Direccionamiento IP y subredes — ejercicios tipo examen con máscaras, clases, fragmentos y ARP (y los puertos de DHCP que puse al revés)
En el último test de prueba de IC2 llegué a la pregunta de DHCP con tanta prisa que la contesté de memoria: «el servidor escucha en el 68 y el cliente en el 67». Verdadero, siguiente. Era falso, y lo peor es que lo sabía: lo había leído esa misma mañana. Lo que me faltaba era un truco para no dudar. Ahora me lo digo así: el servidor llega primero, se queda con el número más bajo (67) y el cliente, que viene después, con el siguiente (68). Tonto, pero desde entonces no he vuelto a fallarla.
Este artículo es para entrenar justo eso: los detalles que se saben pero se confunden con los nervios. Tienes un cuestionario interactivo con todos los formatos del examen (única, múltiple que penaliza, verdadero o falso, huecos, relacionar, ordenar, respuesta corta y dos cálculos tipo tabla, uno de fragmentos y otro de subredes), cuatro preguntas de desarrollo con su respuesta modelo, un dibujo con todo el tema y el chuletario para repasar la noche antes. Si aún no has leído la teoría, empieza por el direccionamiento IP y las subredes explicados: aquí se da por sabida. Y si vienes de los ejercicios de los modelos OSI y TCP/IP, este es el siguiente paso.
Tabla de Contenidos
Cómo usar este artículo
- Haz el cuestionario sin mirar la teoría. Contesta cada pregunta y pulsa «Comprobar»: verás si has acertado y, sobre todo, por qué (y por qué fallan las otras opciones).
- Trátalo como el examen de verdad. En las de múltiple respuesta, cada marca incorrecta resta: si no lo tienes claro, no marques.
- Haz los cálculos en papel antes de escribirlos: el AND byte a byte, los offsets sumando los datos anteriores y los equipos con 2^h − 2. En las tablas se escribe solo un número por casilla.
- Escribe las de desarrollo antes de abrir la respuesta modelo. Luego compárala con la lista de «lo que se valora» y cuenta cuántos puntos has tocado. Repasa al final con el chuletario y vuelve a hacer el cuestionario otro día: las opciones se barajan cada vez.
Los ejemplos usan la red de la facultad de la teoría: el portátil 10.110.7.24 con máscara 255.255.255.0, la pasarela 10.110.7.1 y el servidor del campus 10.200.1.80. Si una pregunta te suena rara, piensa en qué haría ese portátil.
Cuestionario: preguntas tipo test
Son 31 preguntas en el orden de la teoría: interconexión, direcciones y clases, protocolo IP, cabecera y fragmentación, encaminamiento, subredes y protocolos de soporte. Al terminar verás tu nota sobre 10, calculada como en el examen.
¿Cuáles de estas son premisas de la interred de TCP/IP? (Marca solo las que lo sean: cada fallo resta)
- Que el usuario no tenga que saber cómo están interconectadas las redes
- No obligar a usar una topología concreta
- Que la interred sea independiente de la interfaz de usuario
- Que cada router conozca a todos los equipos de Internet
- Que todas las redes físicas usen la misma tecnología
Solución
Respuesta: Que el usuario no tenga que saber cómo están interconectadas las redes · No obligar a usar una topología concreta · Que la interred sea independiente de la interfaz de usuario
La idea de la interred es que muchas redes físicas distintas parezcan una sola. Para eso se esconde cómo están unidas, no se impone una topología y la interred no depende de la interfaz de usuario.
El router de la facultad recibe un datagrama para 10.200.1.80. ¿En qué se fija para decidir a dónde lo manda?
- En la red a la que pertenece el destino (10.200.1.0) y busca el siguiente router
- En la MAC del servidor
- En el nombre de dominio del servidor
- En el puerto TCP del servicio
Solución
Respuesta: En la red a la que pertenece el destino (10.200.1.0) y busca el siguiente router
Un router no guarda una ruta para cada equipo del mundo: guarda redes. Calcula la red del destino y busca en su tabla cuál es el siguiente salto.
