Direccionamiento IP y subredes en redes de computadoras

IPv4 e IPv6 orientado a configuración real

Formato y lectura rápida de IPv4

Una dirección IPv4 tiene 32 bits y se suele escribir en notación decimal punteada: 192.168.10.25. Para configurarla correctamente casi siempre necesitas tres datos: IP, máscara/prefijo y puerta de enlace (gateway). En redes modernas es común expresar la máscara como prefijo CIDR: /24 equivale a 255.255.255.0.

• IP: identifica a un host dentro de una red.
• Prefijo: define qué parte es red y qué parte es host.
• Gateway: router al que envías tráfico fuera de tu red local.
• DNS: traduce nombres (ej. intranet.empresa) a IP.

IPv4: unicast, multicast y rangos especiales

En configuración diaria verás principalmente:

• Unicast: una IP para un host (ej. 10.0.0.10).
• Multicast: un grupo de receptores (rango 224.0.0.0 a 239.255.255.255).
• Broadcast: “todos en la subred” (solo existe en IPv4). Ejemplo típico en una /24: 192.168.1.255.

Rangos que debes reconocer al configurar:

• Privadas (RFC1918): 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16. Se usan dentro de redes internas; para salir a Internet normalmente pasan por NAT.
• Públicas: enrutables en Internet (asignadas por ISP/registro).
• Loopback: 127.0.0.0/8 (común: 127.0.0.1). Sirve para pruebas locales.
• Link-local (APIPA): 169.254.0.0/16. Suele aparecer cuando un cliente no obtiene DHCP; indica “no hay configuración válida para la red”.

Formato y lectura rápida de IPv6

IPv6 tiene 128 bits y se escribe en hexadecimal separado por dos puntos: 2001:db8:1234:0000:0000:0000:0000:0010. Se permite abreviar:

• Eliminar ceros a la izquierda en cada bloque: 0010 → 10.
• Comprimir una sola secuencia continua de bloques 0000 con :: (solo una vez por dirección).

Ejemplo: 2001:db8:1234::10. En IPv6 el prefijo es esencial; lo más común en LAN es /64.

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IPv6: unicast, multicast y direcciones clave

• Unicast: una IP para una interfaz (la mayoría de configuraciones).
• Multicast: reemplaza al broadcast; se usa para descubrimiento y otros protocolos. Empieza por ff00::/8.
• No hay broadcast en IPv6.

Direcciones/rangos que debes reconocer:

• Global Unicast (públicas): típicamente 2000::/3.
• Unique Local (ULA) (privadas en IPv6): fc00::/7 (común: fdxx:...).
• Link-local: fe80::/10. Se asigna automáticamente y sirve para comunicación local y protocolos de vecindad; suele coexistir con una global/ULA.
• Loopback: ::1.

Subredes y CIDR (con ejercicios guiados)

Qué significa “subred” en la práctica

Subredear es dividir un bloque de direcciones en redes más pequeñas para separar servidores, clientes, administración, laboratorios, etc. Esto ayuda a controlar el broadcast (en IPv4), organizar el direccionamiento y aplicar políticas (ACL, firewall, VLANs).

CIDR: prefijo y tamaño de red

En IPv4, un prefijo /n indica cuántos bits son de red. Cuantos más bits de red, menos hosts disponibles.

Nota: en IPv4 “hosts utilizables” suele ser 2^(bits_host) - 2 (se reservan red y broadcast). En IPv6 no se usa broadcast y normalmente no se calcula “utilizables” igual; se asignan prefijos (por ejemplo /64 por LAN) y se gestiona por planificación.

Ejercicio 1 (IPv4): calcular red, broadcast y rango utilizable

Problema: tienes el host 192.168.10.77/26. Calcula: dirección de red, broadcast y rango utilizable.

Paso 1: identifica el tamaño del bloque. Un /26 deja 32-26=6 bits para host → tamaño de bloque = 2^6 = 64 direcciones por subred.

Paso 2: encuentra el “salto” en el octeto relevante. /26 corresponde a máscara 255.255.255.192. El salto está en el último octeto: 256 - 192 = 64. Por tanto, las subredes empiezan en: .0, .64, .128, .192.

Paso 3: ubica la IP dentro del rango. .77 cae entre .64 y .127.

• Red: 192.168.10.64
• Broadcast: último del bloque → 192.168.10.127
• Rango utilizable: 192.168.10.65 a 192.168.10.126

Ejercicio 2 (IPv4): de requerimiento de hosts a prefijo

Problema: necesitas una subred para 50 clientes. ¿Qué prefijo mínimo usas?

Paso 1: busca la potencia de 2 que cubra 50 + 2 (red y broadcast). Necesitas al menos 52 direcciones.

Paso 2: 2^5 = 32 no alcanza; 2^6 = 64 sí alcanza.

Resultado: 6 bits de host → prefijo /26 (64 direcciones, 62 utilizables).

Ejercicio 3 (IPv4): planificación simple para servidores y clientes

Escenario: tienes el bloque 10.20.30.0/24 para una oficina pequeña. Quieres separar:

• Subred A: Servidores (hasta 20 hosts)
• Subred B: Clientes (hasta 80 hosts)
• Subred C: Gestión/administración (hasta 10 hosts)

Paso 1: elige prefijos por necesidad.

