Ul rc_cap3_el nivel de red en internet

1341: Redes de Computadoras

Facultad de Ingeniería de Sistemas

Sesión: 3

Ing. José C. Benítez P.

El nivel de Red en Internet

Redes de Computadoras - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 2

Sesión 3. Temas


� Introducción

� Comparación de modelos

� Formato de datos en el RM-OSI

� Elementos de datos en el modelo TCP/IP

� Nivel de red en internet

� El Datagrama IP

� Cabecera de IP

� TOS

� DS

� Protocolos

� Opciones

� Fragmentación en IP

� El MTU

� Path MTU discovery

� Bit DF

� Direccionamiento IP

� Clases de direccionamiento

� Configuración de asignación de direcciones

� Sub redes y superedes


Sesión 3. Temas


� Introducción





� El Datagrama IP

� Cabecera de IP

� TOS

� DS

� Protocolos

� Opciones


� El MTU


� Bit DF






Introducción

Comparación de los Modelos OSI, TCP/IP e Hibrido:

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Aplicación

Transporte

Internet

Host-red

L5: Aplicación

L4: Transporte

L3: Red

L2: Enlace

LLC

MAC

L1: Física

WAN LAN

Hardware

Firmware

Software

Sist. Operativo

Progr. de usuario


Introducción

Protocolos y redes del modelo Hibrido

Telnet FTP DNS SMTP

UDP TCP

IP

ARPANET SATNET LAN Packet

Aplicación

Transporte

Red

Enlace y Física

Protocolos

Redes

Capa (M. Hibrido)


Introducción

Formato de datos en el RM OSI

� APDU Unidad de datos en la

capa de aplicación (Capa 7).

� PPDU Unidad de datos en la

capa de presentación (Capa 6).

� SPDU Unidad de datos en la

capa de sesión (Capa 5).

� TPDU (segmento) Unidad de

datos en la capa de transporte

(Capa 4).

� Paquete o Datagrama Unidad

de datos en el nivel de red

(Capa 3).

� Trama Unidad de datos en la

capa de enlace (Capa 2).

� Bits Unidad de datos en la capa

física (Capa 1).


Introducción

Elementos de datos en el modelo Hibrido

Cabecera

de enlace

Datagrama IP

Cola de

enlace

Cabec.

IP

Segmento TCP

Cabec.

TCP

Datos aplicación

Segmento TCP (L4:Transporte)

Datagrama IP (L3: Red)

Trama (L2: Enlace)

20 bytes

20 bytes

14 bytes

4 bytes

Los valores que aparecen para el nivel de enlace se aplican al caso de Ethernet. Según el tipo de red puede haber pequeñas variaciones

Ethernet

Capa (Modelo Hibrido)


Introducción

Protocolos del modelo TCP/IP

Aplicación

Transporte

Internet

Host-red


Nivel de red en internet


Nivel de red en internet

� El Nivel de Red en Internet está formado por:

o el protocolo IP

o protocolos auxiliares:

• Protocolos de control: ICMP e IGMP (multicast)

• Protocolos de resolución de direcciones: ARP, RARP, BOOTP y DHCP

• Protocolos de routing: RIP, OSPF, IS-IS, IGRP, EIGRP, BGP, etc.

� Todos los protocolos auxiliares hacen uso de IP para transmitir la información. La única excepción a esta regla son los protocolo ARP y RARP


Versiones de IP

• Actualmente el 99,9% de la Internet utiliza la versión 4 del protocolo IP, llamada IPv4

• El 0,1% restante utiliza la versión 6 (IPv6)

• Se prevé que en el futuro toda la Internet evolucione hacia IPv6.

• No se está utilizando ninguna otra versión del protocolo IP


Sesión 3. Temas


� Introducción





� El Datagrama IP

� Cabecera de IP

� TOS

� DS

� Protocolos

� Opciones


� El MTU


� Bit DF






Cabecera de un datagrama IPv4

Versión: siempre vale 4

Longitud Cabecera: en palabras de 32 bits (mínimo 5, máximo 15)

DS (Differentiated Services): Para Calidad de Servicio

Longitud total: en octetos, máximo 65535 (incluye la cabecera)

Campos de Fragmentación: Identificación, DF, MF, Desplaz. Fragmento

Tiempo de vida (TTL): cuenta saltos hacia atrás (se descarta cuando es cero)

Protocolo: indica a que protocolo pertenece el contenido del paquete (los datos)

Checksum: sirve para comprobar la integridad de la cabecera, pero no de los datos

Direcciones de origen y destino: De 32 bits, se mantienen inalteradas durante la vida del paquete

Opciones: si las hay deben tener una longitud múltiplo de 4 octetos. Max 40.