Sobre las direcciones IP:
- Una dirección IPv4 ocupa 4 bytes
- La IP del portátil coincide con la MAC de su tarjeta Wi-Fi
- En 10.110.7.24 cada uno de los cuatro números es un byte escrito en decimal
- IPv6 usa direcciones de 64 bits
- La IP identifica la conexión del equipo a la red, no el equipo en sí
Solución
- V — Una dirección IPv4 ocupa 4 bytes
- F — La IP del portátil coincide con la MAC de su tarjeta Wi-Fi
- V — En 10.110.7.24 cada uno de los cuatro números es un byte escrito en decimal
- F — IPv6 usa direcciones de 64 bits
- V — La IP identifica la conexión del equipo a la red, no el equipo en sí
IPv4 tiene 32 bits (4 bytes) y IPv6, 128. La IP es distinta de la dirección física de la tarjeta (la MAC) y lo que identifica es la conexión: un router con tres interfaces tiene tres IP.
Relaciona cada dirección con su clase:
| 10.110.7.24 | |
| 172.30.3.5 | |
| 193.145.138.32 | |
| 224.0.0.9 |
Definiciones:
- Clase D (multidifusión)
- Clase C
- Clase A
- Dirección física (MAC)
- Clase B
Solución
- 10.110.7.24 → Clase A
- 172.30.3.5 → Clase B
- 193.145.138.32 → Clase C
- 224.0.0.9 → Clase D (multidifusión)
Basta con el primer byte: 0-127 es A (empieza por 0), 128-191 es B (10), 192-223 es C (110) y 224-239 es D (1110).
Completa con los bits iniciales de cada clase:
Una dirección de clase B empieza por ____, una de clase C por ____ y una de multidifusión (clase D) por ____.
Palabras:
- 1111
- 110
- 01
- 10
- 1110
- 00
Solución
Una dirección de clase B empieza por 10, una de clase C por 110 y una de multidifusión (clase D) por 1110.
Cada clase añade un 1 delante: A = 0, B = 10, C = 110, D = 1110. Por eso el primer byte de una C va de 192 (11000000) a 223 (11011111).
¿De qué clase es la dirección 191.4.20.1?
- Clase B
- Clase C
- Clase A
- Clase D
Solución
Respuesta: Clase B
Pásalo a binario: 191 = 10111111. Los dos primeros bits son 10, así que es de clase B. Es la última dirección de clase B por el primer byte: 192 ya es C.
Sobre el servicio que da el protocolo IP:
- IP no establece una conexión antes de enviar los datos
- IP reordena los datagramas que llegan desordenados
- Dos datagramas del mismo envío pueden ir por caminos distintos
- IP garantiza que no llegan datagramas duplicados
- Si se pierde un datagrama, IP pide que se reenvíe
Solución
- V — IP no establece una conexión antes de enviar los datos
- F — IP reordena los datagramas que llegan desordenados
- V — Dos datagramas del mismo envío pueden ir por caminos distintos
- F — IP garantiza que no llegan datagramas duplicados
- F — Si se pierde un datagrama, IP pide que se reenvíe
IP es no orientado a conexión y no hace control de secuencia, ni de flujo, ni recuperación de errores. Decide la ruta de cada datagrama por separado, así que puede haber pérdidas, desorden y duplicados: de eso se encarga TCP, más arriba.
¿Cómo se llama el paquete que es el bloque mínimo de información en una red de conmutación por datagramas y que lleva en su cabecera el origen y el destino?
Solución
Respuesta: datagrama
Es el datagrama: como lleva origen y destino en la cabecera, cada uno se trata de forma independiente.
Relaciona cada campo de la cabecera IPv4 con lo que guarda:
| IHL | |
| Longitud total | |
| Identificador | |
| Tiempo de vida | |
| Desplazamiento (offset) |
Definiciones:
- Tamaño del datagrama completo, en bytes
- Longitud de la cabecera, en palabras de 32 bits
- Dirección física del siguiente router
- Evita que un datagrama dé vueltas por la red para siempre
- Número que comparten todos los fragmentos de un mismo datagrama
- Posición de los datos del fragmento dentro del datagrama original
Solución
- IHL → Longitud de la cabecera, en palabras de 32 bits
- Longitud total → Tamaño del datagrama completo, en bytes
- Identificador → Número que comparten todos los fragmentos de un mismo datagrama
- Tiempo de vida → Evita que un datagrama dé vueltas por la red para siempre
- Desplazamiento (offset) → Posición de los datos del fragmento dentro del datagrama original
La MAC del siguiente router no está en la cabecera IP: va en la trama de la capa de acceso a la red.
Una cabecera IPv4 sin opciones mide 20 bytes. ¿Qué valor lleva su campo IHL?
Solución
Respuesta: 5
IHL cuenta palabras de 32 bits (4 bytes): 20 / 4 = 5. Es el valor mínimo.
