Direccionamiento IPv4 y Subnetting

Sigue esta progresión para aprender IPv4 sin mezclar conceptos:

Una dirección → sus partes y la máscara de subred.
Escalar → cambiar la máscara para tener más hosts (CIDR).
Dividir → robar bits de host para tener varias subredes (subnetting).
Medir → dar a cada subred el tamaño justo (VLSM).

1. Una dirección IPv4

La dirección IPv4 es un número de 32 bits que identifica de forma lógica a un host dentro de una red. Se escribe en notación decimal punteada, en 4 octetos de 8 bits cada uno:

192.168.10.5  =  11000000.10101000.00001010.00000101

Cada octeto va de 0 a 255 ( $2^8 - 1$ ).

Partes de una dirección

Toda dirección tiene dos partes:

Red: El conjunto de dispositivos que comparten una misma porción de red.
Host: Su dirección identifica de forma única a cada dispositivo conectado.

En la práctica:

Porción de host → comunicación directa. Dos dispositivos con la misma porción de red se comunican directamente (sin router): buscan la MAC de destino y envían la trama por el conmutador. Ejemplo: una PC en 192.168.10.5 y una impresora de red en 192.168.10.7 pueden hablar directo porque ambas están en 192.168.10.0/24.
Porción de red → aislamiento. Si las porciones de red difieren, son redes distintas y no se comunican directamente: cada una queda aislada de la otra. Para cruzar la frontera se necesita un router (la “puerta”, que actúa como gateway).

PC-A 192.168.10.5  ──┬─────────────┬──  PC-B 192.168.10.7   (misma red → directo)
        |            switch        |
PC-C 192.168.20.5  ─┴──────┬──────┴──  ...                  (red distinta → aislada)
                          router  (delimita cada red)

La máscara de subred

La máscara de subred indica cuántos bits son de red. Tiene unos consecutivos a la izquierda y ceros a la derecha:

Dirección: 192.168.10.5
Máscara:   255.255.255.0
           11111111.11111111.11111111.00000000
           <--- 24 bits de red -->  <- 8 bits de host ->

En decimal, un octeto 255 son 8 bits de red y un 0 son 8 bits de host.

En toda subred, la primera dirección es la de red (bits de host en cero) y la última es la de broadcast (bits de host en uno). Las intermedias son las direcciones de host utilizables.

Máscara:    255   .   255   .   255   .    0
Significa: [FIJO] .  [FIJO] .  [FIJO] . [LIBRE]

Las 255 posibilidades están fijas como red o como host

Por ejemplo, en 192.168.10.0/24:

red 192.168.10.0
broadcast 192.168.10.255,
hosts utilizables 192.168.10.1 – .254.

2. Escalando: cambiar la máscara (CIDR)

Classless Inter-Domain Routing o Enrutamiento Interdominio Sin Clases

“¿Y si una sola red no alcanza?” La cantidad de hosts la decide la máscara. Si quieres más hosts, usas una máscara con menos bits de red y más bits de host:

255.255.0.0       (/16)  ->  65.534 hosts
255.255.255.0     (/24)  ->  254 hosts
255.255.255.252   (/30)  ->  2 hosts

CIDR resume la máscara como /n, donde n es el número de bits en 1. La fórmula:

\text{Hosts utilizables} = 2^{(32-n)} - 2

Ejemplo /24: $2^{(32-24)} - 2 = 2^8 - 2 = 254$ .

Prefijo	Máscara	Hosts útiles
/16	255.255.0.0	65.534
/24	255.255.255.0	254
/25	255.255.255.128	126
/26	255.255.255.192	62
/30	255.255.255.252	2

Si a la red 192.168.10.0/24 se conectaran decenas de equipos más para usar la impresora, seguiría cabiendo sin cambiar de máscara: el problema, en ese caso, no sería de tamaño sino de organización — todos esos equipos verían el mismo tráfico y los mismos recursos compartidos, sin ningún aislamiento entre áreas. Eso es lo que resuelve el subnetting.

3.1. Dividir: subnetting

“¿Y si necesito varias redes (sedes, oficinas)?” Tomo una red grande y la parto en subredes más pequeñas. Para eso robo bits de la porción de host y los convierto en bits de red.

Caso 1: separar áreas del mismo tamaño

Situación: la PC y la impresora conviven en 192.168.10.0/24 con el resto de la oficina. Hay 4 áreas, cada una con hasta 60 equipos, y hace falta que no vean los recursos de las demás.

Razonamiento: no se necesita más espacio (254 direcciones sobran, porque en total son 240), se necesita partir el que ya existe en 4 pedazos iguales, uno por área. Cada pedazo debe alcanzar para 60 equipos.