32 bits

Versión Lon. Cab. DS (DiffServ) Longitud Total

Identificación Res. DF MF Desplazam. de Fragmento

Tiempo de vida (TTL) Protocolo Checksum

Dirección de origen

Dirección de destino

Opciones (de 0 a 40 octetos)


Cabeceras de un datagrama IPv4

32 bits







Antigua Cabecera IPv4 antes de DiffServ

Versión Lon. Cab. TOS Longitud Total






Cabecera IPv4 con DiffServ (RFC2474, 12/1998)


Campo TOS (obsoleto)

• Precedencia: establece una prioridad

(3 bits = ocho niveles posibles)

• D, T, R, C: flags para indicar que se quiere utilizar la ruta:

– de mínimo retardo (Delay),

– máximo rendimiento (Throughput),

– máxima fiabilidad (Reliability) o

– mínimo costo (Cost)

• X: bit reservado

Precedencia Campo

TOS D T R C X


Campo DS (RFC 2474)

• DSCP: Differentiated Services CodePoint.

• Seis bits (total 64) que indican el tratamiento que debe recibir este paquete en los routers

• CU: Currently Unused (reservado)

DSCP CU Campo DS


Algunos de los posibles valores del campo Protocolo

Valor Protocolo Descripción

1 ICMP Internet Control Message Protocol

2 IGMP Internet Group Management Protocol

3 GGP Gateway-to-Gateway Protocol

4 IP IP en IP (encapsulado)

5 ST Stream

6 TCP Transmission Control Protocol

8 EGP Exterior Gateway Protocol

17 UDP User Datagram Protocol

29 ISO-TP4 ISO Transport Protocol Clase 4

80 CLNP Connectionless Network Protocol

88 IGRP Interior Gateway Routing Protocol

89 OSPF Open Shortest Path First


Opciones de la cabecera IP

Opción Función Máx. Ej.

Windows

Ej. Linux

Record route Va anotando en la cabecera IP la

ruta seguida por el datagrama

9 Ping –r Ping -R

Timestamp Va anotando la ruta y además pone

una marca de tiempo en cada salto

4 Ping –s

Strict source

routing

La cabecera contiene la ruta paso a

paso que debe seguir el datagrama

9 Ping –k

Loose source

routing

La cabecera lleva una lista de routers

por los que debe pasar el datagrama,

pero puede pasar además por otros

9 Ping -j

El límite de 9 direcciones lo fija el tamaño máximo del campo opciones. En la opción Timestamp este valor se reduce a 4 porque cada salto anotado ocupa 8 octetos (4 de la dirección y 4 del timestamp)


Sesión 3. Temas


� Introducción





� El Datagrama IP

� Cabecera de IP

� TOS

� DS

� Protocolos

� Opciones


� El MTU


� Bit DF






Fragmentación en IP

• El nivel de red (L3) ha de acomodar cada datagrama en una trama del nivel de enlace (L2).(en ruta/en origen)

• Cada tecnología de nivel de enlace tiene un valor máximo de paquete que puede aceptar, Ej.:

o Ethernet: 1500 bytes (DIX), 1492 (LLC-SNAP).

o Token Ring: 4440 bytes (4 Mb/s, THT 8 ms).

• Este valor es la MTU (Maximum Transfer Unit).

• Si el datagrama no cabe se ha de fragmentar. Ejemplos:

– Datagrama de 4000 bytes creado en red Token Ring que pasa a Ethernet. El router ha de fragmentar.

• A veces el host ha de fragmentar de entrada pues genera datagramas demasiado grandes, ej: NFS construye datagramas de 8 KB, incluso en Ethernet

Cabecera

de enlace

Datagrama IP

Cola de

enlace

Cabec.

IP

Segmento TCP

Datagrama IP (L3: Red)

20 bytes

14 bytes

4 bytes

Ethernet

Trama (L2: Enlace)


MTU de algunos medios a nivel de enlace

Nivel de enlace MTU (bytes)

PPP (valor defecto) 1500

PPP (bajo retardo) 296

X.25 1600 (RFC 1356)

Frame Relay 1600 normalmente

Ethernet DIX 1500

Ethernet LLC-SNAP 1492

Token Ring 4 Mb/s 4440 (THT 8ms)

Classical IP over ATM 9180


Fragmentación múltiple de un datagrama IP

Cab. ABCDEF GHIJKL MNOP

Cab. ABCDEF

Token Ring

(4440 bytes)

Ethernet DIX

(1500 bytes)

Cab. GHIJKL Cab. MNOP

PPP Bajo

Retardo

(296 bytes)

Cab. M Cab. N Cab. O Cab. P


Fragmentación en IP

• Los fragmentos reciben la misma cabecera que el datagrama original salvo por los campos MF y ‘Desplazamiento del Fragmento’.

