SUBREDES Y MÁSCARAS DE

RED

Jason J. Bermúdez

SUBREDES

Las subredes es la obtención de la división de una red, basadas en el uso de la mascara de sub-red. Esta división se hace usualmente cuando el numero de nodos de la red va en aumento, buscando evitar el congestionamiento por ende las colisiones de datos y transmisiones de broadcast, esto se hace mediante el uso de switches. Estas nuevas subredes trabajaran de forma individual como si fuesen redes independientes ya sea para la recepción y remisión de datos, limitando las peticiones de broadcast que la atraviesan

Orígenes PrincipalesEn 1985 se define el concepto de subred, o división de un número de red Clase A, B o C, en partes más pequeñas. Dicho concepto es introducido para subsanar algunos de los problemas que estaban empezando a producirse con la clasificación del direccionamiento de dos niveles jerárquicos. Las tablas de enrutamiento de Internet estaban empezando a

crecer. Los administradores locales necesitaban solicitar otro número

de red de Internet antes de que una nueva red se pudiese instalar en su empresa.

Ambos problemas fueron abordados añadiendo otro nivel de jerarquía, creándose una jerarquía a tres niveles en la estructura del direccionamiento IP. La idea consistió en dividir la parte dedicada al número de host en dos partes: el número de subred y el número de host en esa subred.

Jerarquía a dos Niveles

Jerarquía a tres Niveles

Direcciones IPLa idea principal de las direcciones IP era que cada <parte de red> identificara exactamente una red física. Pero resulto que esta meta tenia unos cuantos defectos. Por ejemplo, un red implementada en una universidad que tiene muchas redes internas decide conectarse a INternet. Para cada red, sin importar cuan pequeña, se necesita una dirección Clase C, por lo menos. Aun peor, para cada red con mas de 255 hosts se necesitaría una dirección Clase B. Esto representa un gran desperdicio de direcciones, e ineficiencia en la asignación de direcciones IP, sin contar los altos costos.

Peor aun, en dado caso que se llegaran muchas de las direcciones IP en una red Clase B, esto representa un aumento en el tiempo de envío de paquetes ya que la tabla de re direccionamiento de los routers aumentaría notablemente, y la búsqueda del destino en esta tabla tomaría mucho tiempo. A medida que se agregan hosts se hace mas grande la tabla de direccionamiento(routing table), lo que trae como consecuencia un aumento en los costos de los routers y una degradación en el performance del router.

MÁSCARAS DE RED De hecho la máscara sirve básicamente para saber

cuantos bits de la dirección IP estan siendo utilizados para definir la red, y cuantos los host, esto da como consecuencia que se puede saber a que subred pertenece una dirección IP, cual es el rango de direcciones válidas, cual es el “número” de la red (la primer dirección), y cual la dirección de broadcast (la última). Es común considerar mal el concepto de la primer dirección, ya que a veces se olvida que en IP el cero si cuenta.

Utilizar las máscaras para dividir subredes es un método fabuloso para organizar una red, hacer un cuidadoso plan de direccionamiento asegura el correcto uso de los recursos.

Clases de SubredesEs importante saber que las dirección IP están clasificadas acorde a un nivel por clase, siendo así que existen cinco clases de direcciones IP.

Las direcciones IP son globalmente únicas, y tienen una estructura jerárquica de la forma <parte de red> + <parte de host>. Tienen una notación de la siguiente manera:

Clase A: Permite alrededor de 16,000,000 hosts conectados a la red. Este tipo de direcciones son poco comunes, y se agotaron, ya que debido a sus características solo existían unas pocas miles de este tipo de direcciones.

Clase B: Permite alrededor de 65,000 hosts conectados a la red. Lamentablemente este tipo de direcciones ya no se ofrecen, y son sumamente costosas, por las comodidades que brinda (amplia gama de direcciones IP), pero representan un gran desperdicio de direcciones, ya que muy pocas redes Clase B llegan a conectar 65,000 hosts, un ejemplo es la red de la Universidad Simón Bolívar (159.90)

Clase C: Permite solo 254 hosts conectados a la red, y son actualmente las únicas ofrecidas a la venta. Se ha logrado implementar un método que permite fusionar varias direcciones Clase C, enmascarándolas como una sola red. Este método se conoce como CIDR (Classless InterDomain Routing).

Máscaras Estándar (Default)

Creando Máscaras!!

Viendo el esquema de la diapositiva anterior de las clases de máscaras, para cada clase se eligen cuántos bits 0’s se tomarán de izquierda a derecha desde el punto más cercano a la izquierda basándose en el número de subredes que se desea, los bits restantes se usarán para determinar el números de host necesarios para la red, a esta técnica se le conoce como supernetting.

Pasos: 1. Elija la mascara de subred por defecto.

(A,B,C) 2. Determine el número de bits necesarios

para la cantidad de subredes que se desea. 3. Determine el primer octeto para la máscara

de red. 4. Determine la direccion base de subred y el

número broadcast. 5. Determine las direcciones de host para cada

red (contenidas entre el rango del inciso 4)

Direcciones ReservadasDentro de cada subred - como también en la red original, sin subdivisión - no se puede asignar la primera y la última dirección a ningún host. La primera dirección de la subred se utiliza como dirección de la subred, mientras que la última está reservada para broadcast locales (dentro de la subred). Además, en algunas partes se puede leer que no se puede utilizar la primera y la última subred. Es posible que éstos causen problemas de compatibilidad en algunos equipos, pero en general, por la escasez de direcciones IP, hay una tendencia creciente de usar todas las subredes posibles.