Llega un datagrama con IHL = 6. ¿Cuánto mide su cabecera?
- 24 bytes
- 6 bytes
- 20 bytes
- 48 bytes
Solución
Respuesta: 24 bytes
Multiplica siempre por 4: IHL × 4 = bytes de cabecera.
Un datagrama lleva DF = 1 y no cabe en la MTU de la siguiente red. ¿Qué hace el router?
- No puede fragmentarlo: lo descarta y avisa al origen con un mensaje ICMP de necesidad de fragmentación
- Lo fragmenta igualmente
- Lo reensambla con otros fragmentos
- Pone MF = 0 y lo envía entero
Solución
Respuesta: No puede fragmentarlo: lo descarta y avisa al origen con un mensaje ICMP de necesidad de fragmentación
DF (Don’t Fragment) a 1 prohíbe partir el datagrama. Si no cabe, el router lo tira y ICMP informa al origen (código «necesidad de fragmentación»).
Sobre los flags de la cabecera:
- MF = 1 en un fragmento indica que vienen más fragmentos detrás
- El último fragmento de un datagrama lleva MF = 0
- El bit 0 de los flags debe valer 1
- Con DF = 0 el datagrama se puede fragmentar
Solución
- V — MF = 1 en un fragmento indica que vienen más fragmentos detrás
- V — El último fragmento de un datagrama lleva MF = 0
- F — El bit 0 de los flags debe valer 1
- V — Con DF = 0 el datagrama se puede fragmentar
Los flags son 3 bits: el bit 0 está reservado y vale 0, el bit 1 es DF (1 = no fragmentar) y el bit 2 es MF (1 = hay más fragmentos, 0 = último).
Un datagrama con 1000 bytes de datos llega a una red con MTU 420 (cabecera de 20 bytes, así que caben 400 de datos por fragmento). Rellena la tabla con el offset en bytes, como en los apuntes:
| Fragmento | Bytes de datos | Offset | MF |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 |
Solución
| Fragmento | Bytes de datos | Offset | MF |
|---|---|---|---|
| 1 | 400 | 0 | 1 |
| 2 | 400 | 400 | 1 |
| 3 | 200 | 800 | 0 |
400 + 400 + 200 = 1000. Cada offset es la suma de los datos anteriores: 0, 400 y 400 + 400 = 800. Solo el último lleva MF = 0. (En la cabecera real se guardaría en unidades de 8 bytes: 0, 50 y 100.)
Sobre el reensamblado de fragmentos en TCP/IP:
- Los fragmentos se juntan en el equipo de destino
- Cada router del camino reensambla y vuelve a fragmentar
- Si se pierde un fragmento, el destino no puede reconstruir el datagrama y lo descarta al vencer su temporizador
- Todos los fragmentos de un datagrama tienen que ir por el mismo camino
Solución
- V — Los fragmentos se juntan en el equipo de destino
- F — Cada router del camino reensambla y vuelve a fragmentar
- V — Si se pierde un fragmento, el destino no puede reconstruir el datagrama y lo descarta al vencer su temporizador
- F — Todos los fragmentos de un datagrama tienen que ir por el mismo camino
Reensamblar en el destino deja a los routers libres de trabajo y permite que cada fragmento vaya por su camino. La pega: es menos eficiente y un solo fragmento perdido inutiliza todos los demás.
Calcula la red: 10.110.12.5 AND 255.255.255.0 = ?
Solución
Respuesta: 10.110.12.0
Los tres primeros bytes de la máscara son 255 (todo unos) y pasan tal cual; el último es 0 y deja el byte a cero: 10.110.12.0.
El portátil (10.110.7.24, máscara 255.255.255.0) manda un trabajo a la impresora 10.110.7.200. ¿Cómo lo entrega?
- Directamente: está en su misma red, así que pide su MAC con ARP y le manda la trama
- Se lo manda a la pasarela 10.110.7.1
- Le pregunta al DNS por la impresora
- Lo descarta porque la impresora no es un router
Solución
Respuesta: Directamente: está en su misma red, así que pide su MAC con ARP y le manda la trama
Mismo AND, misma red: entrega directa. El router ni se entera.
Por error, el portátil tiene la máscara 255.255.0.0 en lugar de 255.255.255.0 y manda un ping a 10.110.12.5, que está en el aula 12, detrás del router. ¿Qué pasa?
