Comprender los conceptos básicos de direccionamiento TCP/IP y subredes

Este artículo está pensado como una introducción general a los conceptos de redes de Protocolo de Internet (IP) y subredes. Al final del artículo se incluye un glosario.

Se aplica atodas las ediciones de Windows 10
Número KB original: 164015

Resumen

Al configurar el protocolo TCP/IP en un equipo Windows, las opciones de configuración de TCP/IP requieren lo siguiente:

• Una dirección IP
• Una máscara de subred
• Una puerta de enlace predeterminada

Para configurar TCP/IP correctamente, es necesario comprender cómo se abordan y dividen las redes TCP/IP en redes y subredes.

El éxito de TCP/IP como protocolo de red de Internet se debe en gran medida a su capacidad para conectar redes de diferentes tamaños y sistemas de diferentes tipos. Estas redes se definen arbitrariamente en tres clases principales (junto con algunas otras) que tienen tamaños predefinidos. Los administradores del sistema pueden dividir cada una de ellas en subredes más pequeñas. Se usa una máscara de subred para dividir una dirección IP en dos partes. Una parte identifica el host (equipo), la otra identifica la red a la que pertenece. Para comprender mejor cómo funcionan las direcciones IP y las máscaras de subred, eche un vistazo a una dirección IP y vea cómo está organizada.

Direcciones IP: redes y hosts

Una dirección IP es un número de 32 bits. Identifica de forma única un host (equipo u otro dispositivo, como una impresora o enrutador) en una red TCP/IP.

Las direcciones IP normalmente se expresan en formato decimal punteado, con cuatro números separados por puntos, como 192.168.123.132. Para comprender cómo se usan las máscaras de subred para distinguir entre hosts, redes y subredes, examine una dirección IP en notación binaria.

Por ejemplo, la dirección IP decimal con punto 192.168.123.132 es (en notación binaria) el número de 32 bits 11000000101010000111101110000100. Este número puede ser difícil de comprender, por lo que se divide en cuatro partes de ocho dígitos binarios.

Estas secciones de 8 bits se conocen como octetos. A continuación, la dirección IP de ejemplo se convierte en 11000000.10101000.01111011.10000100. Este número solo tiene un poco más de sentido, por lo que para la mayoría de los usos, la dirección binaria se convierte en formato decimal con puntos (192.168.123.132). Los números decimales separados por puntos son los octetos convertidos de la notación binaria a decimal.

Para que una red de área extensa (WAN) TCP/IP funcione eficazmente como una colección de redes, los enrutadores que pasan paquetes de datos entre redes no conocen la ubicación exacta de un host al que se destina un paquete de información. Los enrutadores solo saben de qué red el host es miembro y usan la información almacenada en su tabla de rutas para determinar cómo obtener el paquete a la red del host de destino. Después de entregar el paquete a la red del destino, el paquete se entrega al host correspondiente.

Para que este proceso funcione, una dirección IP tiene dos partes. La primera parte de una dirección IP se usa como dirección de red, la última parte como dirección host. Si toma el ejemplo 192.168.123.132 y lo divide en estas dos partes, obtiene 192.168.123. Red .132 Host o 192.168.123.0: dirección de red. 0.0.0.132: dirección de host.

Máscara de subred

El segundo elemento, que es necesario para que TCP/IP funcione, es la máscara de subred. El protocolo TCP/IP usa la máscara de subred para determinar si un host está en la subred local o en una red remota.

En TCP/IP, las partes de la dirección IP que se usan como direcciones de red y host no son fijas. A menos que tenga más información, no se pueden determinar las direcciones de red y host anteriores. Esta información se proporciona en otro número de 32 bits denominado máscara de subred. En este ejemplo, la máscara de subred es 255.255.255.0. No es obvio lo que significa este número a menos que sepa que 255 en notación binaria equivale a 11111111. Por lo tanto, la máscara de subred es 11111111.11111111.11111111.00000000.

