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IPv4_Subnetting.pdf
El direccionamiento IP es el proceso de asignar una dirección única a cada dispositivo conectado a una red de Internet. Esta dirección se utiliza para identificar y localizar el dispositivo en la red.
Hay dos versiones principales de direcciones IP utilizadas actualmente: IPv4 e IPv6. IPv4 utiliza un formato de dirección de 32 bits, mientras que IPv6 utiliza un formato de dirección de 128 bits. Cada dirección IP se divide en dos partes: la parte de red y la parte de host.
La parte de red identifica la red a la que pertenece al dispositivo, mientras que la parte de host identifica el dispositivo específico en esa red. El número de bits asignados a cada parte depende del tamaño de la red.
En IPv4, las direcciones IP se representan en cuatro octetos de números decimales separados por puntos, por ejemplo: 192.168.1.1. En IPv6, las direcciones IP se representan en ocho grupos de cuatro dígitos hexadecimales separados por dos puntos, por ejemplo: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334.
Cada dirección IP tiene una máscara de subred asociada que se utiliza para determinar la cantidad de bits en la parte de red y la parte de host de la dirección. La máscara de subred se representa como un conjunto de números decimales separados por puntos, por ejemplo: 255.255.255.0.
La dirección IP también se puede clasificar en diferentes clases, como A, B, C, D y E. Las clases A, B y C se utilizan normalmente en redes locales, mientras que las clases D y E se utilizan para otras multas.
DIRECCIONAMIENTO IP
Las direcciones lógicas de red del Protocolo de Internet (Internet Protocol, IP) son valores binarios constituidos
por 32 bits, los cuales por convención se representan por la equivalencia decimal correspondiente a cada
segmento de 8 bits (4 segmentos totales) y separados entre sí por un punto. De esta forma, por ejemplo, la
siguiente dirección en su forma binaria:
00000001.00000010.00000011.00000000
se representará en forma decimal de la siguiente manera:
1.2.3.0
Como el máximo número que se puede representar con 8 bits es 255, entonces las direcciones IP pueden ir
desde la 0.0.0.0 hasta la 255.255.255.255
Algunos de los bits corresponden al número lógico de una red, mientras que el resto representa el número
individual del nodo. Así, se tiene que la dirección completa identificará a un solo nodo perteneciente a una red
lógica IP identificada de manera única.
La clase de una dirección IP se puede determinar a partir de los tres bits de gran importancia (los tres bits del extremo izquierdo en el primer octeto). La Figura 1 muestra la significación de los tres bits de orden superior y el rango de direcciones que caen en cada clase. For informational purposes, Class D and Class E addresses are also shown.
En una dirección de Clase A, el primer octeto es la parte de la red, por lo que el ejemplo de Clase A de la Figura 1 tiene una dirección de red principal de 1.0.0.x - 127.255.255.x (donde x puede ir de 0 a 255). Octets 2, 3, and 4 (the next 24 bits) are for the network manager to divide into subnets and hosts as he/she sees fit. Class A addresses are used for networks that have more than 65,536 hosts (actually, up to 16777214 hosts!).
En una dirección de Clase B, los primeros dos octetos son la parte de la red, por lo que el ejemplo de Clase B en la Figura 1 tiene una dirección de red principal de 128.0.0.x - 191.255.255.x. Octets 3 and 4 (16 bits) are for local subnets and hosts. Class B addresses are used for networks that have between 256 and 65534 hosts.
En una dirección de la Clase C, los tres primeros octetos son la parte de la red. El ejemplo de la Clase C en la Figura 1 tiene una dirección de red principal de 192.0.0.x - 223.255.255.x. Octet 4 (8 bits) is for local subnets and hosts - perfect for networks with less than 254 hosts.
Network Masks
Network Masks
Una máscara de red ayuda a saber qué parte de la dirección identifica la red y qué parte de la dirección identifica el nodo. Class A, B, and C networks have default masks, also known as natural masks, as shown here:
Class A: 255.0.0.0
Class B: 255.255.0.0
Class C: 255.255.255.0
Una dirección IP en una red de Clase A que no haya sido dividida en subredes tendría un par dirección/máscara similar a: 10.20.15.1 255.0.0.0. Para ver cómo la máscara ayuda a identificar en la dirección las partes de la red y del nodo, pase la dirección y la máscara a números binarios.