• Los fragmentos de un mismo datagrama se identifican por el campo ‘Identificación’.

• Todos los fragmentos, menos el último, tienen a 1 el bit MF (More Fragments).

• La unidad básica de fragmentación es 8 bytes (bloque). Los datos se reparten en tantos fragmentos como haga falta, todos múltiplos de 8 bytes (salvo quizá el último).

• Toda red debe aceptar un MTU de al menos 68 bytes (60 bytes de cabecera y 8 bytes de datos). Recomendado 576-


Identificación Res. DF MF Desplazam. del Fragmento






Ejemplo de fragmentación múltiple

Id Long DF MF Desplaz. Datos

Fragmento 1 XXX 1500 0 1 0 ABCDEF

Fragmento 2 XXX 1500 0 1 185 GHIJKL

Fragmento 3 XXX 1060 0 0 370 MNOP

Datagrama

Original

XXX 4020 0 0 0 ABCDEF GHIJKL MNOP

Fragm. 3a XXX 292 0 1 370 M

Fragm. 3b XXX 292 0 1 404 N

Fragm. 3c XXX 292 0 1 438 O

Fragm. 3d XXX 244 0 0 472 P

Token Ring

E-net DIX

PPP Bajo Retardo

Los bytes se cuentan en grupos de 8 bytes


Bit DF (Don’t Fragment)


Identificación Res. DF MF Desplazam. del Fragmento





• Indica que ese datagrama no se debe fragmentar. Ej.: ping –f (windows).

• Se usa:

– Cuando un host no está capacitado para reensamblar (ej.: estaciones ‘diskless’).

– En la técnica de descubrimiento de la MTU del trayecto o ‘Path MTU discovery’.

• Enviar datagrama con DF=1 y MTU máxima

• Si pasa ya está, si no probar con MTU menor

– Generalmente si se rechaza el mensaje de error indica la MTU máxima que se

aceptaría.


Funcionamiento del ‘Path MTU discovery’

A

B

Ethernet 1: A envía a B un paquete de

4020 bytes con DF=1.

4020 DF X

2: X descarta el paquete y responde a

A con un ICMP ‘destino inaccesible’

indicando que si hubiera sido de 1500

o menos habría pasado.

Max 1500

3: A fragmenta la información y

a partir de ahora no mandará a

B paquetes de más de 1500

bytes. Sigue usando el bit DF.

1060 DF 1500 DF 1500 DF

Paquete normal

Mensaje ICMP


Preguntas sobre fragmentación

¿Cual es el tamaño mínimo posible de MTU en una red para que puedan pasar por ella datagramas IPv4?

En caso de fragmentación las opciones de la cabecera IP (record route, timestamp, strict source route y loose source route), ¿han de copiarse en todos los fragmentos o solo en uno?

Cuando se emite un datagrama IP, ¿se ha de marcar siempre el campo Identificación, o solo cuando el datagrama se vaya a fragmentar?


Preguntas sobre fragmentación

Si un fragmento se pierde el host receptor no podrá reensamblar el datagrama original; ¿cuanto tiempo esperará el host antes de considerar que se ha perdido y descartar los demás fragmentos?

Un datagrama de 4020 bytes pasa de una red Token Ring con THT 8 ms (MTU 4400) a una Ethernet (MTU 1500) y después pasa por un enlace PPP con bajo retardo (MTU 296). Si ese mismo datagrama pasara directamente de la red Token Ring al enlace PPP (sin pasar por la red Ethernet) ¿habría alguna diferencia en la forma como se produce la fragmentación?


Sesión 3. Temas


� Introducción





� El Datagrama IP

� Cabecera de IP

� TOS

� DS

� Protocolos

� Opciones


� El MTU


� Bit DF






Formato de las direcciones IPv4

• Las direcciones IPv4 están formadas por:

– 4 bytes (32 bits),

– se representan por cuatro dígitos decimales (uno x byte).

– Ej.: 147.156.135.22

• Las direcciones tienen dos partes:

– la parte red y

– la parte host.

• Las direcciones se dividen en tres clases normales (A, B ó C). La clase establece que parte de la dirección es de la red y que parte al host.

• Existen dos clases especiales, D y E, que no se asignan nunca a hosts. Las direcciones de clase D se utilizan para transmisiones multicast y las E no se utilizan, están reservadas.