Hay diferentes tipos de broadcast:

Direcciones de broadcast limitadas: La dirección con todos los bits a "1" –255.255.255.255– se usa en redes que soportan broadcasting, e indica todos los host de la subred. Los routers no reenvían la información fuera de la subred.

Direcciones de broadcast de red: En una red sin subredes poniendo a "1" los bits del campo de número de host

Direcciones de broadcast de subred: Poniendo a "1" solo la parte del número de host de la dirección local.

Broadcast a todas las subredes: Poniendo toda la parte local a "1".

Ejemplo de Direcciones de Subred y Broadcast para Red Clase C.

Ejemplo de Subdivisión A una compañía se le ha asignado la red 193.1.1.0/24. Es una red de clase C, lo cual significa que puede disponer de 254 diferentes direcciones. (La primera y la última dirección están reservadas, no son utilizables.) Si no se divide la red en subredes, la máscara de subred será 255.255.255.0 (o /24). La compañía decide dividir esta red en 5 subredes, con lo cual, la máscara de subred tiene que recorrer tres bits más, se "toman prestados" tres bits de la porción que corresponde al host. Eso resulta en una máscara de subred /27, en binario 11111111.11111111.11111111.11100000, o en decimal punteado, 255.255.255.224. Cada subred tendrá 2^5=32 direcciones posibles, pero, solo tendra 2^5-2=30 direcciones asignables direcciones posibles; pero solo tendrá direcciones asignables a los hosts puesto que la primera dirección (con todos los bits de host a 0) identifica a subred y la última dirección de cada subred (todos los bits de host a 1) se reserva para el Broadcast. Para calcular el total de subredes se debe realizar , ya que hemos tomado 3 bits prestados a la dirección de host.

Definir los números de subred. Las ocho subredes se numerarán de 0 a 7. Lo único que tenemos que hacer es colocar la representación binaria de dichos números en el campo bits nº subred de la primera fila de la figura anterior, y luego traducir las direcciones binarias a decimal. Quedaría lo siguiente: Red Base: 11000001.00000001.00000001.00000000=193.1.1.0/24 Subred 0: 11000001.00000001.00000001.00000000=193.1.1.0/27 Subred 1: 11000001.00000001.00000001.00100000=193.1.1.32/27 Subred 2: 11000001.00000001.00000001.01000000=193.1.1.64/27 Subred 3: 11000001.00000001.00000001.01100000=193.1.1.96/27 Subred 4: 11000001.00000001.00000001.10000000=193.1.1.128/27 Subred 5: 11000001.00000001.00000001.10100000=193.1.1.160/27 Subred 6: 11000001.00000001.00000001.11000000=193.1.1.192/27 Subred 7: 11000001.00000001.00000001.11100000=193.1.1.224/27

Definir los números de host. En nuestro ejemplo, disponemos de 5 bits en el campo bits nº host de cada dirección de subred. Esto nos da un bloque de 30 (=2^5-2) direcciones de host posibles, que cubre los 25 que se preveen como máximo. Obsérvese que restamos 2 pues las direcciones de host todos 0 (esta subred) o todos 1 (broadcast) no pueden usarse. Los host de cada subred se numeran del 0 al 30. Para definir la dirección asignada al host n de una subred dada, colocaremos la representación binaria de n en el campo bits nº host y luego traduciremos la dirección completa a notación decimal. Por ejemplo, para la subred 2 quedaría: Subred 2: 11000001.00000001.00000001.01000000=193.1.1.64/24 Host 1: 11000001.00000001.00000001.01000001=193.1.1.64/27 Host 2: 11000001.00000001.00000001.01000010=193.1.1.65/27 Host 3: 11000001.00000001.00000001.01000011=193.1.1.66/27 ... Host 29: 11000001.00000001.00000001.01011101=193.1.1.93/27 Host 30: 11000001.00000001.00000001.01011110=193.1.1.94/27

De InterésMulticasting

Para tener más flexibilidad que la proporcionada por el método broadcast que se dirige a todos los miembros de una subred o de una red, existe el método multicast, el cual nos permite dirigirnos a grupos de hosts dentro de la red.

El datagrama IP para multicast como vimos antes es de clase D cuyos cuatro primeros bits son 1110 –el primer octeto va de 11100000 a 11101111– luego el rango de direcciones será de 224.0.0.0 a 239.255.255.255.

Existen dos tipos de grupos:

Grupos permanentes: Son los que han sido estandarizados. Los hosts asignados a estos grupos no son permanentes, pueden afiliarse a él o ser quitados de él. Grupos importantes de este tipo son: 224.0.0.0 Dirección reservada de base 224.0.0.1 Todos los sistemas de la subred 224.0.0.2 Todos los routers de la subred 224.0.0.1 Todos los routers OSPF 224.0.0.1 Todos los routers OSPF designados

Grupos transitorios: Son los grupos que no son permanentes y se van creando según las necesidades.

Jason J. Bermúdez