10.20.15.1 = 00001010.00010100.00001111.00000001
255.0.0.0 = 11111111.00000000.00000000.00000000
Una vez que tiene la dirección y la máscara representadas en binario, entonces la identificación de la red y el ID de host es más fácil. Any address bits which have corresponding mask bits set to 1 represent the network ID. Any address bits that have corresponding mask bits set to 0 represent the node ID.
10.20.15.1 = 00001010.00010100.00001111.00000001
255.0.0.0 = 11111111.00000000.00000000.00000000
-----------------------------------
net id | host id
netid = 00001010 = 10
hostid = 00010100.00001111.00000001 = 20.15.1
Explicación de las subredes
Explicación de las subredes
Subnetting allows you to create multiple logical networks that exist within a single Class A, B, or C network. If you do not subnet, you are only able to use one network from your Class A, B, or C network, which is unrealistic.
Cada enlace de datos de una red debe tener un identificador de red único y cada nodo de ese enlace es miembro de la misma red. If you break a major network (Class A, B, or C) into smaller subnetworks, it allows you to create a network of interconnecting subnetworks. Each data link on this network would then have a unique network/subnetwork ID. Cualquier dispositivo, o gateway, que conecte n redes/subredes tiene n direcciones IP distintas, una para cada red/subred que interconecta.
Para crear una subred en una red, extienda la máscara natural con algunos de los bits de la parte del ID de host de la dirección para crear un ID de subred. Por ejemplo, dada una red de Clase C de 192.168.5.0 que tiene una máscara natural de 255.255.255.0, puede crear subredes de esta manera:
192.168.5.0 - 11000000.10101000.00000101.00000000
255.255.255.224 - 11111111.11111111.11111111.11100000
--------------------------|sub|----
Extendiendo la máscara para que sea 255.255.255.224, ha tomado tres bits (indicados por "sub") de la parte original del host de la dirección y los ha utilizado para crear subredes. With these three bits, it is possible to create eight subnets. Con los otros cinco bits de ID de host, cada subred puede tener hasta 32 direcciones de host, 30 de las cuales se pueden asignar a un dispositivo ya que no se permiten ID de host de todos ceros o todos unos (es muy importante recordarlo). Así pues, con esto en la mente, se han creado estas subredes.
192.168.5.0 255.255.255.224 host address range 1 to 30
192.168.5.32 255.255.255.224 host address range 33 to 62
192.168.5.64 255.255.255.224 host address range 65 to 94
192.168.5.96 255.255.255.224 host address range 97 to 126
192.168.5.128 255.255.255.224 host address range 129 to 158
192.168.5.160 255.255.255.224 host address range 161 to 190
192.168.5.192 255.255.255.224 host address range 193 to 222
192.168.5.224 255.255.255.224 host address range 225 to 254
Nota: Hay dos formas de denotar estas máscaras. En primer lugar, dado que utiliza tres bits más que la máscara de clase C "natural", puede denotar estas direcciones como una máscara de subred de 3 bits. O, en segundo lugar, la máscara de 255.255.255.224 también se puede indicar como /27 ya que hay 27 bits establecidos en la máscara. This second method is used with CIDR. Con este método, una de estas redes se puede describir con el prefijo/la longitud. Por ejemplo, 192.168.5.32/27 denota la red 192.168.5.32 255.255.255.224. Cuando sea posible, en el resto de este documento se usará la notación de prefijo/longitud para denotar la máscara.
El esquema de subredes de red de esta sección permite ocho subredes, y la red puede aparecer como:
Figure 2
Notice that each of the routers in Figure 2 is attached to four subnetworks, one subnetwork is common to both routers. Also, each router has an IP address for each subnetwork to which it is attached. Each subnetwork could potentially support up to 30 host addresses.
