Cómo calcular el rango de red y convertir máscaras CIDR en Python

Al configurar redes de ordenadores, el rango de red es uno de los parámetros claves. El rango de red se puede representar usando la notación clásica de máscara de subred o el formato CIDR (Classless Inter-Domain Routing). En esta entrada, se explicará el formato CIDR y cómo traducirlo a la notación clásica de máscara de subred. Incluyendo el código Python para realizar estos cálculos.

¿Qué es el formato CIDR?

El formato CIDR es una manera de representar direcciones IP y sus máscaras de subred. En lugar de utilizar la notación de máscara de subred tradicional (por ejemplo, 255.255.255.0), el formato CIDR utiliza una barra inclinada seguida de un número (por ejemplo, /26). Este número representa la cantidad de bits que se utilizan para la máscara de red.

Cómo transformar una máscara CIDR en una máscara de subred

A modo de ejemplo, se puede utilizar la dirección IP 192.168.1.39 y la máscara /26 para ver cómo transformar una máscara CIDR en una máscara de subred.

Paso 1: Convertir CIDR a una máscara de subred clásica

La notación /26 indica que los primeros 26 bits de la dirección IP son parte de la máscara de red. La máscara de subred en notación decimal punteada se construye como sigue:

Convertir el número de bits a una máscara de subred binaria: Los primeros 26 bits son 1s y el resto son 0s.
Convertir la máscara de subred binaria a decimal.

Para /26, la máscara en binario es:

11111111.11111111.11111111.11000000

En decimal, esto se traduce a:

255.255.255.192

Paso 2: Calcular el Rango de la Red

Ahora, para calcular el rango de la red es necesario realizar las siguientes operaciones:

Determinar la dirección de red: Esto ya nos lo da el CIDR (192.168.1.39).
Calcular la dirección de broadcast: Esto se obtiene configurando los bits de host en 1. Para /26, los últimos 6 bits son para hosts, por lo que el broadcast es 192.168.1.0 más 0.0.0.63 (donde 63 es 2^(32-26) - 1).

Entonces, el rango de la red es de 192.168.1.0 a 192.168.1.63.

Código en Python

En Python existe la librería estándar ipaddress con la que se puede realizar estas conversiones de una forma sencilla. A continuación, se crea una función que crea la máscara de red a partir del CIDR y otra que permite calcular el rango de red a partir de la IP y del CIDR.

import ipaddress


def cidr_to_netmask(cidr):
    """
    Convierte una notación CIDR a una máscara de subred en formato decimal punteado.

    Parámetros
    ----------
    cidr : int
        El prefijo en formato CIDR, que indica la cantidad de bits utilizados para la parte de red de la dirección.

    Retorna
    -------
    netmask : ipaddress.IPv4Address
        La máscara de subred correspondiente en notación decimal punteada.

    Ejemplo
    -------
    >>> cidr_to_netmask(26)
    IPv4Address('255.255.255.192')
    """
    network = ipaddress.IPv4Network(f'0.0.0.0/{cidr}', strict=False)
    return network.netmask


def calculate_network_range(ip, cidr):
    """
    Calcula la dirección de red y la dirección de broadcast para una dirección IP dada con su máscara de red en formato CIDR.

    Parámetros
    ----------
    ip : str
        La dirección IP en formato string.
    cidr : int
        El prefijo en formato CIDR que indica la cantidad de bits utilizados para la parte de red.

    Retorna
    -------
    network_address : ipaddress.IPv4Address
        La dirección de red calculada.
    broadcast_address : ipaddress.IPv4Address
        La dirección de broadcast calculada.

    Ejemplo
    -------
    >>> calculate_network_range('192.168.1.39', 26)
    (IPv4Address('192.168.1.39'), IPv4Address('192.168.1.39'))
    """
    network = ipaddress.IPv4Network(f'{ip}/{cidr}', strict=False)
    return network.network_address, network.broadcast_address


# Ejemplo de uso
cidr = 26
ip = '192.168.1.39'

netmask = cidr_to_netmask(cidr)
network_start, network_end = calculate_network_range(ip, cidr)

print(f"Máscara de subred para /{cidr}: {netmask}")
print(f"Rango de la red para {ip}/{cidr}: {network_start} - {network_end}")

Máscara de subred para /26: 255.255.255.192
Rango de la red para 192.168.1.39/26: 192.168.1.0 - 192.168.1.63

En este código se han definido dos funciones:

cidr_to_netmask(cidr): Convierte una notación CIDR a una máscara de subred en formato decimal punteado.
calculate_network_range(ip, cidr): Calcula el rango de la red dado una dirección IP y una máscara CIDR.

Al ejecutar el código se puede comprobar cómo se reproducen los valores que se han explicado en las secciones anteriores. Siendo un recurso para convertir notaciones CIDR a máscaras de subred clásicas y calcular rangos de red en Python.

Conclusiones

El concepto de rango de red es fundamental cuando se trabaja con redes de ordenadores. Comprender cómo transformar la notación CIDR a una máscara de subred puede hacer que sea más sencillo trabajar con redes. Manualmente, convertir la notación CIDR en una máscara de subred puede ser complicado, pero con la ayuda de librerías como ipaddress de Python esto se hace mucho más sencillo.

Imagen de Buffik en Pixabay