual se asocia el host. Cuando se aplica esta lgica AND a la direccin y a la

mscara de subred, el resultado que se produce es la direccin de red.

Operacin AND

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AND es una de las tres operaciones binarias bsicas utilizadas en la lgica digital. Las otras

dos son OR y NOT. Mientras que las tres se usan en redes de datos, AND se usa para determinar la

direccin de red. Por lo tanto, slo se tratar aqu la lgica AND. La lgica AND es la comparacin

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 aplicacin 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 aplicacin de AND con 0

en cualquier caso produce un 0.Estas propiedades de la aplicacin de AND se usan con la mscara

de subred para "enmascarar" los bits de host de una direccin IPv4. Se aplica la lgica AND a cada

bit de la direccin con el bit de mscara de subred correspondiente.

Debido a que todos los bits de la mscara de subred que representan bits de host son 0, la

porcin de host de la direccin de red resultante est formada por todos 0. Recuerde que una

direccin IPv4 con todos 0 en la porcin de host representa la direccin de red.

De igual manera, todos los bits de la mscara de subred que indican la porcin de red son 1.

Cuando se aplica la lgica AND a cada uno de estos 1 con el bit correspondiente de la direccin, los

bits resultantes son idnticos a los bits de direccin originales.

Motivos para utilizar AND

La aplicacin de AND a la direccin host y a la mscara de subred se realiza mediante

dispositivos en una red de datos por diversos motivos.

Los routers usan AND para determinar una ruta aceptable para un paquete entrante. El router

verifica la direccin de destino e intenta asociarla con un salto siguiente. Cuando llega un paquete a

un router, ste realiza el procedimiento de aplicacin de AND en la direccin IP de destino en el

paquete entrante y con la mscara de subred de las rutas posibles. De esta forma, se obtiene una

direccin de red que se compara con la ruta de la tabla de enrutamiento de la cual se us la mscara

de subred.

Un host de origen debe determinar si un paquete debe ser directamente enviado a un host en la

red local o si debe ser dirigido al gateway. Para tomar esta determinacin, un host primero debe

conocer su propia direccin de red.

Un host obtiene su direccin de red al aplicar la lgica AND a la direccin con la mscara de

subred. La lgica AND tambin es llevada a cabo por un host de origen entre la direccin de destino

del paquete y la mscara de subred de este host. Esto produce la direccin de red de destino. Si esta

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direccin de red coincide con la direccin de red del host local, el paquete es directamente enviado

al host de destino. Si las dos direcciones de red no coinciden, el paquete es enviado al gateway.

La importancia de AND:

Si los routers y dispositivos finales calculan estos procesos sin la intervencin de nadie, por

qu debemos aprender acerca de AND? Cuanto ms comprendamos y podamos predecir sobre el

funcionamiento de una red, ms equipados estaremos para disear y administrar una.

En la verificacin/resolucin de problemas de una red, a menudo es necesario determinar en

qu red IPv4 se encuentra un host o si dos hosts se encuentran en la misma red IP. Es necesario

tomar esta determinacin desde el punto de vista de los dispositivos de red. Debido a una

configuracin incorrecta, un host puede encontrarse en una red que no era la planificada. Esto puede

hacer que el funcionamiento parezca irregular, a menos que se realice el diagnstico mediante el

anlisis de los procesos de aplicacin de AND utilizados por el host.

Adems, un router puede tener diferentes rutas que pueden realizar el envo de un paquete a un

determinado destino. La seleccin de la ruta utilizada para cualquier paquete es una operacin

compleja. Por ejemplo: el prefijo que forma estas rutas no se asocia directamente con las redes

asignadas al host. Esto significa que una ruta de la tabla de enrutamiento puede representar muchas

redes. Si se produjeron inconvenientes con los paquetes de enrutamiento, podr ser necesario

determinar cmo el router tomara la decisin del enrutamiento.

A pesar de que se dispone de calculadoras de subredes, es til para un administrador de red

saber calcular subredes manualmente.

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Principio de divisin de Subredes:

La divisin en subredes permite crear mltiples redes lgicas de un solo bloque de direcciones.

Como usamos un router para conectar estas redes, cada interfaz en un router debe tener un ID nico

de red. Cada nodo en ese enlace est en la misma red.

Creamos las subredes utilizando uno o ms de los bits del host como bits de la red. Esto se

hace ampliando la mscara para tomar prestado algunos de los bits de la porcin de host de la

direccin, a fin de crear bits de red adicionales. Cuantos ms bits de host se usen, mayor ser la

cantidad de subredes que puedan definirse. Para cada bit que se tom 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 crearn dos subredes. Se toma prestado un bit de la porcin de host

utilizando una mscara de subred 255.255.255.128, en lugar de la mscara original 255.255.255.0.

El bit ms significativo del ltimo 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".

