Subredes

Posted by q3it on miércoles, abril 13, 2022 in Redes

Una Subred, es una extensión de una Red Principal”. Las Subredes, pueden ser de Tamaño Fijo o de Tamaño Variable. Las Subredes, se crean tomando bits prestados de la porción de host y representando este préstamo en la Máscara de Subred, la cual se extenderá hacia la derecha, tantos bits como se hayan tomado prestados de la porción de host.

“El objetivo de una subred, es dividir una o varias Redes Grandes en Redes más pequeñas.”

Tanto en el concepto de Red Principal, como en el concepto de Subredes, existen dos conceptos o valores que se deberán tomar en cuenta, los cuales son: La Dirección del ID de Red y la Dirección del ID de Broadcast. 

“En toda Red o Subred, siempre existirán estas dos direcciones de Host”.

Por ejemplo, si tomamos una dirección Clase “C” 192.168.0.0/24, tendríamos el ultimo octeto completo para las direcciones de host. Es decir, tendríamos 256 valores, los cuales van desde el 0 hasta el 255. Por lo tanto la dirección 192.168.0.0/24, es la dirección del ID de Red de esta red principal y la dirección 192.168.0.255 / 24, sería la dirección o ID de Broadcast de esta Red Principal.

“Ninguna de las 2 Direcciones se va a utilizar para asignarla a un computador”. 

Por lo que tendríamos solo 254 direcciones posibles para asignar a nuestros computadores, dentro de la Dirección Principal Clase “C” 192.168.0.0/24. Ahora, veamos esta explicación con un ejercicio de Subredes, tomando bits prestados del la porción de HOST, la cual esta representada con los 8 bits del cuarto Octeto en la dirección IP 192.168.0.0/24.

“todas las redes principales o redes secundarias (subredes), tienen su propio ID de Red y su Propio ID de Host”.

Veamos....La Dirección Principal Clase “C” 192.168.0.0/24 la vamos a subnetear tomando 4 bits prestados de la porción de host, lo cual nos entrega 2 a la 4 subredes, y como resultado tendremos 16 subredes, siendo nuestra primera subred, la 192.168.0.0/28 llamada también la Dirección o ID de Red, la segunda subred la 192.168.0.16/28, la tercera subred la 192.168.0.32/28, la cuarta subred la 192.168.0.48/28 y así sucesivamente hasta llegar a la subred de Broadcast 192.168.240.0/28. Esta es la Subred de Broadcast porque todos los bits de la porción de Subred, están encendidos (11110000).

En el sentido contrario, la Subred o ID de Red 192.168.0.0/28, se llama así porque todos los bits de la porción de host están apagados (00000000).

En el mismo orden de ideas, si tomamos cualquiera de las direcciones de subred resultantes de nuestro ejercicio anterior, cada una de ellas también tendrán su propia dirección de ID de Red de la Subred y su propia dirección o ID de Broadcast de la Subred. Por ejemplo, si tomamos la dirección subneteada 192.168.0.16/28, tendremos la dirección o ID de Red la 192.168..0.16/28 (00010000) y como ID de Broadcast de esta subred, la Dirección 192.168.0.31/28 (00011111).

Recordemos, que los últimos 4 bits del cuarto octeto, representan la porción de host y puedes activarlos o desactivarlos para dar un ID a un Computador dentro de esa Subred. Por ejemplo, puedes encender el primer bit de la subred 192.168.0.16/28 y el resultado sería 192.168.0.17/24 (00010001) y también puedes encender el valor 192.168.0.18/24 (00010010) y asignarlo a otro computador, impresora o servidor dentro de tu red.

En este sentido, también existen dos valores que deberás obtener muy rápidamente, los cuales son el Primer y el Ultimo Host Utilizable dentro cada Red o Subred. Por ejemplo, según nuestra red anterior, la Subred 192.168.0.16/28 (00010000), el primer host o dirección utilizable, sería la dirección IP 192.168.0.17/28 (00010001) y nuestro último host o dirección utilizable será la 192.168.0.30 (00011110).

En el esquema de Direccionamiento IPv4, la creación de subredes, nos permite optimizar el uso del esquema de direccionamiento IPv4, y también satisfacer los requerimientos de conectividad dentro de nuestra internetwork, en aquellos casos donde se requiera conectar más de un segmento de red.