Clases de direcciones IPv4

Red (128) Host (16777216)

10 Red (16384) Host (65536)

110 Red (2097152) Host (256)

1111 Reservado

1110 Grupo Multicast (268435456)

Clase

A

B

C

D

E

Rango

0.0.0.0

127.255.255.255

128.0.0.0

191.255.255.255

192.0.0.0

223.255.255.255

224.0.0.0

239.255.255.255

240.0.0.0

255.255.255.255

32 bits

0


Asignación de direcciones IP

• Existen direcciones IP publicas y privadas.

• Las IP publicas son obtenidas del PST.

• Las IP privadas son obtenidas localmente del AR

• Las empresas y organizaciones obtienen sus IPP del PST correspondiente

• Los PST los obtienen de los NIC (Network Information Center):

– www.internic.net: América

– www.ripe.net: Europa

– www.apnic.net Asia Pacifico


Direcciones IP especiales

Dirección Significado Ejemplo

255.255.255.255 Broadcast en la propia red o subred

0.0.0.0 Identifica al host que envía el datagrama Usado en BOOTP

Parte Host a ceros Identifica una red 147.156.0.0

Parte Host a unos Broadcast en una red 147.156.255.255

Parte Red a ceros Identifica un host en la red en que

estamos (la que sea)

0.0.1.25

127.0.0.1 Dirección Loopback (para pruebas)

La primera y la última direcciones de una red están siempre reservadas


Direcciones IP reservadas y privadas (RFC 1918)

Reservado (ppio. Clase D) 224.0.0.0

Reservado (fin clase B) 191.255.0.0

Privado (intranet) 192.168.0.0 – 192.168.255.0

Privado (intranet) 172.16.0.0 – 172.31.0.0

Privado (intranet) 10.0.0.0

Reservado (clase E) 240.0.0.0 – 255.255.255.254

Reservado (ppio. Clase C) 192.0.0.0

Reservado (ppio. Clase B) 128.0.0.0

Reservado (fin clase A) 127.0.0.0

Uso Red o rango


Configurando una LAN

IP: 147.156.145.17 MR: 255.255.0.0

LAN 147.156.0.0 (Clase B)

IP: 147.156.24.12 MR: 255.255.0.0

La dirección IP de este host Mascara de red Depende de la clase.

Requisitos: (En cada PC) - SO red - Dirección IP - Mascara de red - Cable

serial/paralelo/USB cruzado

Verificación A-B: Desde A: ping 147.156.24.17 O desde B: ping 147.156.24.12

A B

Cable serial / paralelo / USB

crossover



IP: 147.156.145.17 MR: 255.255.0.0

LAN 147.156.0.0 (Clase B)

IP: 147.156.24.12 MR: 255.255.0.0


Requisitos: (En cada PC) - NIC - SO red - Dirección IP - Mascara de red - Patch cord cruzado

Verificación A-B: Desde A: ping 147.156.24.17 O desde B: ping 147.156.24.12

A B

Patch cord crossover



IP: 147.156.145.17 MR: 255.255.0.0

LAN 147.156.0.0 (Clase B)

IP: 147.156.24.12 MR: 255.255.0.0


IP: 147.156.145.50 MR: 255.255.0.0

IP: 147.156.24.15 MR: 255.255.0.0

Requisitos: (En cada PC) - NIC - SO red - Dirección IP - Mascara de red - Patch cord directo

SWITCH / HUB

Verificación A-D: Desde A: ping 147.156.145.50 O desde D: ping 147.156.24.12

A B

C D

Patch cord directo


Un router conectando tres LANs

147.156.0.1

IP: 147.156.145.17 Rtr: 147.156.0.1

LAN A 147.156.0.0 (Clase B)

LAN C 193.146.62.0

(Clase C)

LAN B 213.15.1.0 (Clase C)

193.146.62.1

IP: 213.15.1.2 Rtr: 213.15.1.1

IP: 213.15.1.3 Rtr: 213.15.1.1

El router encamina los paquetes según su dirección de destino. El router podría ser un PC con tres tarjetas Ethernet que tienen asignadas esas direcciones y con capacidad de conmutar paquetes entre ellas (en Linux esto se consigue

activando el ‘IP forwarding’).

αααα

ββββ

γγγγ

IP: 147.156.24.12 Rtr: 147.156.0.1

La dirección IP de este host Su router por defecto. Puerto de enlace predeterminado Default gateway

213.15.1.1

IP: 193.146.62.10 Rtr: 193.146.62.1

IP: 193.146.62.5 Rtr: 193.146.62.1


Un router conectando tres LANs

147.156.0.1

IP: 147.156.145.17 Rtr: 147.156.0.1

LAN A 147.156.0.0 (Clase B)

LAN C 193.146.62.0

(Clase C)

LAN B 213.15.1.0 (Clase C)

193.146.62.1

213.15.1.1

IP: 213.15.1.2 Rtr: 213.15.1.1

IP: 213.15.1.3 Rtr: 213.15.1.1

El router encamina los paquetes según su dirección de destino. El router podría ser un PC con tres tarjetas Ethernet que tienen asignadas esas direcciones y con capacidad de conmutar paquetes entre ellas (en Linux esto se consigue

activando el ‘IP forwarding’).