Procedimiento:

Hosts necesarios: 60, más 2 reservados (red y broadcast) → 62.
Bloque más próximo: la primera potencia de 2 que alcanza para 62 es 64 ( $2^6$ ).
Ese bloque de 64 direcciones equivale a 6 bits de host ( $2^6 = 64$ ).
Prefijo → $32 - 6 = /26$ .
Máscara: el bit límite cae en el último octeto → $256 - 64 = 192$ → 255.255.255.192.
Salto: la distancia entre el inicio de una subred y el de la siguiente es el mismo tamaño del bloque → $256 - 192 = 64$ . Por eso las subredes arrancan en .0, .64, .128, .192 — siempre saltando de 64 en 64 en el último octeto.

Resultado:

Área	Subred	Rango de hosts	Broadcast
PC + impresora	192.168.10.0/26	192.168.10.1 – .62	192.168.10.63
Área 2	192.168.10.64/26	192.168.10.65 – .126	192.168.10.127
Área 3	192.168.10.128/26	192.168.10.129 – .190	192.168.10.191
Área 4	192.168.10.192/26	192.168.10.193 – .254	192.168.10.255

Cada área queda en su propia subred, separada de las demás por el router: pueden llegar a la impresora compartida, pero no ver el resto del tráfico o los recursos de otra área. Nota: el salto entre subredes es siempre el mismo valor del bloque — 64 — porque todas nacen del mismo prefijo /26.

Caso 2: una subred solo para un enlace punto a punto

Situación: dos routers de la oficina se conectan entre sí por un enlace dedicado (wan). Ese enlace no tiene “usuarios”, solo las dos interfaces de los routers en cada punta.

Razonamiento: hacen falta exactamente 2 direcciones utilizables. Una subred /26 (62 hosts, 60 desperdiciadas) no tiene sentido para esto.

Procedimiento:

Hosts necesarios: 2, más 2 reservados (red y broadcast) → 4.
Bloque más próximo: la primera potencia de 2 que alcanza para 4 es 4 ( $2^2$ ).
Ese bloque de 4 direcciones equivale a 2 bits de host ( $2^2 = 4$ ).
Prefijo → $32 - 2 = /30$ .
Máscara: $256 - 4 = 252$ → 255.255.255.252.
Salto: $256 - 252 = 4$ . Cada enlace WAN nuevo empieza 4 direcciones después del anterior — .0, .4, .8, .12…

Resultado: 192.168.56.0/30, con 192.168.56.1 y .2 para cada router y 192.168.56.3 como broadcast. Este mismo patrón se repite cada vez que aparece un enlace WAN nuevo entre dos equipos: siempre /30.

Caso 3: una sede completa, no solo un área de oficina

Situación: una sucursal nueva va a tener hasta 2000 dispositivos (PCs, teléfonos IP, impresoras, cámaras). Una subred /26 (62 hosts) se queda muy corta.

Razonamiento: ahora el problema es al revés que en el Caso 1 — no sobra espacio, falta. Hay que cubrir 2000 hosts con un solo bloque.

Procedimiento:

Hosts necesarios: 2000, más 2 reservados → 2002.
Bloque más próximo: la primera potencia de 2 que alcanza para 2002 es 2048 ( $2^{11}$ ).
Ese bloque de 2048 direcciones equivale a 11 bits de host ( $2^{11} = 2048$ ).
Prefijo → $32 - 11 = /21$ .
Máscara: el bloque cae en el tercer octeto → $256 - 8 = 248$ → 255.255.248.0.
Salto: se mide en el mismo octeto donde la máscara no es 255 ni 0 (el tercero) → $256 - 248 = 8$ . Cada sucursal nueva de este tamaño arrancaría en 10.0.0.0, 10.0.8.0, 10.0.16.0… el cuarto octeto se completa entero (0-255) antes de saltar al siguiente.

Resultado: 10.0.0.0/21, con máscara 255.255.248.0 y 2046 direcciones utilizables ( $2048 - 2$ ) para toda la sucursal, con margen para crecer un poco.

Estos tres casos son la base del subnetting: partir algo grande en pedazos iguales (Caso 1), reservar el mínimo indispensable (Caso 2), o cubrir una necesidad grande con una sola subred (Caso 3). El procedimiento es siempre el mismo: hosts necesarios → el bloque (potencia de 2) que los cubre → bits de host que representa ese bloque → $32 - \text{esos bits}$ es el prefijo.

4. Medir: VLSM

VLSM (Variable Length Subnet Mask) da a cada subred el tamaño justo según lo que necesita, en lugar de subredes todas iguales. Se asignan primero las más grandes y se avanza con el salto de cada una.

