Subredes alborada
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SUBNETTING Subredes. Cuando se trabaja con una red pequeña, con pocos host conectados, el administrador de red puede fácilmente configurar el rango de direcciones IP usado para conseguir un funcionamiento óptimo del sistema. Pero conforme la red va creciendo se hace necesaria una división en partes de la misma. En primer lugar, porque conforme se va extendiendo la red va aumentando de forma pareja el dominio de colisión, llegando un momento en el que el rendimiento de la red se ve afectado seriamente. Esto se puede mitigar segmentando la red, dividiendo la misma en una serie de segmentos significativos, de tal forma que mediante switches podremos limitar estos dominios de colisión, enviando las tramas tan sólo al segmento en el que se encuentra el host destino. En segundo lugar, y aunque segmentemos la red, conforme aumenta el número de host aumenta también el número de transmisiones de broadcast (cuando un equipo origen envía datos a todos los dispositivos de la red), llegando un momento que dicho tráfico puede congestionar toda la red de forma inaceptable, al consumir un ancho de banda excesivo. Esto es así porque todos los host están enviando de forma constante peticiones de este tipo: peticiones ARP, envíos RIP, peticiones DNS, etc. Para solventar este hecho es preciso dividir la red primaria en una serie de subredes, de tal forma que cada una de ellas va a funcionar luego, a nivel de envío y recepción de paquetes, como una red individual, aunque todas pertenezcan a la misma red principal (y por lo tanto, al mismo dominio). De esta forma, aunque la red en su conjunto tendrá una dirección IP única, administrativamente, a nivel administrativo podremos considerar subredes bien diferenciadas, consiguiendo con ello un control del tráfico de la red y una limitación de las peticiones de broadcast que la atraviesan. Vamos a tomar como ejemplo una red de clase C, teniendo claro que lo que expliquemos va a ser útil para cualquier tipo de red, séa de clase A, B o C. Entonces, tenemos nuestra red, con dirección IP 210.25.2.0, por lo que tenemos para asignar a los host de la misma todas las direcciones IP del rango 210.25.2.1 al 210.25.2.254, ya que la dirección 210.25.2.0 será la de la propia red y la 210.25.2.255 será la dirección de broadcast general. Si expresamos nuestra dirección de red en binario tendremos: 210.25.2.0 = 11010010.00011001.00000010.00000000 Con lo que tenemos 24 bits para identificar la red (en granate) y 8 bits para identificar los host (en azul). La máscara de red será: 11111111.11111111.11111111.00000000 = 255.255.255.0 Para crear subredes a partir de una dirección IP de red padre, la idea
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SUBNETTING
Subredes.Cuando se trabaja con una red pequeña, con pocos host conectados, el administrador de red puede fácilmente configurar el rango de direcciones IP usado para conseguir un funcionamiento óptimo del sistema. Pero conforme la red va creciendo se hace necesaria una división en partes de la misma.En primer lugar, porque conforme se va extendiendo la red va aumentando de forma pareja el dominio de colisión, llegando un momento en el que el rendimiento de la red se ve afectado seriamente. Esto se puede mitigar segmentando la red, dividiendo la misma en una serie de segmentos significativos, de tal forma que mediante switches podremos limitar estos dominios de colisión, enviando las tramas tan sólo al segmento en el que se encuentra el host destino.En segundo lugar, y aunque segmentemos la red, conforme aumenta el número de host aumenta también el número de transmisiones de broadcast (cuando un equipo origen envía datos a todos los dispositivos de la red), llegando un momento que dicho tráfico puede congestionar toda la red de forma inaceptable, al consumir un ancho de banda excesivo.Esto es así porque todos los host están enviando de forma constante peticiones de este tipo: peticiones ARP, envíos RIP, peticiones DNS, etc.Para solventar este hecho es preciso dividir la red primaria en una serie de subredes, de tal forma que cada una de ellas va a funcionar luego, a nivel de envío y recepción de paquetes, como una red individual, aunque todas pertenezcan a la misma red principal (y por lo tanto, al mismo dominio). De esta forma, aunque la red en su conjunto tendrá una dirección IP única, administrativamente, a nivel administrativo podremos considerar subredes bien diferenciadas, consiguiendo con ello un control del tráfico de la red y una limitación de las peticiones de broadcast que la atraviesan.