- El portátil cree que 10.110.12.5 está en su red, pregunta su MAC por ARP en el aula 7 y nadie responde
- Lo manda bien a la pasarela, porque el router corrige la máscara
- El switch del aula lo reenvía al aula 12
- Funciona igual, la máscara no influye en el envío
Solución
Respuesta: El portátil cree que 10.110.12.5 está en su red, pregunta su MAC por ARP en el aula 7 y nadie responde
10.110.12.5 AND 255.255.0.0 = 10.110.0.0, igual que la red del portátil con esa máscara. Así que intenta la entrega directa y el ARP se queda sin respuesta, porque el equipo está en otra red.
Relaciona cada tipo de encaminamiento con su descripción:
| Directo | |
| Indirecto con tablas estáticas | |
| Indirecto con tablas dinámicas |
Definiciones:
- El datagrama se envía a todos los equipos de Internet
- Las rutas las escribe a mano el administrador y no cambian solas
- Los routers intercambian información cada cierto tiempo y recalculan las rutas
- El destino está en una red a la que el equipo está conectado
Solución
- Directo → El destino está en una red a la que el equipo está conectado
- Indirecto con tablas estáticas → Las rutas las escribe a mano el administrador y no cambian solas
- Indirecto con tablas dinámicas → Los routers intercambian información cada cierto tiempo y recalculan las rutas
Directo = misma red, sin router. Indirecto = a través de routers, con tablas que pueden ser estáticas (a mano, no se adaptan a cambios) o dinámicas (se construyen solas y se adaptan).
¿Qué columnas tiene como mínimo una tabla de encaminamiento? (cada fallo resta)
- La red de destino
- La dirección del siguiente router (o la IP de la interfaz si la red está conectada)
- La MAC del destino final
- El tiempo de vida de cada datagrama
- El nombre DNS del destino
Solución
Respuesta: La red de destino · La dirección del siguiente router (o la IP de la interfaz si la red está conectada)
Lo mínimo son dos columnas: red de destino y siguiente nodo. Las tablas más completas añaden la máscara y un coste.
Ordena los pasos que sigue un router con su tabla:
- Comparar el resultado con la red de destino de la fila
- Extraer la IP de destino del datagrama
- Si coincide, enviar el datagrama al siguiente nodo de esa fila
- Si no coincide ninguna fila, descartar el datagrama
- Hacer el AND de esa IP con la máscara de la fila
Solución
Orden correcto:
- Extraer la IP de destino del datagrama
- Hacer el AND de esa IP con la máscara de la fila
- Comparar el resultado con la red de destino de la fila
- Si coincide, enviar el datagrama al siguiente nodo de esa fila
- Si no coincide ninguna fila, descartar el datagrama
Es el algoritmo de los apuntes: fila a fila, N = ID AND máscara; si N coincide con la red de la fila, se envía; si se acaban las filas, se descarta.
¿Para qué sirve la fila 0.0.0.0 con máscara 0.0.0.0 al final de la tabla?
- Es la ruta por defecto: cualquier IP AND 0.0.0.0 da 0.0.0.0, así que recoge todo lo demás
- Bloquea los datagramas sin destino
- Envía el datagrama a todos los equipos (difusión)
- Representa la propia red del router
Solución
Respuesta: Es la ruta por defecto: cualquier IP AND 0.0.0.0 da 0.0.0.0, así que recoge todo lo demás
Con la máscara a ceros, el AND siempre da 0.0.0.0, que coincide con la red de la fila. Si estuviera la primera, se comería todos los datagramas.
Completa la definición de máscara de subred:
La máscara tiene 32 bits: un bit a ____ indica que ese bit forma parte del identificador de ____ y un bit a ____ indica que forma parte del identificador de ____.
Palabras:
- 2
- 0
- router
- red
- equipo
- 1
- puerto
Solución
La máscara tiene 32 bits: un bit a 1 indica que ese bit forma parte del identificador de red y un bit a 0 indica que forma parte del identificador de equipo.
Los unos marcan la red (y la subred) y los ceros, el equipo. En los apuntes al equipo se le llama también estación.
La red del aula 7, 10.110.7.0, se divide en cuatro subredes con la máscara 255.255.255.192. Rellena el último byte de la dirección de red y de la de difusión de cada subred, y cuántos equipos caben:
| Subred | Red (último byte) | Difusión (último byte) | Equipos |
|---|---|---|---|
| 1.ª | |||
| 2.ª | |||
| 3.ª | |||
| 4.ª |
Solución
| Subred | Red (último byte) | Difusión (último byte) | Equipos |
|---|---|---|---|
| 1.ª | 0 | 63 | 62 |
| 2.ª | 64 | 127 | 62 |
| 3.ª | 128 | 191 | 62 |
| 4.ª | 192 | 255 | 62 |
192 = 11000000: dos bits más para la subred y 6 para el equipo. Cada subred tiene 2⁶ = 64 direcciones, así que saltan de 64 en 64. La primera (todo ceros) es la red y la última (todo unos), la difusión: quedan 64 − 2 = 62 equipos.