Esta actividad se conoce como Diseño de Subred o Subnetting. Si diseñamos y creamos Subredes, estas serán ahora las que incluyan los host o ID de Host y no la red principal, ya que cada subred pasa a ser el ID de Red para un bloque de equipos finales. Recordemos que para hacer Subredes, debemos ”tomar bits prestados” de la porción de Host para extender el ID de Red. A continuación una serie de imágenes que muestran la forma como debemos hacer subredes, desde una perspectiva muy gráfica, pero también muy real.

Según la imagen anterior, las redes IP Clase A, se reservan el primer octeto u 8 bits como el ID de Red Principal, dejando los otros 3 octetos o 24 bits para el ID de Host. De esos 24 bits podemos tomar varios bits prestados, hacia la derecha, para extender nuestro ID DE RED y crear varios ID DE SUBRED. En la imagen anterior, hemos tomado prestado de la porción de host un total de 4 bits para crear nuestras subredes. Estos bits prestados, se representan en la máscara de subred.

En la imagen anterior, las redes IP Clase B, se reservan el primer y el segundo octeto o 16 bits como su ID de Red Principal, dejando 2 octetos o 16 bits para el ID de Host. De esos 16 bits podemos tomar varios bits prestados, hacia la derecha, para extender nuestro ID DE RED y crear varios ID DE SUBRED. En la imagen anterior, hemos tomado prestado de la porción de host un total de 8 bits (Un Octeto Completo) para crear nuestras subredes. Estos bits prestados, se representan en la máscara de subred.

En la imagen anterior, las redes IP Clase C, se reservan el primer, el segundo octeto y el tercer octeto o 24 bits para el ID de Red Principal, dejando 1 octeto u 8 bits para el ID de Host. De esos 8 bits podemos tomar varios bits prestados, hacia la derecha, para extender nuestro ID DE RED y crear varios ID DE SUBRED. En la imagen anterior, hemos tomado prestado de la porción de host un total de 4 bits para crear nuestras subredes. Estos bits prestados, se representan en la máscara de subred. 

Para finalizar, debemos recordar que al tomar bits prestados, tenemos que utilizar la regla... 2 a la n bits para determinar la cantidad de subredes que obtendremos y la cantidad de host que tendremos dentro de cada subred. Por ejemplo, para la Red Clase “C”, hemos tomado 4 bits prestado, del 4to. Octeto, por lo tanto, si aplicamos la regla 2 a la 4 bits, tendremos como resultado un total de 16 subredes, incluyendo la subred “0” y la subred “Broadcast”. Igualmente, al aplicar 2 a la 4 bits (los 4 bits restantes de la porción de host), tendremos 16 host por cada subred. Aquí se incluyen, el ID de Red y el ID de Broadcast.
 

El Comando ip subnet-zero
El comando ip subnet-zero, habilita el uso de la subred “0” en el Router. Este comando está habilitado por defecto en el Router, lo que permite la configuración de la subred “0” en cualquier interfaz del router. Igualmente, al trabajar con la Regla de 2, debemos considerar el uso de las Direcciones de Red y las direcciones de Broadcast. Es decir, no tenemos que restar 2 direcciones al crear subredes, porque el comando permitirá configurar ambas direcciones.
Si este comando se desactiva, haciendo uso del comando no ip subnet-zero, entonces, debemos considerar el uso de la Regla de 2 a la n menos 2, y no podremos utilizar ni configurar la subred o red “0”, ni el uso de la dirección de Red de Broadcast.


La Regla de 2
Siempre que hagamos subredes, debemos utilizar la regla del dos, lo que significa, restarle 2 valores a la porción resultante de direcciones de red o de host cuando hagamos diseño de subnetting. Es decir, restarle la dirección o ID de Red de la Subred y la Dirección o ID de Broadcast de la Subred. Por ejemplo, si tenemos una dirección Clase “C” 192.168.1.0/24 y requerimos 4 subredes, tomaremos 3 bits de la porción de host. Así, nos quedaran 2 a la 3 direcciones de red menos 2. Es decir, (2^3) – 2 = 6. En el mismo sentido, nos quedaran 2 a la 5 direcciones de host menos 2. Es decir, (2^5) – 2 = 30. Según el resultado anterior, aunque tengamos 8 direcciones de red posibles, como resultado de haber elevado a 3 los bits la base binaria, solo podremos utilizar y crear 6 subredes. Igualmente, aunque tengamos 32 direcciones de host posibles, como resultado de haber elevado a 5 los bits la base binaria, solo podremos utilizar y asignar 30 host dentro de cada una de las 6 subredes posibles que hemos creado.