Vamos a tomar como ejemplo una red de clase C, teniendo claro que lo que expliquemos va a ser útil para cualquier tipo de red, séa de clase A, B o C. Entonces, tenemos nuestra red, con dirección IP 210.25.2.0, por lo que tenemos para asignar a los host de la misma todas las direcciones IP del rango 210.25.2.1 al 210.25.2.254, ya que la dirección 210.25.2.0 será la de la propia red y la 210.25.2.255 será la dirección de broadcast general.
Si expresamos nuestra dirección de red en binario tendremos:210.25.2.0 = 11010010.00011001.00000010.00000000
Con lo que tenemos 24 bits para identificar la red (en granate) y 8 bits para identificar los host (en azul).La máscara de red será:11111111.11111111.11111111.00000000 = 255.255.255.0
Para crear subredes a partir de una dirección IP de red padre, la idea es "robar" bits a los host, pasándolos a los de identificación de red. ¿Cuántos? Bueno, depende de las subredes que queramos obtener, teniendo en cuenta que cuántos más bits robemos, más subredes obtendremos, pero con menos host cada una. Por lo tanto, el número de bits a robar depende de las necesidades de funcionamiento de la red final.
Máscara de subred.-Otro elemento que deberemos calcular para cada una de las subredes es su máscara de subred, concepto análogo al de máscara de red en redes generales, y que va a ser la herramienta que utilicen luego los routers para dirigir correctamente los paquetes que circulen entre las diferentes subredes.Para obtener la máscara de subred basta con presentar la dirección propia de la
subred en binario, poner a 1 todos los bits que dejemos para la parte de red (incluyendo los robados a la porción de host), y poner a 0 todos los bits que queden para los host. Por último, pasaremos la dirección binaria resultante a formato decimal separado por puntos, y ésa serála máscara de la subred.
Por ejemplo, si tenemos la dirección de clase B: 150.10.x.x =10010110.00001010.hhhhhhhh.hhhhhhhh y le quitamos 4 bits a la porción de host para crear subredes: 10010110.00001010.rrrrhhhh.hhhhhhhh la máscara de subred será:11111111.11111111.11110000.000000 que pasada a decimal nos queda: 255.255.240.0
Las máscaras de subred, al igual que ocurre con las máscaras de red, son muy importantes, resultando imprescindibles para el trabajo de enrutamiento de los routers.
Creando las subredes.-Vamos a partir de nuestra dirección IP de la red padre y vamos a ir quitando bits sucesivos a la porción de host, calculando en cada caso las subredes obtenidas, sus direcciones IP, sus máscaras de subred y el rendimiento de la partición obtenida.Para ello, pasamos la dirección IP a binario, cogemos los bits robados a la porción de host yvamos variando de todas las formas posibles:0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111en el caso de 4 bits, y luego calculamos las IP de los host correspondientes a cada una de las variaciones hallando los márgenes de las mismas, ya que estarán entre el valor mínimo y el máximo al variar los bits de la porción de host entre todos 0 (dirección de subred) y todos 1 (dirección de broadcast correspondiente).
Robo de 1 bit:Si quitamos un sólo bit a la parte de host:parte de red: 11010010.00011001.00000010.rparte de host: hhhhhhhPermutando los bits de host robados para obtener las subredes obtenidas:21=2Es decir, 2 subredes (11010010.00011001.00000010.0 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 la red padre, ni de la que toma el 1, ya que contendría la dirección de broadcast de la red padre. Es decir, robando 1 sólo bit no podemos crear subredes.
Como regla general, el número de subredes obtenidas al quitar n bits a la porción de host será 2n -2, y el número de host disponible en cada subred será 2(8-n)-2, ya que toda subred debe tener su propia dirección de red y su propia dirección de broadcast.