Con la máscara 255.255.255.192, ¿cuál es la dirección de red de la subred donde está 10.110.7.100?
Solución
Respuesta: 10.110.7.64
100 AND 192: 01100100 AND 11000000 = 01000000 = 64. La subred es 10.110.7.64 (de .64 a .127).
¿Cuántos equipos caben en una subred con máscara 255.255.255.240?
- 14
- 16
- 240
- 30
Solución
Respuesta: 14
Cuenta los ceros de la máscara (h) y calcula 2^h − 2.
Relaciona cada protocolo o aplicación con lo que hace:
| ARP | |
| RARP | |
| ICMP | |
| DHCP | |
| DNS |
Definiciones:
- Lleva mensajes de error y de control hasta el origen
- Reensambla los fragmentos en cada router
- Da la configuración de red a un equipo cuando se conecta
- Traduce un nombre como www.ulpgc.es a una dirección IP
- Averigua la MAC que corresponde a una IP de la misma red
- Un equipo que solo sabe su MAC pide su IP a un servidor
Solución
- ARP → Averigua la MAC que corresponde a una IP de la misma red
- RARP → Un equipo que solo sabe su MAC pide su IP a un servidor
- ICMP → Lleva mensajes de error y de control hasta el origen
- DHCP → Da la configuración de red a un equipo cuando se conecta
- DNS → Traduce un nombre como www.ulpgc.es a una dirección IP
ARP va de IP a MAC y RARP al revés (Reverse). ICMP informa de errores, DHCP configura y DNS traduce nombres. Reensamblar no lo hace ningún protocolo en los routers: se hace en el destino.
El portátil necesita la MAC de su pasarela (10.110.7.1). Ordena lo que pasa:
- IP ya puede entregar el datagrama en una trama dirigida a esa MAC
- El router reconoce su IP y responde solo al portátil con su MAC
- Todos los equipos del aula reciben la petición
- El portátil manda a toda la red un ARP request con la IP 10.110.7.1 y su propio par IP-MAC
- El portátil guarda la pareja IP-MAC en su caché ARP
Solución
Orden correcto:
- El portátil manda a toda la red un ARP request con la IP 10.110.7.1 y su propio par IP-MAC
- Todos los equipos del aula reciben la petición
- El router reconoce su IP y responde solo al portátil con su MAC
- El portátil guarda la pareja IP-MAC en su caché ARP
- IP ya puede entregar el datagrama en una trama dirigida a esa MAC
Pregunta por difusión, respuesta directa y caché para no volver a preguntar. Como la petición lleva el par IP-MAC del portátil, el router también puede apuntárselo.
Ordena los mensajes con los que un portátil consigue una dirección nueva por DHCP:
- DHCPOFFER: cada servidor ofrece una dirección
- DHCPREQUEST: el cliente pide la oferta que ha elegido
- DHCPDISCOVER: el cliente busca servidores por difusión
- DHCPACK: el servidor elegido confirma la asignación
Solución
Orden correcto:
- DHCPDISCOVER: el cliente busca servidores por difusión
- DHCPOFFER: cada servidor ofrece una dirección
- DHCPREQUEST: el cliente pide la oferta que ha elegido
- DHCPACK: el servidor elegido confirma la asignación
Discover, Offer, Request, Ack (DORA). Si el servidor no puede cumplir, responde DHCPNACK y el cliente empieza de nuevo; si el cliente ve con ARP que la IP ya está en uso, envía DHCPDECLINE.
Sobre ICMP y DHCP:
- ICMP avisa del error al equipo que envió el datagrama original
- Los mensajes ICMP viajan dentro del campo de datos de un datagrama IP
- ping usa los mensajes de petición y respuesta de eco de ICMP
- En DHCP, el cliente escucha en el puerto UDP 67
- La asignación dinámica de DHCP presta la dirección durante un tiempo
Solución
- V — ICMP avisa del error al equipo que envió el datagrama original
- V — Los mensajes ICMP viajan dentro del campo de datos de un datagrama IP
- V — ping usa los mensajes de petición y respuesta de eco de ICMP
- F — En DHCP, el cliente escucha en el puerto UDP 67
- V — La asignación dinámica de DHCP presta la dirección durante un tiempo
ICMP solo informa a la fuente original, no a los routers del camino. ping manda peticiones de eco (tipo 8) y recibe respuestas (tipo 0). En DHCP el servidor escucha en el 67 y el cliente en el 68.