Cálculo del Número Mágico
A continuación se mostrará un modelo para ubicar direcciones de host, direcciones de red o subred, direcciones de Broadcast, primer y último host utilizable dentro de una red o subred dada, y todo ello , sin tener que utilizar matemática binaria. Para ello, describiremos una serie de pasos, que nos ayudarán en primer lugar a identificar un host dentro de una subred y en el mismo orden de ideas, iremos avanzando hasta obtener un cuadro completo que nos identifique todos los valores necesarios para dominar los aspectos de subnetting. Los pasos son los siguientes:

Asumamos que tenemos la dirección IP 192.168.0.100/28.

1. Obtenemos el valor en decimal de la máscara de subred dada, el cual es 255.255.255.240.
2. Seguidamente, ubicamos la dirección IP 192.168.0.100 contra la máscara dada.
3. Todos los octetos de la Máscara de Subred, que tienen un valor de 255, mantienen el valor de la dirección IP, es decir, 192.168.0.... Para el cuarto octeto, el cual tiene un valor de mascara de 240, lo restamos contra el valor 256, es decir 256 – 240 = 16.
4. De esta manera, obtenemos el Numero Mágico, el cual representa el incremento de nuestras subredes.
5. Obtenemos todos los valores posibles de subredes desde el valor 16. Así tendremos, 16, 32, 48, 64, 80, 96, 112, 128, 144, 160, 176, 192, 208, 224, 240.
6. Buscamos el valor del último octeto de nuestra dirección IP, el cual es 100, y lo ubicamos dentro del rango 96 y 112, el cual representa el rango de la Dirección IP o Subred.
7. Una vez allí, podemos decir que la Dirección IP 192.168.0.100/28, está ubicada en el rango 192.168.0.96/28.
8. Seguidamente, sabemos que la dirección de Red de esa subred es 192.168.0.96/28 y que la dirección de Broadcast es la dirección 192.168.0.111/28 (01101111), ya que la siguiente subred, es la 192.168.0.112/28 (01110000), y la dirección de Broadcast de la subred 192.168.0.96/28 (01100000), será siempre, el valor inmediato inferior a la siguiente subred.
9. En el mismo orden de ideas, podemos definir la Primera Dirección IP utilizable, la cual es 192.168.0.97/28 (01100001) y la ultima dirección IP utilizable de la subred es .96, la cual es 192.168.0.110/28 (01101110).
   

Formato de VLSM
Direccionamiento IPv4 Sin Clases, se asigna una cantidad de Bits que identifican el segmento de red o ID DE RED, llamado PREFIJOS y una cantidad de Bits los cuales representan el ID DE HOST. En el esquema Sin Clases desaparece el Concepto de Clase A, B y C. En este se considera una Dirección IP como una Dupla de Dirección de Red + Bits de Host, siendo la Dirección de Red el PREFIJO, el cual se representará en la Máscara de Subred.

Dirección IPv4 sin clase

Longitud de prefijo

Una VLSM (Virtual Length Subnet Mask) o Mascara de Subred de Longitud Variable, es una técnica que permite optimizar aun más nuestra internetwork llevando el esquema de direccionamiento IP a niveles de jerarquía mayores que haciendo uso de el diseño de subredes.

El Modelo VLSM, consiste en la extensión del modelo de Subredes, es decir, ya habiendo realizado nuestra segmentación del direccionamiento IP principal en varias subredes, podemos tomar una subred y crear redes más pequeñas, logrando así crear más ID DE RED, que cumplan con un tamaño específico de host que se necesitan en ese segmento de red. De esta manera se aprovecha, mucho mejor, el esquema de Direccionamiento IP y se tiende a desperdiciar una menor cantidad de direcciones IPv4. 

Una de las grandes ventajas del diseño e implementación de VLSM, es que podemos crearlas basadas exactamente en el numero de computadores o ID DE HOST que necesitamos dentro de un ID DE RED específica.

Las VLSM también, pueden ser creadas desde una dirección de Red principal, sin necesidad de crear grupos de subredes. Cuando hacemos esto, el esquema de Direccionamiento IP se orienta a un ambiente de enrutamiento conocido como CIDR o Classless Interdomain Routing.

A continuación un grupo de imágenes que muestran, en detalle, el formato de creación y diseño de VLSM a partir de la creación previa de subredes.