Al alinear la dirección IP y la máscara de subred juntas, las partes de la red y el host de la dirección se pueden separar:

11000000.10101000.01111011.10000100: dirección IP (192.168.123.132)
11111111.11111111.11111111.00000000: máscara de subred (255.255.255.0)

Los primeros 24 bits (el número de unos que hay en la máscara de subred) se identifican como la dirección de red. Los últimos 8 bits (el número de ceros restantes en la máscara de subred) se identifican como la dirección host. Le proporciona las siguientes direcciones:

11000000.10101000.01111011.00000000: dirección de red (192.168.123.0)
00000000.00000000.00000000.10000100: dirección de host (000.000.000.132)

Por lo tanto, ahora sabe, para este ejemplo con una máscara de subred 255.255.255.0, que el identificador de red es 192.168.123.0 y la dirección host es 0.0.0.132. Cuando un paquete llega a la subred 192.168.123.0 (de la subred local o de una red remota) y tiene una dirección de destino de 192.168.123.132, el equipo lo recibirá de la red y lo procesará.

Casi todas las máscaras de subred decimales se convierten en números binarios que son todos unos a la izquierda y todos ceros a la derecha. A continuación se proporcionan otras máscaras de subred comunes:

Internet RFC 1878 (disponible en InterNIC-Public Information Regarding Internet Domain Name Registration Services) describe las subredes y máscaras de subred válidas que se pueden usar en redes TCP/IP.

Clases de red

Las direcciones de Internet las asigna InterNIC, la organización que administra Internet. Estas direcciones IP se dividen en clases. Las más comunes son las clases A, B y C. Las clases D y E existen, pero no las usan los usuarios finales. Cada una de las clases de dirección tiene una máscara de subred predeterminada diferente. Puede identificar la clase de una dirección IP mirando su primer octeto. A continuación se incluyen los intervalos de direcciones de Internet de clase A, B y C, cada una con una dirección de ejemplo:

• Las redes de clase A usan una máscara de subred predeterminada de 255.0.0.0 y tienen de 0 a 127 como su primer octeto. La dirección 10.52.36.11 es una dirección de clase A. Su primer octeto es 10, que está entre 1 y 126, ambos incluidos.

• Las redes de clase B usan una máscara de subred predeterminada de 255.255.0.0 y tienen de 128 a 191 como su primer octeto. La dirección 172.16.52.63 es una dirección de clase B. Su primer octeto es 172, que está entre 128 y 191, ambos inclusive.

• Las redes de clase C usan una máscara de subred predeterminada de 255.255.255.0 y tienen de 192 a 223 como su primer octeto. La dirección 192.168.123.132 es una dirección de clase C. Su primer octeto es 192, que está entre 192 y 223, ambos incluidos.

En algunos escenarios, los valores predeterminados de máscara de subred no se ajustan a las necesidades de la organización por uno de los siguientes motivos:

• La topología física de la red
• Los números de redes (o hosts) no se ajustan a las restricciones predeterminadas de máscara de subred.

En la siguiente sección se explica cómo se pueden dividir las redes mediante máscaras de subred.

Subredes

Un administrador del sistema puede dividir aún más (crear subredes) una red TCP/IP de clase A, B o C. Esto es necesario a medida que se concilia el esquema de direcciones lógicas de Internet (el mundo abstracto de las direcciones IP y subredes) con las redes físicas que se usan en el mundo real.

Un administrador del sistema al que se asigna un bloque de direcciones IP puede administrar redes que no están organizadas de una manera que se ajuste fácilmente a estas direcciones. Por ejemplo, tiene una red de área extensa con 150 hosts en tres redes (en diferentes ciudades) conectadas por un enrutador TCP/IP. Cada una de estas tres redes tiene 50 hosts. Se le asigna la red de clase C 192.168.123.0. (Para ilustrar, esta dirección es realmente de un intervalo que no está asignado en Internet). Significa que puede usar las direcciones 192.168.123.1 a 192.168.123.254 para sus 150 hosts.

Dos direcciones que no se pueden usar en el ejemplo son 192.168.123.0 y 192.168.123.255 porque las direcciones binarias con una parte de host de todos los unos y todos los ceros no son válidas. La dirección cero no es válida porque se usa para especificar una red sin especificar un host. La dirección 255 (en notación binaria, una dirección host de todos unos) se usa para difundir un mensaje a todos los host de una red. Simplemente, recuerde que la primera y la última dirección de cualquier red o subred no se pueden asignar a ningún host individual.