Frmula para calcular subredes

Use esta frmula para calcular la cantidad de subredes:

2^n donde n = la cantidad de bits que se tomaron prestados

En este ejemplo, el clculo es as:

2^1 = 2 subredes

La cantidad de hosts

Para calcular la cantidad de hosts por red, se usa la frmula 2^n - 2 donde n = la cantidad de

bits para hosts.

La aplicacin de esta frmula, (2^7 - 2 = 126) muestra que cada una de estas subredes puede

tener 126 hosts.

En cada subred, examine el ltimo octeto binario. Los valores de estos octetos para las dos

redes son:

Subred 1: 00000000 = 0

Subred 2: 10000000 = 128

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Ejemplo con 3 subredes

A continuacin, piense en una internetwork que requiere tres subredes.

Nuevamente, se comienza con el mismo bloque de direcciones 192.168.1.0 /24. Tomar

prestado un solo bit proporcionar nicamente dos subredes. Para proveer ms redes, se cambia la

mscara de subred a 255.255.255.192 y se toman prestados dos bits. Esto proveer cuatro subredes.

Calcule la subred con esta frmula:

2^2 = 4 subredes

Cantidad de hosts

Para calcular la cantidad de hosts, comience por examinar el ltimo octeto. Observe estas

subredes.

Subred 0: 0 = 00000000

Subred 1: 64 = 01000000

Subred 2: 128 = 10000000

Subred 3: 192 = 11000000

Aplique la frmula de clculo de host.

2^6 - 2 = 62 hosts por subred

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Divisin en subredes:

La subdivisin en subredes, o el uso de una Mscara de subred de longitud variable (VLSM),

fue diseada para maximizar la eficiencia del direccionamiento. Al identificar la cantidad total de

hosts que utiliza la divisin 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 tamao fijo seran eficientes. Sin embargo, esto no es lo que suele

suceder.

Por ejemplo: la topologa en la Figura 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 direccin

192.168.20.0, es necesario pedir prestados 3 bits de los bits del host en el ltimo octeto para

satisfacer los requisitos de subred de siete subredes.

Estos bits son bits que se toman prestados al cambiar la mscara de subred correspondiente por

nmeros "1" para indicar que estos bits ahora se usan como bits de red. Entonces, el ltimo octeto

de la mscara se representa en binario con 11100000, que es 224. La nueva mscara

255.255.255.224 se representa mediante la notacin /27 para representar un total de 27 bits para la

mscara.

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En binario, esta mscara de subred se representa como:

11111111.11111111.11111111.11100000

Luego de tomar prestados tres de los bits de host para usar como bits de red, quedan cinco bits

de host. Estos cinco bits permitirn ms de 30 hosts por subred.

A pesar de que se ha cumplido la tarea de dividir la red en una cantidad adecuada de redes, esto

se hizo mediante la prdida significativa de direcciones no utilizadas. Por ejemplo: slo se necesitan

dos direcciones en cada subred para los enlaces WAN. Hay 28 direcciones no utilizadas en cada una

de las tres subredes WAN que han sido bloqueadas en estos bloques de direcciones. Adems, de

esta forma se limita el crecimiento futuro al reducir el nmero total de subredes disponibles. Este

uso ineficiente de direcciones es caracterstico del direccionamiento con clase.

Aplicar un esquema de divisin en subredes estndar al escenario no es muy eficiente y puede

causar desperdicio. De hecho, este ejemplo es un modelo satisfactorio para mostrar cmo la divisin

en subredes de una subred puede utilizarse para maximizar el uso de la direccin.

Obtencin de ms subredes para menos hosts

Se comenz con las subredes originales y se obtuvieron subredes adicionales ms pequeas

para usar en los enlaces WAN. Creando subredes ms pequeas, cada subred puede soportar 2

hosts, dejando libres las subredes originales para ser asignadas a otros dispositivos y evitando que

muchas direcciones puedan ser desperdiciadas.

Para crear estas subredes ms pequeas para los enlaces WAN, comience con 192.168.20.192.

Podemos dividir esta subred en subredes ms pequeas. Para suministrar bloques de direcciones

para las WAN con dos direcciones cada una, se tomarn prestados tres bits de host adicionales para

usar como bits de red.

Direccin: 192.168.20.192 En binario: 11000000.10101000.00010100.11000000

Mscara: 255.255.255.252 30 bits en binario: 11111111.11111111.11111111.11111100

La topologa en la figura 2 muestra un plan de direccionamiento que divide las subredes

192.168.20.192 /27 en subredes ms pequeas para suministrar direcciones para las WAN. De esta

forma se reduce la cantidad de direcciones por subred a un tamao apropiado para las WAN. Con

este direccionamiento, se obtienen subredes 4, 5 y 7 disponibles para futuras redes, as como varias

subredes disponibles para las WAN.

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