Explicación técnica del cálculo de dirección de red, broadcast y hosts:

Cuando trabajas con redes IP y máscaras de subred, el objetivo es dividir un espacio de direcciones IP en varias subredes más pequeñas para que los dispositivos puedan comunicarse de manera eficiente dentro de esas subredes. Los conceptos clave son dirección de red, dirección de broadcast, y el rango de hosts.

1. Dirección IP y Máscara de Subred

Una dirección IP está dividida en dos partes:

• Parte de red: Indica a qué red pertenece la IP.
• Parte de host: Indica un dispositivo dentro de esa red.

La máscara de subred es lo que determina cuántos bits se usan para la red y cuántos para los hosts. En el caso de una máscara de 255.255.240.0 (en binario: 11111111.11111111.11110000.00000000), se reservan 20 bits para la red y 12 bits para los hosts.

2. Cómo calcular la dirección de red

La dirección de red es la primera dirección dentro de una subred, donde todos los bits de la parte de host están en 0. Para calcular la dirección de red, se realiza una operación AND entre la dirección IP y la máscara de subred. Esto preserva los bits de la red y pone los bits de host a 0.

Ejemplo: IP 192.168.15.15 con máscara 255.255.240.0

• IP binaria: 11000000.10101000.00001111.00001111 (192.168.15.15)
• Máscara binaria: 11111111.11111111.11110000.00000000 (255.255.240.0)
• Operación AND:

   11000000.10101000.00001111.00001111
   AND
   11111111.11111111.11110000.00000000
   -----------------------------------
   11000000.10101000.00000000.00000000  (Dirección de red: 192.168.0.0)

Esta es la dirección de red para la IP 192.168.15.15 con la máscara 255.255.240.0.

3. Cómo calcular la dirección de broadcast

La dirección de broadcast es la última dirección dentro de una subred, donde todos los bits de host están en 1. Se usa para enviar datos a todos los dispositivos dentro de una subred.

Para calcular la dirección de broadcast:

1. Inviertes los bits de la máscara de subred (en los bits que corresponden a los hosts).
2. Luego haces una operación OR entre la dirección de red y el resultado de la inversión de los bits de host.

Ejemplo: IP 192.168.15.15 con máscara 255.255.240.0

• Máscara binaria: 11111111.11111111.11110000.00000000
• Inversión de bits de host: 00000000.00000000.00001111.11111111
• Dirección de red: 11000000.10101000.00000000.00000000 (192.168.0.0)
• Operación OR:

   11000000.10101000.00000000.00000000  (Dirección de red)
   OR
   00000000.00000000.00001111.11111111  (Inversión de bits de host)
   -----------------------------------
   11000000.10101000.00001111.11111111  (Dirección de broadcast: 192.168.15.255)

La dirección de broadcast para la subred de 192.168.15.15 es 192.168.15.255.

4. Cómo calcular el rango de hosts

Los hosts disponibles son las direcciones IP que pueden asignarse a dispositivos dentro de la subred. El rango de hosts se encuentra entre la dirección de red + 1 y la dirección de broadcast – 1.

• El primer host es la primera dirección después de la dirección de red: 192.168.0.1.
• El último host es la última dirección antes de la dirección de broadcast: 192.168.15.254.

Para la subred 192.168.0.0 a 192.168.15.255:

• Host inicial: 192.168.0.1
• Host final: 192.168.15.254

5. Por qué funcionan así las direcciones

El comportamiento de las direcciones IP y las máscaras de subred sigue el estándar de división de redes en bloques. Estos bloques se definen en base a la longitud del prefijo (por ejemplo, /20 para una máscara de subred de 255.255.240.0). El prefijo indica qué parte de la dirección IP es fija para todas las direcciones dentro de una red (parte de red) y cuál es variable (parte de host).

En el caso de la máscara 255.255.240.0:

• Los 20 bits iniciales son fijos y definen la red.
• Los 12 bits restantes son variables y se usan para definir direcciones dentro de la red.

Como los 12 bits para los hosts pueden tomar 2^12 combinaciones (4096 direcciones), tenemos un rango de 4094 hosts (excluyendo la dirección de red y de broadcast).

Ejemplo de IP 192.168.255.255:

• Dirección de red: La subred a la que pertenece es 192.168.240.0, porque los primeros 20 bits en 255.255.240.0 identifican la parte de red y los últimos 12 bits se usan para hosts.
• Dirección de broadcast: La dirección de broadcast es 192.168.255.255, que es la última dirección de la subred 192.168.240.0.
• Hosts disponibles: Van desde 192.168.240.1 hasta 192.168.255.254.

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Resumen técnico

El comportamiento de las direcciones de red, broadcast y el rango de hosts depende directamente de la máscara de subred. La máscara determina cuántos bits son para la red y cuántos son para los hosts. Cuanto mayor sea el número de bits reservados para la red (en el caso de /20, 20 bits), menos direcciones IP estarán disponibles para los hosts, y viceversa. En este ejemplo, con una máscara 255.255.240.0, las subredes se dividen en bloques de 16 en el tercer octeto, lo que da lugar a un rango de direcciones IP considerable dentro de cada subred.