Ahora debería poder dar direcciones IP a 254 hosts. Funciona bien si los 150 equipos están en una sola red. Sin embargo, los 150 equipos están en tres redes físicas independientes. En lugar de solicitar más bloques de direcciones para cada red, la red se divide en subredes para que pueda usar un bloque de direcciones en varias redes físicas.

En este caso, la red se divide en cuatro subredes mediante una máscara de subred que hace que la dirección de red sea más grande y el intervalo posible de direcciones host sea más pequeño. En otras palabras, está "obteniendo prestados" algunos de los bits usados para la dirección host y usándolos para la parte de red de la dirección. La máscara de subred 255.255.255.192 proporciona cuatro redes de 62 hosts cada una. Funciona porque en la notación binaria, 255.255.255.192 es igual que 1111111.11111111.1111111.11000000. Los dos primeros dígitos del último octeto se convierten en direcciones de red, por lo que obtiene las redes adicionales 00000000 (0), 01000000 (64), 10000000 (128) y 11000000 (192). (Algunos administradores sólo utilizarán dos de las subredes utilizando 255.255.255.192 como máscara de subred. Para más información sobre este tema, consulte el RFC 1878). En estas cuatro redes, los últimos seis dígitos binarios pueden utilizarse para direcciones de host.

Al usar una máscara de subred de 255.255.255.192, la red 192.168.123.0 se convierte en las cuatro redes 192.168.123.0, 192.168.123.64, 192.168.123.128 y 192.168.123.192. Estas cuatro redes tendrían las siguientes direcciones como direcciones de host válidas:

192.168.123.1-62 192.168.123.65-126 192.168.123.129-190 192.168.123.193-254

Nuevamente, recuerde que las direcciones de host binarias con todos unos o todos los ceros no son válidas, por lo que no puede usar direcciones con el último octeto de 0, 63, 64, 127, 128, 191, 192 o 255.

Para ver cómo funciona, consulte dos direcciones de host, 192.168.123.71 y 192.168.123.133. Si usó la máscara de subred de clase C predeterminada de 255.255.255.0, ambas direcciones se encuentran en la red 192.168.123.0. Sin embargo, si usa la máscara de subred de 255.255.255.192, están en redes diferentes; 192.168.123.71 está en la red 192.168.123.64 y 192.168.123.133 está en la red 192.168.123.128.

Puertas de enlace predeterminadas

Si un equipo TCP/IP necesita comunicarse con un host en otra red, normalmente se comunicará a través de un dispositivo denominado enrutador. Desde el punto de vista de TCP/IP, un enrutador especificado en un host, que vincula la subred del host con otras redes, se denomina puerta de enlace predeterminada. En esta sección se explica cómo TCP/IP determina si se envían o no paquetes a su puerta de enlace predeterminada para llegar a otro equipo o dispositivo de la red.

Cuando un host intenta comunicarse con otro dispositivo mediante TCP/IP, realiza un proceso de comparación con la máscara de subred definida y la dirección IP de destino frente a la máscara de subred y su propia dirección IP. El resultado de esta comparación indica al equipo si el destino es un host local o un host remoto.

Si el resultado de este proceso determina que el destino es un host local, el equipo enviará el paquete en la subred local. Si el resultado de la comparación determina que el destino es un host remoto, el equipo reenviará el paquete a la puerta de enlace predeterminada definida en sus propiedades TCP/IP. A continuación, es responsabilidad del enrutador reenviar el paquete a la subred correcta.

Solución de problemas

Los problemas de red TCP/IP suelen deberse a una configuración incorrecta de las tres entradas principales de las propiedades TCP/IP de un equipo. Al comprender cómo los errores en la configuración de TCP/IP afectan a las operaciones de red, puede resolver muchos problemas comunes de TCP/IP.

