Tema 3

Vista previa del material en texto

SUBNETTIG 
Y máscara de subred
Subnetting y máscaras de subredes.
Las Clases de Direcciones de Internet fueron diseñadas para acomodar tres diferentes escalas deredes IP, donde los 32 bits de la dirección IP son repartidos entre identificadores de red eidentificadores de host dependiendo de cuantas redes y hosts por red son necesarios.
Sin embargo, considere los identificadores de red de clase A, quienes tiene la posibilidad de másde 16 millones de hosts en la misma red.
Todos los hosts en la misma red física limitados por enrutadores IP comparten el mismo tráfico detransmisión; están en el mismo dominio de transmisión (broadcast domain).
No es práctico tener 16 millones de nodos en el mismo dominio de transmisión.
El resultado es que la mayoría de las 16 millones de direcciones de host no son asignables y sondesperdiciadas. Incluso una red de clase B con 65 mil hosts es impráctica.
En un esfuerzo para crear dominio de transmisión más pequeños y para utilizar mejor los bits delidentificador de host, una red IP puede ser subdividida en redes más pequeñas, cada una limitada por unenrutador IP y a las que se le asigna un nuevo identificador de subred, el cual es un subconjunto deidentificador de red basado en clases originales.
Subnetting y máscaras de subredes.
"La división de subredes es la obtención de otras direcciones de red basadas en una sola dirección con eluso de la máscara de subred"
Esto crea subredes, subdivisiones de una red IP cada una con su identificador de subred único.
Los identificadores de subred son creados usando bits de la porción del “identificador de host” del“identificador de red original” basado en clases.
Para crear subredes iremos tomando bits del identificador de host, tantos como subredes necesitemos.
Debemos de saber que con n bits, podremos diseñar 2ⁿ subredes.
Tabla referente a subredes de clase C.
Nº bits
ID host
Nºbits
IDSUBRED
Nº hosts2ⁿ bits ID host -2 Nº Subredes2ⁿ bits ID SUBRED MÁSCARASUBRED
7 1 126 2 255.255.255.128
6 2 62 4 255.255.255.192
5 3 30 8 255.255.255.224
4 4 14 16 255.255.255.240
3 5 6 32 255.255.255.248
2 6 2 64 255.255.255.252
Máscara de Subred
Representación decimal punteada de las máscaras de subred.
Las máscaras de subred son frecuentemente expresadas en notación decimal punteada.
Una vez que los bits son establecidos para las porciones de identificador de red e identificador de servidor,el número de 32 bits resultante es convertido a notación decimal punteada. Note que aunque estéexpresado en notación decimal punteada, una máscara de subred no es una dirección IP.
Una máscara de subred por defecto está basada en las clases de direcciones IP y es utilizada en redesTCP/IP que no estén dividas en subredes.
La siguiente tabla lista las máscaras de subred por defecto utilizando notación decimal punteada para lamáscara de subred.
Clase de dirección Bits para la máscara de subred Prefijo de red
Clase A 11111111 00000000 00000000 00000000 /8
Clase B 11111111 11111111 00000000 00000000 /16
Clase C 11111111 11111111 11111111 00000000 /24
Máscara de Subred
Por ejemplo:
La dirección de red de clase B 138.96.0.0 con la máscara de subred 255.255.0.0 sería expresado ennotación de prefijo de red como 138.96.0.0/16.
Como un ejemplo de una máscara de subred personalizada, osea cuando una red ya se encuentra divididael 138.96.58.0 es un dirección de red clase B con subredes de 8 bits.
138.96.xxxxxxxx.yyyyyyyy
Donde “X” son los 8 bits designados a la subred.
La máscara de subred utiliza un total de 24 bits para definir la dirección de subred.
La dirección de subred y su máscara de subred correspondiente son entonces expresados en notación de prefijo de red, como:
138.96.58.0/24
Cálculo de subredes
Bien, esto quiere decir que: con la utilización de la máscara de subred se obtienen otras IPs quecompartan la red y la subred.
Para crear la estructura de subred, los bits de Host se deben reasignar como bits de subred. Este procesoes a veces denominado "pedir bits prestados". Sin embargo, un término más preciso sería "prestar" bits.
Una vez determinado el número de hosts por subred que necesitamos, procederemos a determinar elnúmero de bits de ID SUBRED y número de bits de ID HOST que necesitamos.
2 ^ n bits ID SUBRED = Número de subredes posible.
(El número de subredes que se pueden usar es igual a dos a la potencia del número de bits asignados a subred, menos dos.La razón de restar dos es por las direcciones reservadas de ID de red y la dirección de broadcast. )
2 ^ n bits ID host -2 = Número de hosts por subred posibles.