This brings up an interesting point. The more host bits you use for a subnet mask, the more subnets you have available. However, the more subnets available, the less host addresses available per subnet. For example, a Class C network of 192.168.5.0 and a mask of 255.255.255.224 (/27) allows you to have eight subnets, each with 32 host addresses (30 of which could be assigned to devices). Si utiliza una máscara de 255.255.255.240 (/28), el desglose es:
192.168.5.0 - 11000000.10101000.00000101.00000000
255.255.255.240 - 11111111.11111111.11111111.11110000
--------------------------|sub |---
Since you now have four bits to make subnets with, you only have four bits left for host addresses. Entonces en este caso puede tener hasta 16 subredes, cada una de las cuales puede tener hasta 16 direcciones host (14 de las cuales pueden ser asignadas a dispositivos).
Observe cómo se puede dividir en subredes una red de Clase B. Si tiene la red 172.16.0.0, sabrá que su máscara natural es 255.255.0.0 o 172.16.0.0/16. Extending the mask to anything beyond 255.255.0.0 means you are subnetting. You can quickly see that you have the ability to create a lot more subnets than with the Class C network. If you use a mask of 255.255.248.0 (/21), how many subnets and hosts per subnet does this allow for?
172.16.0.0 - 10101100.00010000.00000000.00000000
255.255.248.0 - 11111111.11111111.11111000.00000000
-----------------| sub |-----------
Usted utiliza cinco de los bits del host original para las subredes. Esto le permite tener 32 subredes (25). Cuando se utilizan los cinco bits para la conexión en subredes, se dejan 11 bits para las direcciones de host. Esto permite que cada subred tenga 2048 direcciones de host (211), de las cuales 2046 podrían asignarse a dispositivos.
Nota: En el pasado, existían limitaciones al uso de una subred 0 (todos los bits de subred se establecen en cero) y una subred de todo unos (todos los bits de subred se establecen en uno). Algunos dispositivos no permitirían el uso de estas subredes. Los dispositivos de Cisco Systems permiten el uso de estas subredes cuando el ip subnet-zero está configurado.
Examples
Examples
Sample Exercise 1
Sample Exercise 1
Ahora que comprende la creación de subredes, utilice este conocimiento. En este ejemplo se dan dos combinaciones de dirección/máscara, escritas con la notación prefijo/longitud, que se han asignado a dos dispositivos. Su tarea consiste en determinar si estos dispositivos están en la misma subred o en subredes diferentes. Puede utilizar la dirección y la máscara de cada dispositivo para determinar a qué subred pertenece cada dirección.
DeviceA: 172.16.17.30/20
DeviceB: 172.16.28.15/20
Determine la subred del dispositivo A:
172.16.17.30 - 10101100.00010000.00010001.00011110
255.255.240.0 - 11111111.11111111.11110000.00000000
-----------------| sub|------------
subnet = 10101100.00010000.00010000.00000000 = 172.16.16.0
Observe los bits de dirección que tienen un bit de máscara correspondiente establecido en uno y establezca todos los otros bits de dirección en cero (esto es equivalente a cuando ejecuta un "AND" lógico entre la máscara y la dirección), y le muestra a qué subred pertenece esta dirección. En este caso, el dispositivo A pertenece a la subred 172.16.16.0.
Determine la subred del dispositivo B:
172.16.28.15 - 10101100.00010000.00011100.00001111
255.255.240.0 - 11111111.11111111.11110000.00000000
-----------------| sub|------------
subnet = 10101100.00010000.00010000.00000000 = 172.16.16.0
A partir de estas determinaciones, el Dispositivo A y el Dispositivo B tienen direcciones que forman parte de la misma subred.
Sample Exercise 2
Sample Exercise 2
Dada la red de Clase C de 192.168.5.0/24, coloque en una subred la red para crear la red en la Figura 3 con los requisitos de host mostrados.
Figure 3
Al observar la red mostrada en la Figura 3, puede ver que se le requiere crear cinco subredes. The largest subnet must support 28 host addresses. Is this possible with a Class C network? And if so, then how?
Para comenzar, observe el requisito de subred. Para crear las cinco subredes necesarias, debería utilizar tres bits de los bits del host de Clase C. Dos bits solo le permitirían cuatro subredes (22).
Since you need three subnet bits, that leaves you with five bits for the host portion of the address. How many hosts does this support? 25 = 32 (30 utilizables). Esto satisface el requerimiento.