Este caso aparece cuando las áreas no tienen el mismo tamaño: subnetting parejo (como el Caso 1 de la sección anterior, con subredes /26 iguales) desperdicia direcciones en las áreas chicas y no alcanza en las grandes.

Situación: la empresa tiene tres sedes de tamaños distintos y un enlace WAN entre routers, todos dentro del mismo bloque 192.168.0.0.

El requisito (¿cuántos hosts necesita cada segmento?)

Segmento	Hosts necesarios
Lan 1	6000
Lan 2	2500
Lan 3	1100
Enlace Wan	2

Para cada segmento se aplica el mismo procedimiento del Caso 3: hosts necesarios → el bloque (potencia de 2) que los cubre → bits de host de ese bloque → prefijo.

Lan 1: 6000 + 2 = 6002 → bloque 8192 ( $2^{13}$ ) → 13 bits de host → /19.
Lan 2: 2500 + 2 = 2502 → bloque 4096 ( $2^{12}$ ) → 12 bits de host → /20.
Lan 3: 1100 + 2 = 1102 → bloque 2048 ( $2^{11}$ ) → 11 bits de host → /21.
Enlace Wan: igual que el Caso 2 → /30.

Se parte desde 192.168.0.0 y se avanza con el salto de cada subred asignada.

La solución (las subredes asignadas)

Segmento	Subred asignada
Lan 1	192.168.0.0/19 (255.255.224.0)
Lan 2	192.168.32.0/20 (255.255.240.0)
Lan 3	192.168.48.0/21 (255.255.248.0)
Enlace Wan	192.168.56.0/30 (255.255.255.252)

Para cada segmento elijo el prefijo más pequeño que lo cubra ( $2^h - 2 \geq \text{hosts}$ ). Con la tabla de referencia es directo:

6000 → /19 (8190),
2500 → /20 (4094),
1100 → /21 (2046)
2 → /30 (2).

Parto desde 192.168.0.0 y avanzo con el salto de cada subred asignada.

Comprobación:

Lan 1 (/19) cubre hasta 192.168.31.255
Lan 2 salta a .32, cubre hasta .47.255
Lan 3 salta a .48, cubre hasta .55.255
Wan toma .56.0 – .56.3.

En cada LAN las primeras direcciones se reservan para los dispositivos clave: PC .3, gateway .6, switch .8.

Repaso: otros conceptos IPv4

Direcciones especiales

Tipo	Rango / dirección	Uso
Red	192.168.1.0 (primera IP)	Identifica la subred
Broadcast	192.168.1.255 (última IP)	Envía a todos los hosts
Loopback	127.0.0.0/8 (127.0.0.1)	Prueba de la propia interface
Privadas	10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16	Redes internas, no enrutan en internet
Link-local	169.254.0.0/16	Auto-configuración (APIPA)

Públicas vs privadas

Las direcciones públicas son únicas en internet y las asignan los ISP. Las privadas se usan internamente y se traducen a públicas con NAT al salir.

Clases (concepto clásico)

Clase	Rango	Máscara por defecto
A	1.0.0.0 – 126.255.255.255	/8
B	128.0.0.0 – 191.255.255.255	/16
C	192.0.0.0 – 223.255.255.255	/24
D (multicast)	224.0.0.0 – 239.255.255.255	—
E (reservada)	240.0.0.0 – 255.255.255.255	—

Preguntas tipo CCNA

¿Cuántos hosts utilizables tiene Lan 1 (/19)? $2^{13} - 2 =$ 8190.
¿Por qué Lan 3 usa /21 y no /22? Porque /22 solo da 1022 hosts y necesita 1100 → con /21 quedan 2046.
¿A qué subred pertenece 192.168.40.70/20? El salto de /20 es 16 → está en la 3ª subred: 192.168.32.0/20.
¿Cuál es el broadcast de la subred de Lan 2? Lan 2 es 192.168.32.0/20, cubre hasta .47.255 → broadcast 192.168.47.255.
¿Dónde comenzaría un 4º enlace WAN de 2 hosts? Tras 192.168.56.0/30, el salto /30 es 4 → 192.168.56.4/30.

Resumen

IPv4 = 32 bits; una máscara con unos consecutivos reparte red y host.
Escala: más hosts → prefijo más pequeño (CIDR); $2^{(32-n)} - 2$ .
Divide: roba bits → $2^n$ subredes, $2^h - 2$ hosts, salto $256 - \text{octeto}$ .
Mide (VLSM): subred del tamaño justo, asignando primero la más grande.
Primera IP = red, última = broadcast, intermedias = hosts utilizables.