(Número de Hosts utilizables = dos elevado a la potencia de los bits restantes, menos dos (direcciones reservadas para elID de subred y el broadcast de subred)
Para determinar el número de máscara que harán uso cada una de las subredes, deberemos realizar unarepresentación en sistema binario del número de máscara de clase C.
255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
Cálculo de subredes
Pondremos a valor “1” tantos “0” del último octeto, como bits necesitemos para “Números de subredesposible”
Nº bitsID SUBRED máscara Decimal máscara Binario
1 255.255.255.128 11111111.11111111.11111111. 100000002 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111. 11000000
3 255.255.255.224 11111111.11111111.11111111. 11100000
4 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111. 11110000
5 255.255.255.248 11111111.11111111.11111111. 11111000
6 255.255.255.252 11111111.11111111.11111111. 11111100
Cálculo de subredes
Calcular la Cantidad de Subredes y Hosts por Subred
Cantidad de Subredes es igual a: 2^N, donde "N" es el número de bits “prestados" a la porción deHost.
Cantidad de Hosts x Subred es igual a: 2^M -2, donde "M" es el número de bits disponible en laporción de host y "-2" es debido a que toda subred debe tener su propia dirección de red y su propiadirección de broadcast.
Aclaración: Originalmente la fórmula para obtener la cantidad de subredes era 2^N -2, donde "N" es elnúmero de bits “prestados" a la porción de host y "-2" porque la primer subred (subnet zero) y la últimasubred (subnet broadcast) no eran utilizables ya que contenían la dirección de la red y broadcastrespectivamente. Todos los tutoriales que andan dando vueltas en Internet utilizan esa fórmula.
Actualmente para obtener la cantidad de subredes se utiliza y se enseña con la fórmula 2^N, que permiteutilizar tanto la subred zero como la subnet broadcast para ser asignadas.
Cálculo de subredes
Para determinar si las IPs de dos hosts se encuentran dentro de la misma subred, deberemos realizar laoperación AND en sistema binario de las direcciones IP de host por dirección de máscara:
AND es una de las tres operaciones binarias básicas utilizadas en la lógica digital. Las otras dos son OR yNOT. Mientras que las tres se usan en redes de datos, AND se usa para determinar la dirección de red.
DIRECCIÓN de SUBRED = IP Host AND máscara
Ejemplo: Host 192.168.1.1 , máscara 255.255.255.192
Entonces la dirección de subred es: 192.168.1.0
IP HOST 11000000.10101000.00000001.00000001 
MÁSCARA 11111111.11111111.11111111.10000000
Nº SUBRED 11000000.10101000.00000001.00000000
Cálculo de subredes
Lo Explicaremos un poco más a fondo.
Supongamos que nuestra IP es: 192.168.10.150
Supongamos que nuestra máscara es: 255.255.255.0
Para realizar el calculo, tenemos que pasar cada uno de los 4 valores de nuestra IP y máscara a binario de8 bits. Para nuestro ejemplo:
192.168.10.150 sería: 11000000.10101000.00001010.10010110
255.255.255.0 sería: 11111111.11111111.11111111.00000000
Necesitamos hacer un AND de los valores de nuestra IP con los valores de nuestra máscara:
11000000 AND 11111111 = 11000000
10101000 AND 11111111 = 10101000
00001010 AND 11111111 = 00001010
10010110 AND 00000000 = 00000000
Por lo tanto, la dirección de SUBRED es: 11000000.10101000.00001010.00000000 ó 192.168.10.0
Cálculo de subredes
Ejemplo 2
Dada la IP 192.168.20.25 máscara 255.255.255.192
Para sacar la dirección de red de una dirección IP teniendo también su mascara, debes pasar las dosdirecciones a binarioy hacer la operación AND entre ellas
IP = 11000000.10101000.00010100.00011001
MASK = 11111111.11111111.11111111.11000000
AND = 11000000.10101000.00010100.00000000
Pasamos el resultado a decimal = 192.168.20.0 y ya tenemos la dirección de RED de la primera IP.
Cálculo de subredes
Para broadcast se realiza la operación lógica OR entre la dirección de host y la NOT de la máscara
Para obtener la dirección de broadcast, debemos pasar también a binario la IP y la máscara, y hacer laoperación OR entre la IP y el NOT de la máscara.