Si vamos aumentando el número de bits robados a la porción de host obtenemos:
Robo de 2 bits:parte de red: 11010010.00011001.00000010.rrparte de host: hhhhhhnúmero de subredes válidas: 22 -2=2número de host válidos por subred: 26 -2=62Las direcciones de subred las obtenemos haciendo las combinaciones posibles con los 2bits robados:11010010.00011001.00000010. 00 000000 a 11010010.00011001.00000010. 00
111111 =210.25.2.0 a 210.25.2.63 (no vale, al contener la dirección de red de la red padre).
11010010.00011001.00000010. 01 000000 a 11010010.00011001.00000010. 01 111111 =210.25.2.64 a 210.25.2.127Subred válida, con dirección de red=210.25.2.64, broadcast=210.25.2.127 y 62 direccionesIP para host, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la 210.25.2.65 a la210.25.2.126).
Máscara de subred:11111111.11111111.11111111.11000000 = 255.255.255.192
11010010.00011001.00000010.10 000000 a 11010010.00011001.00000010.10 111111 =210.25.2.128 a 210 .25.2.191
Subred válida, con dirección de red=210.25.2.128, broadcast=210.25.2.191 y 62direcciones IP para host, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la210.25.2.129 a la 210.25.2.190).
Máscara de subred:11111111.11111111.11111111.11000000 = 255.255.255.19211010010.00011001.00000010.11 000000 a 11010010.00011001.00000010. 11 111111 =210.25.2.192 a 210.25.2.225 (no vale, al contener la dirección de broadcast de la red padre).
Resumiendo: obtenemos dos subredes válidas, con 62 direcciones IP válidas cada una, es decir, desperdiciamos:(256-2)-(62+62)=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 ves, la máscara de subred es la misma para todas las subredes obtenidas robando 2 bist a la porción de host, y lo mismo ocurre para el robo de otro número de bits.
Robo de 3 bits:parte de red: 11010010.00011001.00000010.rrrparte de host: hhhhhnúmero de subredes válidas: 23 -2=6número de host válidos por subred: 25 -2=30Las direcciones de subred las obtenemos haciendo las combinaciones posibles con los 3 bits robados:
11010010.00011001.00000010. 00000000 a 11010010.00011001.00000010.000 11111 (no vale, al contener la dirección de red de la red padre).
11010010.00011001.00000010.001 00000 a 11010010.00011001.00000010. 00111111 = 210.25.2.32 a 210.25.2.63Subred 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 la210.25.2.62).
11010010.00011001.00000010.010 00000 a 11010010.00011001.00000010.010 11111 =210.25.2.64 a 210.25.2.95Subred válida, con dirección de red=210.25.2.64, broadcast=210.25.2.95 y 30 direccionesIP para host, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la 210.25.2.65 a la210.25.2.94).
11010010.00011001.00000010.011 00000 a 11010010.00011001.00000010.011 11111 =210.25.2.96 a 210.25.2.127
Subred válida, con dirección de red=210.25.2.96, broadcast=210.25.2.127 y 30 direcciones IP para host, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la 210.25.2.97 a la 210.25.2.126).
11010010.00011001.00000010.100 00000 a 11010010.00011001.00000010.100 11111 =210.25.2.128 a 210.25.2.159Subred válida, con dirección de red=210.25.2.128, broadcast=210.25.2.159 y 30direcciones IP para host, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la210.25.2.129 a la 210.25.2.158).
11010010.00011001.00000010.101 00000 a 11010010.00011001.00000010.101 11111 =210.25.2.160 a 210.25.2.191Subred válida, con dirección de red=210.25.2.160, broadcast=210.25.2.191 y 30direcciones IP para host, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la210.25.2.161 a la 210.25.2.190).
11010010.00011001.00000010.110 00000 a 11010010.00011001.00000010.110 11111 =210.25.2.192 a 210.25.2.223Subred válida, con dirección de red=210.25.2.192, broadcast=210.25.2.223 y 30direcciones IP para host, que son las comprendidas entre las dos anteriores (de la210.25.2.193 a la 210.25.2.222).
11010010.00011001.00000010. 11100000 a 11010010.00011001.00000010. 11111111 =210.25.2.224 a 210.25.2.255 (no vale, al contener la dirección de broadcast de la red padre).