¿Qué mecanismo de DHCP da a un equipo una dirección permanente la primera vez que se conecta?
- La asignación automática
- La asignación dinámica
- RARP
- ARP
Solución
Respuesta: La asignación automática
Automática = para siempre; dinámica = préstamo con tiempo. Ojo: el nombre engaña, porque las dos las hace el servidor sin intervención humana.
En las preguntas de clases no pases a binario si no hace falta: mira el primer byte y compáralo con 128, 192 y 224. Y en las de subredes, 256 menos el último byte de la máscara te da el tamaño de cada subred.
Preguntas de desarrollo
En el examen de IC2 hay preguntas escritas, y el funcionamiento de ARP es una de las que salen. Aquí tienes esa y tres más que encajan con el tema: encaminamiento con su tabla, subredes con su máscara y fragmentación. Escribe tu respuesta en la caja (un párrafo bien hilado, como en el examen) y después abre la respuesta modelo.
Explica el funcionamiento del protocolo ARP.
Solución
Respuesta modelo:
ARP (Address Resolution Protocol) obtiene la dirección física (MAC) de un equipo de la misma red a partir de su dirección IP. Cuando un equipo A tiene que entregar un datagrama a B y solo conoce su IP, el proceso ARP de A envía por difusión un ARP request con la IP de B y con el par IP-MAC del propio A. Todos los equipos de la red reciben la petición, pero solo B reconoce su IP y contesta directamente a A con un ARP reply que contiene su MAC. A guarda la pareja IP-MAC en su caché ARP (se puede ver con arp -a), de modo que los siguientes datagramas no necesitan preguntar, y el proceso IP ya puede entregar el datagrama en una trama dirigida a esa MAC. Si el destino está en otra red, lo que se pregunta es la MAC del router (la pasarela). La operación inversa, conseguir una IP a partir de la MAC, la hace RARP con ayuda de un servidor.
Lo que se valora:
- Qué hace: de IP a MAC, dentro de la misma red
- La petición va por difusión y lleva el par IP-MAC del emisor
- Solo responde el dueño de la IP, directamente al que preguntó
- La caché ARP para no repetir la pregunta
- Con destino en otra red se pregunta la MAC de la pasarela, o la diferencia con RARP
Si lo cuentas con un ejemplo (el portátil que pregunta por su pasarela), ganas claridad y no pierdes nada.
Explica la diferencia entre encaminamiento directo e indirecto y cómo usa un router su tabla de encaminamiento.
Solución
Respuesta modelo:
El encaminamiento es la función de la capa de red que decide el camino de los datagramas entre redes. Es directo cuando el destino está en una red a la que el equipo está conectado: se entrega sin pasar por ningún router (se averigua la MAC con ARP y se envía). Es indirecto cuando el destino está en otra red: el datagrama se entrega al siguiente router, que vuelve a decidir. Para decidir se usa la tabla de encaminamiento, que tiene como mínimo la red de destino y el siguiente nodo (o «directo»), y normalmente también la máscara y un coste. El router saca la IP de destino del datagrama y, fila a fila, hace el AND con la máscara; si el resultado coincide con la red de la fila, envía el datagrama a su siguiente nodo, y si no coincide ninguna, lo descarta. La fila 0.0.0.0 con máscara 0.0.0.0 es la ruta por defecto y va la última. Las tablas pueden ser estáticas, escritas a mano y que no se adaptan a los cambios, o dinámicas, construidas automáticamente por los routers intercambiando información cada cierto tiempo.
Lo que se valora:
- Definición de encaminamiento como función de la capa de red
- Directo (misma red) frente a indirecto (a través del siguiente router)
- Columnas de la tabla: red de destino, siguiente nodo (máscara y coste)
- El algoritmo: AND con la máscara, comparar, enviar o descartar
- Ruta por defecto y tablas estáticas frente a dinámicas
Un ejemplo numérico (10.200.1.80 AND 255.255.255.0 = 10.200.1.0) demuestra que lo has entendido.
¿Qué son las subredes y para qué sirve la máscara de subred? Pon un ejemplo.