IP = 11000000.10101000.00010100.00011001
NOT MASK = 00000000.00000000.00000000.00111111
OR = 11000000.10101000.00010100.00111111
Pasamos el resultado a decimal = 192.168.20.63 y ya tenemos la dirección de BROADCAST
Creación de Subredes
Creando las subredes
Vamos a partir de nuestra dirección IP de la red original y vamos a ir quitando bits sucesivos a la porciónde host, calculando en cada caso las subredes obtenidas, sus direcciones IP, sus máscaras de subred y elrendimiento de la partición obtenida.
Para ello, pasamos la dirección IP a binario, cogemos los bits prestados a la porción de host y vamosvariando de todas las formas posibles:
Creación de Subredes
En el caso de 4 bits, y luego calculamos las IP de los host correspondientes a cada una de las variacioneshallando los márgenes de las mismas, ya que estarán entre el valor mínimo y el máximo al variar los bitsde la porción de host entre todos 0 (dirección de subred) y todos 1 (dirección de broadcastcorrespondiente).
Prestando 1 bit:
Si quitamos un sólo bit a la parte de host:
parte de red: 11010010.00011001.00000010.sR
parte de host: hhhhhhh
Permutando los bits de host prestados para obtener las subredes obtenidas:
2^1=2
Es decir, 2 subredes
1010010.00011001.00000010.0 y 11010010.00011001.00000010.1
Pero resulta que no podemos disponer de la subred que toma el 0, ya que entonces contendría la IP de lared original, ni de la que toma el 1, ya que contendría la dirección de broadcast de la red original. Es decir,prestando ”1” sólo bit no podemos crear subredes.
Creación de Subredes
Tenemos la dirección IP Clase C: 210.25.2.00000000
Si vamos aumentando el número de bits prestados a la porción de host obtenemos:
Prestando 2 bits:
parte de red: 11010010.00011001.00000010.sRsR (2 bits)
parte de host: hhhhhh (6 bits)
número de subredes válidas: 2^2 – 2 = 2
número de host válidos por subred: 2^6 - 2=62
tamaño del bloque o número base: 256 - máscara de subred, 256 – 192 = 64
Las direcciones de subred las obtenemos haciendo las “combinaciones posibles” con los 2 bits prestados:
Bloque 1
11010010.00011001.00000010. 00 000000 a 11010010.00011001.00000010. 00 111111
Las direcciones: 210.25.2.0 a 210.25.2.63 (no es válida, al contener la dirección de red de la redoriginal).
Creación de Subredes
Bloque 2
11010010.00011001.00000010.01000000 a 11010010.00011001.00000010.01111111 =
210.25.2.64 a 210.25.2.127
Subred válida, con dirección de red = 210.25.2.64, broadcast = 210.25.2.127 y 62 direcciones IP parahost, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la 210.25.2.65 a la 210.25.2.126)
Máscara de subred:
11111111.11111111.11111111.11000000 = 255.255.255.192 ó /26
Acordate que prestamos 2 bits…
Creación de Subredes
Bloque 3
11010010.00011001.00000010.10000000 a 11010010.00011001.00000010.10111111 = 210.25.2.128a 210.25.2.191
Subred válida, con dirección de red = 210.25.2.128, broadcast=210.25.2.191 y 62 direcciones IP parahost, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la 210.25.2.129 a la 210.25.2.190).
Máscara de subred:
11111111.11111111.11111111.11000000 = 255.255.255.192 ó /26
Siguiendo,
El bloque 11010010.00011001.00000010.11000000 a 11010010.00011001.00000010.11111111 =210.25.2.192 a 210.25.2.225 (no es válida, al contener la dirección de broadcast de la red original).
Creación de Subredes
Resumiendo: obtenemos 2 subredes válidas, con 62 direcciones IP válidas cada una, es decir,desperdiciamos:
(256-2) total disponibles clase C 
menos
(62+62) 2 subredes válidas = 130 direcciones IP para host, con lo que el rendimiento de la partición en subredes será:
R=(IP útiles subredes)/(IP útiles totales)=124/254=0.488=48%
Como ven, la máscara de subred es la misma para todas las subredes obtenidas prestando 2 bits a laporción de host
Éste es el método a aplicar a la hora de crear una SUBRED sin importar la cantidad de BITS quese presten
Creación de Subredes
Ejemplo prestando 3 bits:
parte de red: 11010010.00011001.00000010.sRsRsR (3 bits)
parte de host: hhhhhh (5 bits)
número de subredes válidas: 2^3 – 2 = 6
número de host válidos por subred: 2^5 – 2 = 30
tamaño del bloque o número base: 256 - máscara de subred, 256 – 224 = 64
Las direcciones de subred las obtenemos haciendo las “combinaciones posibles” con los 3 bits prestados:
Bloque 1
11010010.00011001.00000010. 000 00000 a 11010010.00011001.00000010. 000 11111 = 210.25.2.0a 210.25.2.31
(No es válida, al contener la dirección de red de la red original).