αααα

ββββ

γγγγ

IP: 147.156.24.12 Rtr: 147.156.0.1

La dirección IP de este host Su router por defecto. Puerto de enlace predeterminado Default gateway


Dos routers conectando tres LANs

202.1.1.2 Rtr 202.1.1.1 202.1.1.1

202.1.1.3 Rtr 202.1.1.1

203.1.1.2

203.1.1.3

Rtr 203.1.1.1

203.1.1.1

203.1.1.4

Rtr 203.1.1.1

204.1.1.1

204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1

204.1.1.3 Rtr 204.1.1.1

A 204.1.1.0 por 203.1.1.2

LAN A 202.1.1.0 (Clase C)

LAN B 203.1.1.0 (Clase C)

LAN C 204.1.1.0 (Clase C)

A 202.1.1.0 por 203.1.1.1

A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2

A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2

X

Y

H1

H2

Las rutas son necesarias para que X e Y sepan como llegar a la LAN remota (C

para X, A para Y)


Host ‘multihomed’

LAN B

203.1.1.0

LAN A

202.1.1.0

LAN C

204.1.1.0

202.1.1.2 Rtr 202.1.1.1

202.1.1.3 Rtr 202.1.1.1

203.1.1.3

204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1

204.1.1.3 Rtr 204.1.1.1

202.1.1.1

203.1.1.1 203.1.1.2

204.1.1.1

A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1

202.1.1.4 204.1.1.4

Rtr 202.1.1.1

A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2

X Y

H6 no enrutará paquetes entre A y C porque no es un router (no tiene activado el ‘IP

forwarding’). Cuando envíe un paquete a H1, H2 ó H5 lo mandará por α. Cuando lo envíe a

H3 ó H4 lo mandará por ββββ

H1

H2 H4

H5

H3

H6

αααα ββββ

αααα ββββ

αααα ββββ


Red mallada (con caminos alternativos)

LAN B 203.1.1.0

LAN A 202.1.1.0

LAN C 204.1.1.0

202.1.1.2 Rtr 202.1.1.1

202.1.1.3 Rtr 202.1.1.4

203.1.1.3

204.1.1.2 Rtr 204.1.1.1

204.1.1.3 Rtr 204.1.1.4

202.1.1.1 203.1.1.1 203.1.1.2

204.1.1.1

204.1.1.4 202.1.1.4

A 204.1.1.0 por 203.1.1.2 A 202.1.1.0 por 203.1.1.1

A 203.1.1.0 por 202.1.1.1

A 202.1.1.0 por 203.1.1.1 A 204.1.1.0 por 203.1.1.2

αααα ββββ

αααα ββββ

αααα ββββ

H1

H2 H4

H5

H3

X Y

ping 204.1.1.2

Z


Enlace WAN: conexión mediante una línea serie o punto a punto

165.12.0.2 Rtr 165.12.0.1

165.12.0.1

165.12.0.3 Rtr 165.12.0.1

192.168.2.1

A 213.1.1.0 por 192.168.2.2

LAN A 165.12.0.0

LAN B 213.1.1.0

213.1.1.1

213.1.1.2 Rtr 213.1.1.1

213.1.1.3 Rtr 213.1.1.1

192.168.2.2

A 165.12.0.0 por 192.168.2.1

Red 192.168.2.0

X

Y


Ejemplo de uso de la ruta por defecto

165.12.0.1 192.168.2.1

A 207.1.1.0 por 192.168.1.2 A 213.1.1.0 por 192.168.2.2 A 215.1.1.0 por 192.168.3.2