Máscara de subred para todas ellas:11111111.11111111.11111111.11100000 = 255.255.255.224
Resumiendo: obtenemos 6 subredes válidas, con 30 direcciones IP válidas para host cada una, es decir, desperdiciamos:(256-2)-(30+30+30+30+30+30)=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%
Y lo mismo hacemos en el caso de robar 4, 5 y 6 bits (7 no podemos robar, ya que entonces las subredes resultantes sólo podrían tener 2 direcciones IP, una para 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 (aunqu e la cantidad de redes y host útiles varía un poco de esta regla: 2 menos en todo caso).Un patrón de equivalencia decimal -binario a la hora de calcular máscaras de subred es el siguiente:
Ejemplo 1: Dirección IP 180.20.5.9 – clase b
Subnet mask 255.255.0.0
Host address180.20.5.9
10110100 00010100 00000101 00001001
Mascara red255.255.0.0
11111111 11111111 00000000 00000000
Dirección red
180.20.0.0
10110100 00010100 00000000 00000000
Broadcast180.20.255.255
10110100 00010100 11111111 11111111
Primer host
180.20.0.1
10110100 00010100 00000000 00000001
Ultimo host180.20.255.254
10110100 00010100 11111111 11111110
La dirección de red resultante de 180.20.5.9 AND 255.255.0.0 es 180.20.0.0.
Calculando una subred
En el siguiente ejemplo vamos a calcular la dirección de subred con una máscara 255.255.255 .192 y una dirección IP de un host 172.16.2.160. El .192 de la máscara es el número binario 11 000000. Esto nos permite 6 bits (los 6 0s) para alojar la cantidad de hosts. Es decir podemos tener como máximo 26-2 hosts= 64-2= 62 hosts posibles. Haciendo un AND a la dirección 172.16.2.160 con las mascara 255.255.255.192 nos da como resultado la dirección de la subred, es decir 172.16.2 .128 . El cuarto octeto .128 es equivalente a 10 000000 en binario.
Esto significa que el primer host sera el 10 000001 o sea 172.16.2 .129 , el último host será el 10 111110 o sea el 172.16.2 .190. Por último, la dirección para el broadcast siempre es la última de ese rango, es decir (del cuarto octecto) la 10 111111 que es equivalente en decimal a la 172.16.2 .191
Tabla 5. Ejemplo 1 de direccionamiento IP
1er octeto
2do. Octeto
3er. octect
o
4to. octeto
172.16.2.160
10101100
00010000
00000010
10100000
host
255.255.255.192
11111111
11111111
11111111
11 00000
0
mascara
172.16.2.128
10101100
00010000
00000010
10 00000
0
subred
172.16.2.191
10101100
00010000
00000010
10 11111
1
broadcast
172.16.2.129
10101100
00010000
00000010
10 00000
1er. Host
1
172.16.2.190
10101100
00010000
00000010
10 11111
0
Último
host
O sea que el rango de direcciones tomando como base o ejemplo la dirección 172.16.2.160 es del 172.16.2 .128 a la 172.16.2 .191 , pero la primer dirección IP está reservada para la dirección de subred ( .128 ) y la última para la dirección de broadcast ( .191 ), el resto entre ellas la pueden utilizar los hosts restantes( de la .129 a la .190 ), es decir 26-2 = 61 hosts posibles.
En resumen la máscara nos ayuda para saber el número de hosts posibles en una red, determinando la dirección de la subred, la dirección broadcast y las direcciones disponibles de los hosts restantes.
Otra forma para representar las mascaras es con el numero de 1s, por ejemplo la máscara 255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000), tiene 24 unos (1s).
Entonces el ejemplo anterior se representaría como
172.16.2.160/24 .
El /24 es el número de 1s de la máscara 255.255.255.192
1111111.11111111.11111111.11 000000.