Por lo tanto, ha determinado que es posible crear esta red con una red de Clase C. Un ejemplo de cómo puede asignar las subredes es:
netA: 192.168.5.0/27 host address range 1 to 30
netB: 192.168.5.32/27 host address range 33 to 62
netC: 192.168.5.64/27 host address range 65 to 94
netD: 192.168.5.96/27 host address range 97 to 126
netE: 192.168.5.128/27 host address range 129 to 158
VLSM Example
VLSM Example
En todos los ejemplos anteriores de creación de subredes, observe que se aplicó la misma máscara de subred para todas las subredes. Esto significa que cada subred tiene la misma cantidad de direcciones de host disponibles. Puede necesitar esto en algunos casos, pero, en la mayoría de los casos cuando hay la misma máscara de subred para todas las subredes, se desperdicia espacio de direcciones. Por ejemplo, en la sección Ejercicio de ejemplo 2, una red de clase C se dividió en ocho subredes de igual tamaño; sin embargo, cada subred no utilizó todas las direcciones de host disponibles, lo que da como resultado un espacio de direcciones desperdiciado. Figure 4 illustrates this wasted address space.
Figure 4
La Figura 4 ilustra que de las subredes que se utilizan, NetA, NetC y NetD tienen mucho espacio de dirección de host sin utilizar. Es posible que se tratara de un diseño deliberado que tiene en cuenta el crecimiento futuro, pero en muchos casos, se trata simplemente de espacio de direcciones desperdiciado debido al hecho de que se utiliza la misma máscara de subred para todas las subredes.
Las máscaras de subred de longitud variable (VLSM) permiten utilizar diferentes máscaras para cada subred, por lo que utilizan el espacio de direcciones de forma eficaz.
VLSM Example
VLSM Example
Dada la misma red y los mismos requisitos que en el Ejercicio de ejemplo 2, desarrolle un esquema de subredes utilizando VLSM, dado lo siguiente:
netA: must support 14 hosts
netB: must support 28 hosts
netC: must support 2 hosts
netD: must support 7 hosts
netE: must support 28 host
Determine qué máscara permite el número de hosts necesario.
netA: requires a /28 (255.255.255.240) mask to support 14 hosts
netB: requires a /27 (255.255.255.224) mask to support 28 hosts
netC: requires a /30 (255.255.255.252) mask to support 2 hosts
netD*: requires a /28 (255.255.255.240) mask to support 7 hosts
netE: requires a /27 (255.255.255.224) mask to support 28 hosts
* a /29 (255.255.255.248) would only allow 6 usable host addresses
therefore netD requires a /28 mask.
The easiest way to assign the subnets is to assign the largest first. Por ejemplo, puede realizar la asignación de este modo:
netB: 192.168.5.0/27 host address range 1 to 30
netE: 192.168.5.32/27 host address range 33 to 62
netA: 192.168.5.64/28 host address range 65 to 78
netD: 192.168.5.80/28 host address range 81 to 94
netC: 192.168.5.96/30 host address range 97 to 98
Esto se puede representar gráficamente, tal como se muestra en la figura 5:
Figure 5
La figura 5 ilustra cómo VLSM ayudó a ahorrar más de la mitad del espacio de direcciones.
CIDR
CIDR
El enrutamiento entre dominios sin clases (CIDR) se introdujo para mejorar el aprovechamiento de espacio en las direcciones y la escalabilidad de enrutamiento en Internet. Era necesario debido al rápido crecimiento de Internet y al crecimiento de las tablas de ruteo IP contenidas en los routers de Internet.
CIDR se aleja de las clases IP tradicionales (Clase A, Clase B, Clase C, etc.). En CIDR, una red IP se representa mediante un prefijo, que es una dirección IP y alguna indicación de la longitud de la máscara. Length means the number of left-most contiguous mask bits that are set to one. Por lo tanto, la red 172.16.0.0 255.255.0.0 se puede representar como 172.16.0.0/16. CIDR also depicts a more hierarchical Internet architecture, where each domain takes its IP addresses from a higher level. Permite que se realice el resumen de los dominios al nivel más alto. For example, if an ISP owns network 172.16.0.0/16, then the ISP can offer 172.16.1.0/24, 172.16.2.0/24, and so on to customers. Yet, when advertising to other providers, the ISP only needs to advertise 172.16.0.0/16.