• 80 hosts → mínimo /25 (126 utilizables)
• 20 hosts → mínimo /27 (30 utilizables)
• 10 hosts → mínimo /28 (14 utilizables)

Paso 2: asigna desde el inicio del /24, de mayor a menor.

• Clientes: 10.20.30.0/25 → red .0, broadcast .127, rango .1-.126
• Servidores: siguiente bloque disponible, 10.20.30.128/27 → broadcast .159, rango .129-.158
• Gestión: siguiente bloque, 10.20.30.160/28 → broadcast .175, rango .161-.174

Paso 3: define convenciones prácticas. Por ejemplo, reservar el gateway como la primera IP utilizable de cada subred:

• GW Clientes: 10.20.30.1
• GW Servidores: 10.20.30.129
• GW Gestión: 10.20.30.161

Y asignar IPs estáticas a servidores dentro de su rango (ej. 10.20.30.140 para un servidor web) y DHCP para clientes.

Casos de configuración: IP estática (servidores) y DHCP (clientes)

Cuándo usar IP estática vs DHCP

• IP estática (recomendado en servidores): servicios como DNS, web, bases de datos, controladores de dominio, hipervisores y equipos de red deben tener IP fija para que los clientes y reglas de firewall apunten a un destino estable.
• DHCP (recomendado en clientes): simplifica altas/bajas, reduce errores y permite cambiar DNS/gateway centralmente.

Configuración típica de un servidor con IP estática (ejemplo IPv4)

Ejemplo: Servidor en subred 10.20.30.128/27

• IP: 10.20.30.140
• Prefijo: /27 (máscara 255.255.255.224)
• Gateway: 10.20.30.129
• DNS: 10.20.30.140 (si es DNS) o el DNS interno correspondiente

Linux (temporal, hasta reinicio) con iproute2:

sudo ip addr add 10.20.30.140/27 dev eth0 sudo ip route add default via 10.20.30.129 sudo ip addr show dev eth0 sudo ip route

Windows (PowerShell) ejemplo:

New-NetIPAddress -InterfaceAlias "Ethernet" -IPAddress 10.20.30.140 -PrefixLength 27 -DefaultGateway 10.20.30.129 Set-DnsClientServerAddress -InterfaceAlias "Ethernet" -ServerAddresses 10.20.30.140 ipconfig /all

IPv6 en servidor (concepto práctico): normalmente tendrás al menos una link-local (fe80::/10) y una global/ULA. En LAN se usa prefijo /64. Ejemplo ULA: fd12:3456:789a:1::140/64 con gateway fd12:3456:789a:1::1.

Linux (temporal) IPv6:

sudo ip -6 addr add fd12:3456:789a:1::140/64 dev eth0 sudo ip -6 route add default via fd12:3456:789a:1::1 sudo ip -6 addr show dev eth0 sudo ip -6 route

Clientes con DHCP (y qué revisar cuando falla)

En clientes, DHCP entrega automáticamente: IP, máscara/prefijo, gateway, DNS y tiempo de concesión. Si un cliente no recibe DHCP en IPv4, es común ver una IP 169.254.x.y (APIPA), lo que indica que no hubo respuesta del servidor DHCP o no hay conectividad hacia él.

Windows (renovar DHCP y verificar):

ipconfig /release ipconfig /renew ipconfig /all

Linux (verificar estado de IP y rutas):

ip a ip route

Si el cliente obtiene IP pero no navega fuera de la red, revisa primero:

• Gateway asignado (ruta por defecto).
• DNS asignado (resolución de nombres).
• Rango DHCP correcto para la subred (scope) y que no se esté entregando una máscara equivocada.

Verificación con comandos: lo mínimo que debes saber

Ver IP, máscara/prefijo y gateway

• Windows: ipconfig /all (muestra IP, máscara, gateway, DNS, DHCP habilitado).
• Linux: ip a (direcciones por interfaz), ip route (rutas IPv4), ip -6 route (rutas IPv6).
• Unix/macOS antiguos o alternativo: ifconfig (puede no estar por defecto en algunas distros modernas).

Interpretar la tabla de rutas (route / ip route)

La ruta más importante para conectividad a Internet o a otras redes es la ruta por defecto:

• En Linux suele verse como: default via 10.20.30.129 dev eth0
• En Windows se refleja como “Default Gateway” en ipconfig /all y también puede verse con route print.

Si no existe ruta por defecto, el equipo solo podrá comunicarse dentro de su subred local (y en IPv6, además con link-local en el segmento).

Checklist rápido de diagnóstico de direccionamiento

• ¿La IP pertenece al rango utilizable de la subred?
• ¿El prefijo/máscara coincide con el diseño (ej. /27 vs /24)?
• ¿El gateway está dentro de la misma subred del host?
• ¿Hay IP duplicada (conflicto)?
• En IPv6: ¿tienes link-local (fe80::) y una global/ULA válida? ¿Existe ruta por defecto IPv6 si la necesitas?