Bloque 2
11010010.00011001.00000010.00100000 a 11010010.00011001.00000010.00111111 = 210.25.2.32a 210.25.2.63
Subred válida, con dirección de red = 210.25.2.32, broadcast=210.25.2.63 y 30 direcciones IP para host,que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la 210.25.2.33 a la 210.25.2.62).
Creación de Subredes
Bloque 3
11010010.00011001.00000010.01000000 a 11010010.00011001.00000010.01011111 = 210.25.2.32a 210.25.2.63
Subred válida, con dirección de red = 210.25.2.64, broadcast=210.25.2.95 y 30 direcciones IP para host,que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la 210.25.2.65 a la 210.25.2.94).
Bloque 4
11010010.00011001.00000010.01100000 a 11010010.00011001.00000010.01111111 = 210.25.2.96a 210.25.2.127
Subred válida, con dirección de red = 210.25.2.96, broadcast=210.25.2.127 y 30 direcciones IP parahost, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la 210.25.2.97 a la 210.25.2.126).
Bloque 5
11010010.00011001.00000010.10000000 a 11010010.00011001.00000010.10011111 = 210.25.2.128a 210.25.2.159
Subred válida, con dirección de red = 210.25.2.128, broadcast=210.25.2.159 y 30 direcciones IP parahost, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la 210.25.2.129 a la 210.25.2.158).
Creación de Subredes
… Bloque 8
El bloque 11010010.00011001.00000010.11100000 a 11010010.00011001.00000010.111111111 =210.25.2.224 a 210.25.2.255 (no es válida, al contener la dirección de broadcast de la red original).
Máscara de subred para todas ellas:
11111111.11111111.11111111.11100000 = 255.255.255.224 ó /27
Resumiendo: obtenemos 6 subredes válidas, con 30 direcciones IP válidas cada una, es decir,desperdiciamos:
(256-2) total disponibles clase C 
menos
(30+30+30+30+30+30) 6 subredes válidas = 74 direcciones IP para host, con lo que el rendimiento de la partición en subredes será:
R=(IP útiles subredes)/(IP útiles totales)=180/254=0.708=70.8%
Creación de Subredes
Y lo mismo hacemos en el caso de prestar 4, 5 y 6 bits
(7 no podemos robar, ya que entonces las subredes resultantes sólo podrían tener 2 direcciones IP, unapara la subred y otra de broadcast, con lo que no podrían tener host).
Cada vez que se pide prestado otro bit del campo de host,
la cantidad de subredes totales posibles se duplica, mientras que
la cantidad de direcciones de host totales que se pueden asignar se reduce a la mitad
(aunque la cantidad de redes y host útiles varía un poco de esta regla: 2 menos en todo caso).
Creación de Subredes
Optimizando la partición
Es tarea del diseñador de la red o del administrador de la misma el obtener la partición en subredes másacertada de acuerdo con las necesidades actuales y futuras, con objeto de optimizar el número de IPsutilizadas, sobre todo en el caso de que la red sea pública.
Por un lado, se pueden precisar subredes con unas necesidades de host predeterminadas (p.e. 50 host porsubred, 120, etc.), por otro se debe procurar que el número de IPs desperdiciadas séa mínimo, y por otrolado se deben limitar al máximo el ancho de banda absorbido por laspeticiones de broadcast.
Por lo tanto, se hace preciso un cálculo exacto de las diferentes opciones disponibles, buscando que elrendimiento de la partición sea máximo, dentro de las necesidades exigidas a la partición.
De todas formas, el caso más normal con el que nos encontraremos será una empresa u organización conuna o varias direcciones IP públicas, asignadas por su ISP (Proveedor de Servicios de Internet),que serán usadas por router/firewall, encargados de dar salida a Internet a todos los host internos.
Y detrás de el tendremos una red interna, privada, formada por diferentes host, servidores deaplicaciones, servidores de datos, impresoras, etc.
En estos casos, el administrador o diseñador de la red interna dispondrá de todo un rango de IPsdisponibles para realizar las particiones, pudiendo usar la clase IP privada (clase A, B o C) que más leconvenga.
No obstante, es muy importante también el cálculo óptimo de la partición, a fin de limitar al máximo losdominios de colisión y el ancho de banda consumido los broadcast.