Para más información sobre CIDR, vea RFC 1518 y RFC 1519.
Subredes especiales
Subredes especiales
Subredes de 31 bits
Subredes de 31 bits
Una máscara de subred de 30 bits permite cuatro direcciones IPv4: dos direcciones de host, una red con todos ceros y una dirección de difusión con todos unos. Un link punto a punto sólo puede tener dos direcciones de host. No hay necesidad real de tener las direcciones de broadcast y todo ceros con links punto a punto. Una máscara de subred de 31 bits permite exactamente dos direcciones de host y elimina las direcciones de broadcast y de todo ceros, por lo que mantiene el uso de direcciones IP al mínimo para links punto a punto.
Consulte RFC 3021 - Uso de Prefijos de 31 Bits en Links Punto a Punto IPv4.
La máscara es 255.255.255.254 o /31.
La subred /31 se puede utilizar en links punto a punto verdaderos, como interfaces POS o seriales. Sin embargo, también se pueden utilizar en tipos de interfaz de difusión como interfaces Ethernet. Si ese es el caso, asegúrese de que sólo se necesitan dos direcciones IPv4 en ese segmento Ethernet.
Ejemplo:
192.168.1.0 y 192.168.1.1 se encuentran en la subred 192.168.1.0/31.
R1(config)#interface gigabitEthernet 0/1
R1(config-if)#ip address 192.168.1.0 255.255.255.254
% Warning: use /31 mask on non point-to-point interface cautiously
La advertencia se imprime porque gigabitEthernet es un segmento de difusión.
Subredes de 32 bits
Subredes de 32 bits
Una máscara de subred de 255.255.255.255 (una subred /32) describe una subred con una sola dirección de host IPv4. Estas subredes no se pueden utilizar para asignar direcciones a los links de red, porque siempre necesitan más de una dirección por link. El uso de /32 está estrictamente reservado para vínculos que sólo pueden tener una dirección. El ejemplo para los routers de Cisco es la interfaz de loopback. Estas interfaces son interfaces internas y no se conectan a otros dispositivos. Como tal, pueden tener una subred /32.
Ejemplo:
interface Loopback0
ip address 192.168.2.1 255.255.255.255
Appendix
Appendix
Configuración de muestra:
Configuración de muestra:
Routers A and B are connected via serial interface.
Router A
hostname routera
!
ip routing
!
int e 0
ip address 172.16.50.1 255.255.255.0
!(subnet 50)
int e 1 ip address 172.16.55.1 255.255.255.0
!(subnet 55)
int s 0 ip address 172.16.60.1 255.255.255.0
!(subnet 60) int s 0
ip address 172.16.65.1 255.255.255.0 (subnet 65)
!S 0 connects to router B
router rip
network 172.16.0.0
Router B
hostname routerb
!
ip routing
!
int e 0
ip address 192.168.10.200 255.255.255.240
!(subnet 192)
int e 1
ip address 192.168.10.66 255.255.255.240
!(subnet 64)
int s 0
ip address 172.16.65.2 (same subnet as router A's s 0)
!Int s 0 connects to router A
router rip
network 192.168.10.0
network 172.16.0.0
Host/Subnet Quantities Table
Host/Subnet Quantities Table
Class B Effective Effective
# bits Mask Subnets Hosts
------- --------------- --------- ---------
1 255.255.128.0 2 32766
2 255.255.192.0 4 16382
3 255.255.224.0 8 8190
4 255.255.240.0 16 4094
5 255.255.248.0 32 2046
6 255.255.252.0 64 1022
7 255.255.254.0 128 510
8 255.255.255.0 256 254
9 255.255.255.128 512 126
10 255.255.255.192 1024 62
11 255.255.255.224 2048 30
12 255.255.255.240 4096 14
13 255.255.255.248 8192 6
14 255.255.255.252 16384 2
Class C Effective Effective
# bits Mask Subnets Hosts
------- --------------- --------- ---------
1 255.255.255.128 2 126
2 255.255.255.192 4 62
3 255.255.255.224 8 30
4 255.255.255.240 16 14
5 255.255.255.248 32 6
6 255.255.255.252 64 2
*Subnet all zeroes and all ones included. These
may not be supported on some legacy systems.
*Host all zeroes and all ones excluded.
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