LAN A

165.12.0.0

LAN C

213.1.1.0

213.1.1.1 192.168.2.2

A 0.0.0.0 por 192.168.2.1

LAN B

207.1.1.0

LAN D

215.1.1.0 A 0.0.0.0 por 192.168.3.1

A 165.12.0.0 por 192.168.1.1

A 213.1.1.0 por 192.168.1.1

A 215.1.1.0 por 192.168.1.1

192.168.3.1

192.168.3.2

192.168.1.1

192.168.1.2

207.1.1.1

215.1.1.1 Ruta por defecto

X

Y

W

Z


Conexión de cuatro routers IP en una red multiacceso

165.12.0.1 192.168.2.1

A 207.1.1.0 por 192.168.2.3

A 213.1.1.0 por 192.168.2.2

A 215.1.1.0 por 192.168.2.4

LAN A 165.12.0.0

LAN B 213.1.1.0

213.1.1.1 192.168.2.2

LAN C 207.1.1.0

192.168.2.4

192.168.2.3

207.1.1.1

215.1.1.1

A 165.12.0.0 por 192.168.2.1

A 213.1.1.0 por 192.168.2.2

A 215.1.1.0 por 192.168.2.4

A 165.12.0.0 por 192.168.2.1

A 207.1.1.0 por 192.168.2.3

A 215.1.1.0 por 192.168.2.4

A 165.12.0.0 por 192.168.2.1

A 207.1.1.0 por 192.168.2.3

A 213.1.1.0 por 192.168.2.2

Conexión de cuatro routers IP en una red multiacceso (RDSI, X.25, Frame Relay o ATM) con conectividad total

PVC o SVC

LAN D 215.1.1.0


Conexión a Internet de una oficina principal y su sucursal

193.146.62.7 Rtr 193.146.62.1

193.146.62.1

193.146.62.12 Rtr 193.146.62.1

147.156.13.5 Rtr 147.156.0.1

147.156.0.1

147.156.24.12 Rtr 147.156.0.1

192.168.0.1

192.168.0.2 192.168.1.2

A 0.0.0.0 por 192.168.0.2

A 193.146.62.0 por 192.168.0.1 A 0.0.0.0 por 192.168.1.1

192.168.1.1

Oficina Principal

147.156.0.0

Sucursal 193.146.62.0

A 147.156.0.0 por 192.168.1.2 A 193.146.62.0 por 192.168.1.2 ................................................. .................................................

X

Y

Z

A 0.0.0.0 por 192.168.1.2


Subredes

• Dividen una red en partes más pequeñas.

• Nivel jerárquico intermedio entre red y host,

• ‘Roban’ unos bits de la parte host para la subred.

• La separación red/host ahora ya no viene marcada por la clase

• Sirven para establecer una estructura jerárquica. Una red compleja (con subredes) es vista desde fuera como una sola red.

• Para indicar donde está la frontera red/host se utiliza un parámetro de 32 bits denominado máscara.


Ejemplo 1 de división en subredes

Vamos a dividir la red 147.156.0.0 (clase B) en 4 subredes.

Red original:

Red (147.156) Host(0.0)

16 bits 16 bits

Máscara de 16 bits: 11111111 . 11111111 . 00000000 . 00000000

255 . 255 . 0 . 0

Red subdividida:

Red (147.156) Subred Host

16 bits 8 bits

Máscara de 18 bits: 11111111 . 11111111 . 11000000 . 00000000

255 . 255 . 192 . 0

8 bits



Red subdividida:


16 bits 8 bits

Máscara de 18 bits: 11111111 . 11111111 . 11000000 . 00000000

255 . 255 . 192 . 0

8 bits

11 (192)

10 (128)

01 (64)

00 (0)

Bits

subred

147.156.192.0 – 147.156.255.255

147.156.128.0 – 147.156.191.255

147.156.64.0 – 147.156.127.255

147.156.0.0 – 147.156.63.255

Rango

255.255.192.0 147.156.192.0

255.255.192.0 147.156.128.0

255.255.192.0 147.156.64.0

255.255.192.0 147.156.0.0

Máscara Subred



Vamos a dividir la red 140.140.0.0 (clase B) en 256 subredes.

Red original:

Red (140.140) Host(0.0)

16 bits 16 bits

Máscara de 16 bits: 11111111 . 11111111 . 00000000 . 00000000

255 . 255 . 0 . 0

Red subdividida:


16 bits 8 bits

Máscara de 24 bits: 11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000

255 . 255 . 255 . 0

8 bits


Subredes

• La máscara identifica que parte de la dirección es red-subred y que parte es host.

• Si la parte host es cero la dirección es la de la propia subred

• La dirección con la parte host toda a unos esta reservada para broadcast en la subred

• En cada subred hay siempre dos direcciones reservadas, la primera y la última.

• Ejemplo:

– Red 156.134.0.0, máscara 255.255.255.0.

– 256 subredes identificadas por el tercer byte: 156.134.subred.host

– 156.134.subred.0 identifica la subred

– 156.134.subred.255 es el broadcast en la subred.


Subredes

� Red 156.134.0.0, máscara 255.255.255.0

� 256 subredes (de 156.134.0.0 a 156.134.255.0) pero

� ¿Dirección 156.134.0.0 identifica red o subred?