Solución
Respuesta modelo:
Las subredes permiten usar un único identificador de red en varias redes físicas: algunos bits más significativos de la parte de equipo (estación) se usan para identificar la subred. Desde fuera se ve una sola red y dentro el router reparte por subredes. La máscara de subred tiene 32 bits: vale 1 en los bits que identifican la red (incluida la subred) y 0 en los que identifican el equipo. Haciendo el AND bit a bit entre una IP y su máscara se obtiene la red a la que pertenece. Por ejemplo, la facultad tiene la red 10.110.0.0 y usa el tercer byte para el aula con la máscara 255.255.255.0: el portátil 10.110.7.24 está en la subred 10.110.7.0 (aula 7) y la impresora 10.110.12.5 en la 10.110.12.0 (aula 12), así que entre ellos hay que pasar por el router. En cada subred, la dirección con los bits de equipo a 0 es la de la red y la que los tiene a 1 es la de difusión, por lo que caben 2^h − 2 equipos (con 8 bits de equipo, 254).
Lo que se valora:
- Definición: un identificador de red para varias redes, con bits de la parte de equipo para la subred
- Máscara: 1 = red, 0 = equipo
- El AND entre IP y máscara para sacar la red
- Un ejemplo con números que cuadren
- Dirección de red, de difusión y número de equipos (2^h − 2)
La definición de los apuntes son las dos primeras frases; el ejemplo y las cuentas son lo que sube la nota.
Explica la fragmentación de un datagrama IP y dónde se reensambla, con sus ventajas e inconvenientes.
Solución
Respuesta modelo:
Cada red tiene una MTU, el tamaño máximo que puede llevar una trama. Si un datagrama no cabe en la MTU de la siguiente red, el router lo parte en fragmentos, cada uno con su propia cabecera IP. Todos los fragmentos llevan el mismo identificador; el campo desplazamiento (fragment offset) indica a qué parte del datagrama original pertenecen sus datos, y el flag MF vale 1 en todos menos en el último, que lleva MF = 0. Si el flag DF vale 1, el datagrama no se puede fragmentar. Por ejemplo, 1400 bytes de datos en una red con MTU 620 salen en tres fragmentos de 600, 600 y 200 bytes con offsets 0, 600 y 1200. En TCP/IP el reensamblado se hace en el equipo de destino. Ventajas: cada fragmento puede encaminarse por separado, por redes distintas, y no se sobrecarga a los routers. Inconvenientes: es menos eficiente y, si se pierde un solo fragmento, el destino no puede reconstruir el datagrama (vence el temporizador de reensamblado) y se pierde entero.
Lo que se valora:
- Por qué se fragmenta: la MTU de la red
- Campos implicados: identificador, offset, MF y DF
- Ejemplo con offsets correctos
- Reensamblado en el destino, no en los routers
- Ventajas e inconvenientes
Lo que más se olvida en el examen: decir dónde se reensambla y por qué es una ventaja.
En el desarrollo puntúan los conceptos, no las frases exactas. Un ejemplo con números que cuadren (un AND, unos offsets) demuestra que lo entiendes y suele marcar la diferencia.
Todo el tema en un dibujo
Antes del chuletario, un mapa de todo lo que entra. IP en el centro y, alrededor, lo que tienes que saber de cada parte. Si puedes contar cada tarjeta sin mirar, tienes el tema.
Chuletario: Direccionamiento IP y subredes
Lo esencial en 30 segundos
- IPv4 = 32 bits (4 bytes en decimal con puntos); IPv6 = 128 bits. La IP identifica la conexión y no es la MAC.
- Clases: A empieza por
0(1.er byte 0-127), B por10(128-191), C por110(192-223), D por1110(224-239, multidifusión). - IP: no orientado a conexión, datagramas independientes, sin control de secuencia, de flujo ni de errores; puede haber pérdidas, desorden y duplicados.
- Cabecera: IHL en palabras de 32 bits (mínimo 5 = 20 bytes); DF = 1 no fragmentar; MF = 0 último fragmento; TTL para que no circule para siempre.
- Encaminamiento: directo si es la misma red; indirecto con tabla (red de destino → siguiente nodo); red = IP AND máscara; la ruta por defecto 0.0.0.0/0.0.0.0, la última.
- Subredes: máscara 1 = red, 0 = equipo; 2^h − 2 equipos.
- Protocolos: ARP IP → MAC; RARP MAC → IP (servidor); ICMP errores a la fuente; DHCP DORA, servidor 67, cliente 68.