Máscara de subred incorrecta: si una red usa una máscara de subred distinta de la máscara predeterminada para su clase de dirección y un cliente aún está configurado con la máscara de subred predeterminada para la clase de dirección, la comunicación no se realizará a algunas redes cercanas, pero no a otras distantes. Por ejemplo, si crea cuatro subredes (como en el ejemplo de subred), pero usa la máscara de subred incorrecta de 255.255.255.0 en la configuración de TCP/IP, los hosts no podrán determinar que algunos equipos están en subredes diferentes a las suyas. En esta situación, los paquetes destinados a hosts en redes físicas diferentes que forman parte de la misma dirección de clase C no se enviarán a una puerta de enlace predeterminada para su entrega. Un síntoma común de este problema es cuando un equipo puede comunicarse con hosts que se encuentran en su red local y puede hablar con todas las redes remotas, excepto las redes cercanas y con la misma dirección de clase A, B o C. Para solucionar este problema, simplemente escriba la máscara de subred correcta en la configuración TCP/IP para ese host.

Dirección IP incorrecta: si coloca equipos con direcciones IP que deben estar en subredes independientes en una red local entre sí, no podrán comunicarse. Intentarán enviar paquetes entre sí a través de un enrutador que no puede reenviarlos correctamente. Un síntoma de este problema es un equipo que puede hablar con hosts en redes remotas, pero que no puede comunicarse con algunos o todos los equipos de su red local. Para corregir este problema, asegúrese de que todos los equipos de la misma red física tengan direcciones IP en la misma subred IP. Si se queda sin direcciones IP en un solo segmento de red, hay soluciones que van más allá del ámbito de este artículo.

Puerta de enlace predeterminada incorrecta: un equipo configurado con una puerta de enlace predeterminada incorrecta puede comunicarse con hosts en su propio segmento de red. Sin embargo, no podrá comunicarse con hosts en algunas o todas las redes remotas. Un host puede comunicarse con algunas redes remotas, pero no con otras si se cumplen las siguientes condiciones:

• Una red física única tiene más de un enrutador.
• El enrutador incorrecto se configura como una puerta de enlace predeterminada.

Este problema es común si una organización tiene un enrutador a una red TCP/IP interna y otro enrutador conectado a Internet.

Referencias

A continuación se proporcionan dos referencias populares en TCP/IP:

• "TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols", Richard Stevens, Addison Wesley, 1994
• "Internetworking with TCP/IP, Volume 1: Principles, Protocols, and Architecture", Douglas E. Comer, Prentice Hall, 1995

Se recomienda que un administrador del sistema responsable de las redes TCP/IP tenga al menos una de estas referencias disponibles.

Glosario

• Dirección de difusión: una dirección IP con una parte de host que es todos unos.

• Host: un equipo u otro dispositivo en una red TCP/IP.

• Internet: la colección global de redes que están interconectadas y comparten un intervalo común de direcciones IP.

• InterNIC: la organización responsable de la administración de direcciones IP en Internet.

• IP: el protocolo de red que se usa para enviar paquetes de red a través de una red TCP/IP o Internet.

• Dirección IP: una dirección de 32 bits única para un host en una red TCP/IP o conexión entre redes.

• Red: hay dos usos del término red en este artículo. Uno es un grupo de equipos en un único segmento de red física. El otro es un intervalo de direcciones de red IP asignado por un administrador del sistema.

• Dirección de red: una dirección IP con una parte de host que es todos ceros.

• Octeto: un número de 8 bits, 4 de los cuales constan de una dirección IP de 32 bits. Tienen un intervalo de 00000000 a 11111111 que corresponden a los valores decimales de 0 a 255.

• Paquete: unidad de datos que se pasa a través de una red TCP/IP o una red de área extensa.

• RFC (solicitud de comentario): documento que se usa para definir estándares en Internet.

• Enrutador: dispositivo que pasa tráfico de red entre distintas redes IP.

• Máscara de subred: un número de 32 bits que se usa para distinguir las partes de red y host de una dirección IP.

• Subred o subred: una red más pequeña que se crea al dividir una red más grande en partes iguales.

• TCP/IP: de forma amplia, el conjunto de protocolos, estándares y utilidades que se usan habitualmente en Internet y redes de gran tamaño.

• Red de área extensa (WAN): una red de gran tamaño que es una colección de redes más pequeñas separadas por enrutadores. Internet es un ejemplo de una WAN de gran tamaño.