Ejemplo 2: Aula equipada y aula de maestros
IP host 148.231.177.35
Mascara 255.255.255.192
Calcular la direccion de subred, broadcast, primer y ultimo host, y los hosts disponibles
Tabla 6. Ejemplo 2 de direccionamiento IP
1er octeto
2do. Octeto
3er. octect
o
4to. Octeto
148.231.177.35
10010100
11110111
10110001
00100011
host
255.255.255.192
11111111
11111111
11111111
11 00000
0
mascara
148.231.177.0
10010100
11110111
10110001
00 00000
0
subred
148.231.177.63
10010100
11110111
10110001
00 11111
1
broadcast
148.231.177.1
10010100
11110111
10110001
00 00000
1
1er. Host
148.231.177.62
10010100
11110111
10110001
00 11111
0
Último
host
El número de hosts = 26-2= 62 hosts disponibles
Ejemplo 3: Sala B CECUUE
IP host 148.231.152.146
Mascara 255.255.255.192
Calcular la dirección de subred, broadcast, primer y último host, y los hosts disponibles
Tabla 7. Ejemplo 3 de direccionamiento IP
1er octeto
2do. Octeto
3er. octect
o
4to. Octeto
148.231.152.146
10010100
11110111
10011000
10010010
host
255.255.255.192
11111111
11111111
11111111
11 00000
0
mascara
148.231.152.128
10010100
11110111
10011000
10 00000
0
subred
148.231.152.191
10010100
11110111
10011000
10 11111
1
broadcast
148.231.152.129
10010100
11110111
10011000
10 00000
1
1er. Host
148.231.152.190
10010100
11110111
10011000
10 11111
0
Último
host
El número de hosts = 26-2= 62 hosts disponibles
Ejemplo 4: Calcular la máscara de subred, primer y último host, broadcast y el
número de subredes disponibles.
Subred 148.252.12.0 con un máximo de 26 hosts
Aplicando la formula 2n-2
Si n=5 25-2 = 32-2 = 30 hosts, lo cual está dentro de ese rango
No podemos poner n=4, ya que nos darían 14 hosts y no nos alcanzaría completar los 26 hosts que se nos piden. Por tal motivo utilizamos 5 bits [del cuarto octeto] para completar los 26 hosts entonces nuestra máscara sería.
11111111.11111111.11111111.111 00000
equivalente a 255.255.255.224
Tabla 8. Ejemplo 4 de direccionamiento IP
1er octeto
2do. Octeto
3er. octect
o
4to. Octe
to
255.255.255.224
11111111
11111111
11111111
111 00000
mascara
148.252.12.0
10010100
11111100
00001100
000 00000
subred
148.252.12.31
10010100
11111100
00001100
000 11111
broadcast
148.252.12.1
10010100
11111100
00001100
000 00001
1er. Host
148.252.12.30
10010100
11111100
00001100
000 11110
Último host
CREAR SUBREDES
Se pone a 1 un bit ó más de la parte de la máscara de red correspondiente al host, de izquierda a derecha.
Tabla 4. Valor decimal de las posiciones de bits
128 64 32 16 8 4 2 1 Valor decim
al
1 0 0 0 0 0 0 0 128
1 1 0 0 0 0 0 0 192
1 1 1 0 0 0 0 0 224
1 1 1 1 0 0 0 0 240
1 1 1 1 1 0 0 0 248
1 1 1 1 1 1 0 0 252
1 1 1 1 1 1 1 0 254
1 1 1 1 1 1 1 1 255
Se cumple que:
Nº de subredes=2nºde bits puestos a 1 -2
Nº de host por subred=2nºde bits quedan a 0 -2
Ejemplo:
IP:192.200.140.0 11000000.1100100.10001100.00000000
MÁSCARA DE RED:255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
Cambiamos dos bits del host a 1 11111111.11111111.11111111.11000000
nºsubredes 22-2=2 subredes utilizablesNº host por subred 26-2=62 host por subred utilizablesDirección red 192.200.140.0Clase cMáscara red 255.255.255.0Máscara subred 255.255.255.192Número subredes 4 (2 utilizables)Número host 64(62 utilizables)
El rango de las subredes quedaría:
RED
ID RED-Dirección subred
Rango Broadcast Utilizable
1 192.200.140.0 192.200.140.1-192.200.140.62 192.200.140.63 No2 192.200.140.64 192.200.140.65-
192.200.140.126192.200.140.127 Si
3 192.200.140.128
192.200.140.129-192.200.140.190
192.200.140.191 Si
4 192.200.140.192
192.200.140.193-192.200.140.254
192.200.140.255 No