Si te preguntan…
| Si te preguntan… | Responde |
|---|---|
| En base a qué encaminan los routers | En base a la red de destino, no al equipo |
| Objetivo de la interred TCP/IP | Ocultar los detalles del hardware y dar un servicio de comunicación universal, como si fuera una única red |
| Clase de una dirección | Mira el primer byte: < 128 A, < 192 B, < 224 C, si no D |
| Qué no hace IP | Control de secuencia, control de flujo y recuperación de errores |
| Unidad mínima de la conmutación por datagramas | El datagrama |
| Dónde se reensambla | En el dispositivo de destino |
| Columnas mínimas de una tabla | Red de destino y siguiente enrutador |
| Estáticas frente a dinámicas | A mano y no se adaptan / automáticas e intercambio periódico, se adaptan |
| Qué protocolo convierte IP en MAC | ARP (y RARP al revés) |
| Qué protocolo manda errores y avisos | ICMP, solo a la fuente original |
| Asignación automática frente a dinámica | Permanente la primera vez / préstamo durante un tiempo |
| Nombre a IP | DNS (aplicación) |
Las cuentas que caen
| Quiero… | Cuenta | Ejemplo |
|---|---|---|
| La red de una IP | IP AND máscara, byte a byte (255 copia, 0 pone a cero) | 10.200.1.80 AND 255.255.255.0 = 10.200.1.0 |
| Un byte intermedio de la máscara | Pasar los dos a binario y hacer el AND | 100 AND 192 = 01100100 AND 11000000 = 64 |
| Bytes de cabecera | IHL × 4 | IHL 6 → 24 bytes |
| Datos por fragmento | MTU − 20 | MTU 620 → 600 bytes |
| Offsets | Suma de los datos de los fragmentos anteriores | 0, 600, 1200 |
| Tamaño de cada subred | 256 − último byte no nulo de la máscara | .224 → 32 direcciones |
| Equipos | 2^h − 2 (h = ceros de la máscara) | .240 → 2⁴ − 2 = 14 |
| Difusión | Siguiente red − 1 | Red .64 con tamaño 64 → difusión .127 |
Plantillas para el desarrollo
- ARP: qué hace (IP → MAC, misma red) → request por difusión con la IP buscada y el par IP-MAC propio → todos lo reciben, solo responde el dueño → reply directo con su MAC → caché ARP → IP entrega la trama (si es otra red, se pregunta por la pasarela) → RARP hace lo contrario.
- Encaminamiento: definición (función de la capa de red) → directo frente a indirecto → tabla (red de destino, siguiente nodo, máscara y coste) → algoritmo con AND, comparar, enviar o descartar → ruta por defecto → estáticas frente a dinámicas.
- Subredes: un identificador de red para varias redes → bits de la parte de equipo para la subred → máscara 1/0 → AND → ejemplo → red, difusión y 2^h − 2.
- Fragmentación: MTU → fragmentos con su cabecera → identificador, offset, MF, DF → ejemplo con offsets → reensamblado en el destino → ventajas e inconvenientes.
Síntoma y causa probable
| Síntoma en tu examen | Causa probable |
|---|---|
| Pusiste IHL = 20 | Contaste bytes; IHL cuenta palabras de 32 bits |
| El último offset no te cuadra | Sumaste también los datos del propio fragmento o restaste la cabecera dos veces |
| Te salió un equipo de más en cada subred | Usaste 2^h y no 2^h − 2 |
| Marcaste que los routers reensamblan | Confundiste fragmentar (en el router) con reensamblar (en el destino) |
| Cambiaste ARP por RARP | No te paraste a pensar qué dato tienes y cuál quieres |
| Te restó una múltiple que creías tener | Marcaste una opción «por si acaso» |
| Pusiste el servidor DHCP en el 68 | Al revés: servidor 67, cliente 68 |
Antes de entregar, pregúntate
- ¿He comprobado la clase con el primer byte y no a ojo?
- ¿Mis AND copian los bytes con 255 y ponen a cero los de 0, y he pasado a binario el byte intermedio si lo había?
- ¿He restado la red y la difusión al contar equipos, y mis offsets suman los datos anteriores?
- ¿He dejado en blanco las opciones de múltiple respuesta de las que no estaba seguro?
Si algo te ha costado, vuelve a la teoría de direccionamiento IP y subredes y repite el cuestionario otro día. Con este tema terminamos la parte de redes de IC2; el siguiente abre los sistemas operativos: qué es un sistema operativo.
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