� ¿Dirección 156.134.255.255 identifica broadcast en la red o en la subred?

� Solución: no utilizar la primera y la última subred (las que tienen el campo subred todo a ceros o todo a unos).

� Esta norma se puede infringir (se hace a menudo) con la declaración de ‘subnet zero’.

� Permite aprovechar mejor el espacio disponible (p. Ej. Red 147.156.0.0 con máscara 255.255.128.0).


El problema de la primera y la última direcciones de cada subred

• Red 140.140.0.0/16 máscara 255.255.0.0.

• Si la dividimos con máscara /24 obtenemos 256 subredes, cada una con 256 direcciones. En cada subred:

– La primera dirección identifica cada subred

– La última dirección es la de broadcast en esa subred.

• Para evitar conflictos no se deben asignar a hosts ni la primera ni la última direcciones de cada subred

• En realidad disponemos pues de 254 direcciones por subred, no 256.

• Esta restriccíón es SIEMPRE DE OBLIGADO CUMPLIMIENTO

Subred Dir. Subred Dir. Broadcast Rango asignable

140.140.0.0/24 140.140.0.0 140.140.0.255 140.140.0.1 – 140.140.0.254

140.140.1.0/24 140.140.1.0 140.140.1.255 140.140.1.1 – 140.140.1.254

140.140.2.0/24 140.140.2.0 140.140.2.255 140.140.2.1 – 140.140.2.254

… … … …

140.140.255.0/24 140.140.255.0 140.140.255.255 140.140.255.1 – 140.140.255.254


El problema de la primera y la última direcciones de cada subred

• Red 140.140.0.0/16 máscara 255.255.0.0.

• Si la dividimos con máscara /24 obtenemos 256 subredes. De estas:

– La primera subred se identifica por la dirección 140.140.0.0, la misma que la red completa

– La dirección de broadcast de la última subred es 140.140.255.255, que coincide con la dirección de broadcast de la red completa

• Para evitar ambigüedades la norma dice que la primera y última subredes no se deben utilizar

• Sin embargo esta regla NO SIEMPRE ES DE OBLIGADO CUMPLIMIENTO.

• Los equipos actuales (routers y hosts) normalmente permiten utilizar la primera y la última subred. A veces lo permiten por defecto, otras hay que indicarlo en la configuración. Por ejemplo el software de Cisco (IOS) antes de la versión 11 requería poner en la configuración el comando ‘subnet-zero’ para poder usar la primera y la última subred. A partir de la versión 11 lo tiene puesto por defecto


Máscaras que no son múltiplo de 8

Las máscaras de subred pueden no ser bytes enteros. Por ejemplo si usamos dos bits de subred dividiremos la red en cuatro subredes:

140 . 140 Subred Host

16 bits 2 bits 14 bits

Bits subred Subred Máscara Rango asignable

00 (0) 140.140.0.0/18 255.255.192.0 140.140.0.1 – 140.140.63.254

01 (64) 140.140.64.0/18 255.255.192.0 140.140.64.1 – 140.140.127.254

10 (128) 140.140.128.0/18 255.255.192.0 140.140.128.1 – 140.140.191.254

11 (192) 140.140.192.0/18 255.255.192.0 140.140.192.1 – 140.140.255.254

Máscara: 11111111 . 11111111 . 11 000000 . 00000000

255 . 255 . 192 . 0

Estas solo son utilizables si se aplica ‘subnet-zero’


Subredes que se pueden crear con una red clase C

11111111

11111110

11111100

11111000

11110000

11100000

11000000

10000000

00000000

Máscara binaria

(último byte)

255.255.255.255 0 0 256 254 8

255.255.255.254 0 1 128 126 7

255.255.255.252 2 2 64 62 6

255.255.255.248 6 3 32 30 5

255.255.255.240 14 4 16 14 4

255.255.255.224 30 5 8 6 3

255.255.255.192 62 6 4 2 2

255.255.255.128 126 7 2 0 1

255.255.255.0 254 8 0 0 0

Máscara Nº

hosts

Bits

host

Nº

subredes

(subnet

zero)

Nº

subredes

Bits

subred


Ejercicio

Internet

Madrid Barcelona

Sevilla

Bilbao

128 Kb/s

256 Kb/s 128 Kb/s

128 Kb/s

50

PCs.

20

PCs.

50

PCs.

25

PCs.

Red 194.100.100.0/24


Ejercicio

Oficina Subred Máscara Rango Direcc.