 

 

Según la imagen anterior, las redes IP Clase A, se reservan el primer octeto u 8 bits como el ID de Red Principal, dejando los otros 3 octetos o 24 bits para el ID de Host. De esos 24 bits podemos tomar varios bits prestados, hacia la derecha, para extender nuestro ID DE RED y crear varios ID DE SUBRED. En la imagen anterior, hemos tomado prestado de la porción de host un total de 4 bits para crear nuestras subredes. Para crear nuestra VLSM, hemos tomado nuevamente 4 bits prestados para crear varios ID de VLSM, dejando 16 bits para identificar los host dentro de cada nuevo ID de VLSM. Estos bits prestados, se representan en la máscara de subred.

 

 

En la imagen anterior, las redes IP Clase B, se reservan el primer y el segundo octeto o 16 bits como su ID de Red Principal, dejando 2 octetos o 16 bits para el ID de Host. De esos 16 bits podemos tomar varios bits prestados, hacia la derecha, para extender nuestro ID DE RED y crear varios ID DE SUBRED. En esta tomamos prestado de la porción de host un total de 8 bits (Un Octeto Completo) para crear nuestras subredes. Para crear nuestra VLSM, hemos tomado nuevamente 4 bits prestados para crear varios ID de VLSM, dejando 4 bits para identificar los host dentro de cada nuevo ID de VLSM. Estos bits prestados, se representan en la máscara de subred.

Las redes IP Clase C, se reservan el primer, el segundo octeto y el tercer octeto o 24 bits para el ID de Red Principal, dejando 1 octeto u 8 bits para el ID de Host. De esos 8 bits podemos tomar varios bits prestados, hacia la derecha, para extender nuestro ID DE RED y crear varios ID DE SUBRED. En la imagen anterior, hemos tomado prestado de la porción de host un total de 3 bits para crear nuestras subredes. Para crear nuestra VLSM, hemos tomado nuevamente 3 bits prestados para crear varios ID de VLSM, dejando 2 bits para identificar los host dentro de cada nuevo ID de VLSM. Estos bits prestados, se representan en la máscara de subred.


Formato de CIDR
Classless Interdomain Routing o Enrutamiento entre Dominios Sin Clases, utiliza el modelo de VLSM para la asignación de Bloques de Direcciones IP sin importar los límites de la clase, evitando la asignación de Bloques de Direcciones IPv4 en los límites de las bondades de direcciones IPv4 Con Clase A,B y C, con 8,16 y 24 bits respectivamente. Es decir, las Direcciones se empiezan a asignar y se representan en formato de prefijos y no obedecen a ningún esquema de Clases. En el mismo orden de ideas, CIDR, fue diseñado y creado como un modelo de direccionamiento IP para satisfacer los requerimientos y el modelo de enrutamiento de Internet.
 

CIDR, permite la Agregación de Rutas o Supernetting y su aplicación en la asignación de Bloques IP en la Internet es similar al utilizado en la asignación de direcciones IPv6.
 

CIDR, fue una solución al esquema con Clases IPv4, que predomino en la Internet por un tiempo y en realidad desde sus orígenes hasta los años 80 aproximadamente. Igualmente, CIDR, en conjunto NAT y el RFC 1918, son mecanismos que han permitido a IPv4 permanecer en la Internet desde que se visiono su agotamiento a mediados de los 80 y hasta lo que será la adopción definitiva de IPv6 en el presente.
 

Entre los principales beneficios que ofrece CIDR al Enrutamiento en Internet, tenemos:

• Un mejor uso del espacio de direccionamiento IPv4.
• Mejor uso de los Recursos de Routers de Internet.
• Disminución de Tamaño de las Tablas de Enrutamiento en Internet.
• Agregación de Rutas en Prefijos más pequeños.

En los orígenes de la Internet, el Enrutamiento obedecía a las Reglas de Direcciones de Clases (A,B,C,D y E) y a esto se le llamó, Esquema de Enrutamiento Con Clase o CLASSFULL ROUTING. Con el desarrollo y evolución de la Internet a partir de los años 80, se requería de un esquema de direccionamiento IP más robusto, flexible y que consumiera menos recursos de los routers además de permitir minimizar, el crecimiento vertiginoso de las tablas de enrutamiento de Internet. Es allí, donde nace CIDR y empieza a dominar la Internet, que en conjunto con el advenimiento y desarrollo de los Protocolo de enrutamiento Sin Clase, se le empieza a llamar a este nuevo modelo de enrutamiento en Internet, Enrutamiento Sin Clases o CLASSLESS ROUTING.