útiles

Madrid 194.100.100.0/25 255.255.255.128 194.100.100.0-127 126

Barcelona 194.100.100.128/26 255.255.255.192 194.100.100.128-191 62

Bilbao 194.100.100.192/27 255.255.255.224 194.100.100.192-223 30

Sevilla 194.100.100.224/27 255.255.255.224 194.100.100.224-255 30

Reparto de las direcciones (subnet-zero)


Ejercicio Internet

Ma Ba

Se

Bi

194.100.100.1/25 192.168.1.2/24

192.168.2.1/24

192.168.3.1/24

Red 194.100.100.0/25

Red 194.100.100.224/27

Red 194.100.100.128/26

A 194.100.100.128/26 por 192.168.2.2

A 194.100.100.192/27 por 192.168.2.2

A 194.100.100.224/27 por 192.168.3.2

A 0.0.0.0/0 por 192.168.1.1

192.168.2.2/24

192.168.3.2/24

192.168.1.1/24

Red 194.100.100.192/27

192.168.3.1/24 192.168.3.2/24


Superedes

� Problema: agotamiento del espacio de direcciones IP.

� Causa: Clase B excesiva, C demasiado pequeña. Muchas organizaciones solicitaban clases B y usaban solo una pequeña parte.

� Solución: asignar grupos de clases C a una organización.

� Nuevo problema: explosión de las tablas de rutas.

� Nueva solución: considerar un grupo contiguo de clases C como una sola red. Hacer superredes.


Superedes

Las ‘superredes’ se definen mediante máscaras.

Ej.: Red 195.100.16.0/21 (máscara 255.255.248.0)

Incluye desde 195.100.16.0 hasta 195.100.23.0

También se puede asignar a diferentes organizaciones partes de una clase A. Por eso esta técnica se llama CIDR (Classless InterDomain Routing).

Host Red

Subredes Superredes


CIDR

• El uso de un rango de direcciones de clase C en vez de una sola de clase B acarrea un gran problema: cada red ha de ser direccionada por separado.

• El encaminamiento IP estándar sólo comprende las clases A, B y C.

• Dentro de cada uno de estos tipos de red, se puede usar "subnetting" para proporcionar mejor granularidad del espacio de direcciones en cada red, pero no hay forma de especificar que existe una relación real entre múltiples redes de clase C.

• El resultado de esto se denomina el problema de la explosión de la tabla de encaminamiento: una red de clase B de 3000 host requiere una entrada en la tabla de encaminamiento para cada "router" troncal, pero si la misma red se direccionase como un rango de redes de clase C, requeriría 16 entradas.


CIDR

• La solución a este problema es un método llamado CIDR("Classless Inter-Domain Routing").

• El CIDR es un protocolo propuesto como estándar con status electivo.

• El CIDR no encamina de acuerdo a la clase del número de red(de ahí el término "classless": sin clase) sino sólo según los bits de orden superior de la dirección IP, que se denominan prefijo IP.

• Cada entrada de encaminamiento CIDR contiene una dirección IP de 32 bits y una máscara de red de 32 bits, que en conjunto dan la longitud y valor del prefijo IP.

• Esto se puede representar como <dir_IP máscara_red>.

• Por ejemplo, <194.0.0.0 254.0.0.0> representa el prefijo de 7 bits (1100 0000 1111 1110) B'1100 001'.


CIDR

• CIDR maneja el encaminamiento para un grupo de redes con un prefijo común con una sola entrada de encaminamiento.

• Esta es la razón por la que múltiples números de red de clase C asignados a una sola organización tienen un prefijo común.

• Al proceso de combinar múltiples redes en una sola entrada se le llama agregación de direcciones o reducción de direcciones.

• También se le llama supernetting (Super redes) porque el encaminamiento se basa en máscaras de red más cortas que la máscara de red natural de la dirección IP, en contraste con el subnetting, donde las máscaras de red son más largas que la máscara natural.

• A diferencia de las máscaras de subred, que normalmente son contiguas pero pueden tener una parte local no contigua, las máscaras de superred son siempre contiguas


Superedes

• Además de asignar grupos de redes C a las organizaciones se hace un reparto por continentes y países:

– Multi regional: 192.0.0.0 - 193.255.255.255

– Europa: 194.0.0.0 - 195.255.255.255

– Otros: 196.0.0.0 - 197.255.255.255

– Noteamérica: 198.0.0.0 - 199.255.255.255

– Centro y Sudamérica: 200.0.0.0 - 201.255.255.255

– Anillo Pacífico: 202.0.0.0 - 203.255.255.255

– Otros: 204.0.0.0 - 205.255.255.255

– Otros: 206.0.0.0 - 207.255.255.255

• Así se pueden ir agrupando entradas en las tablas de rutas


Sesión 3. El nivel de red en internet

Redes de Computadoras

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