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domingo, 21 de mayo de 2017

Ejemplo subnetting, subredes y máscaras de red




Ejemplo real


Vamos a crear una red local con 3 departamentos separados entre sí. Diseñar una tabla con todas las direcciones: – En primer lugar, elegimos la clase de la red que vamos a preparar. Para este caso y sabiendo que se trata de una red local pequeña, elegimos una clase C, por ejemplo 192.168.1.0.
192.168.1.0 con máscara 255.255.255.0
Para montar 3 subredes se requieren 2bits = 2²=4 totales, de las que usaremos 3.


Pasamos la máscara a binario:







255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000





Tomamos dos bits de la parte hosts:



11111111.11111111.11111111.11000000 = 255.255.255.192





En esta ocasión no necesitamos saber a qué subred pertenece la dirección IP 192.168.1.0,


de la dirección por la máscara de subred:





pero si fuera necesario porque no lo hemos ubicado, haríamos una multiplicación (AND)

11000000.10101000.00000001.00000000 ->192.168.1.0


11000000.10101000.00000001.00000000 -> 192.168.1.0/26

11111111.11111111.11111111.11000000 ->255.255.255.192
-----------------------------------
11000000.10101000.00000001.00000000 -> 192.168.1.0

Las subredes posibles son:

11000000.10101000.00000001.01000000 -> 192.168.1.64/26



11000000.10101000.00000001.10000000 -> 192.168.1.128/26



11000000.10101000.00000001.11000000 -> 192.168.1.192/26



Y su dirección se obtiene poniendo a cero todos los bits correspondientes a host
Para obtener el primer host de la subred, ponemos todos los bits de la parte de host a 0 excepto el último:

11000000.10101000.00000001.00000001



11000000.10101000.00000001.01000001



11000000.10101000.00000001.10000001



11000000.10101000.00000001.11000001
Para obtener la dirección del último host, ponemos todos los bits de la parte host a 1, excepto el último, que será 0:

11000000.10101000.00000001.00111110



11000000.10101000.00000001.01111110



11000000.10101000.00000001.10111110



11000000.10101000.00000001.11111110
Para obtener la dirección de multidifusión o broadcast, ponemos a 1 todos los bits de host:

11000000.10101000.00000001.00111111



11000000.10101000.00000001.01111111



11000000.10101000.00000001.10111111



11000000.10101000.00000001.11111111













Para mayor entendimiento lo organizamos de la siguiente manera:











Dpto.SubredBroadcastHostsMáscara


1o192.168.1.0/26192.168.1.63192.168.1.1 a 192.168.1.62255.255.255.192


2o192.168.1.64/26192.168.1.127192.168.1.65 a 192.168.1.126255.255.255.192


3o192.168.1.128/26192.168.1.191192.168.1.129 a 192.168.1.190255.255.255.192


4o192.168.1.192/26192.168.1.255192.168.1.193 a 192.168.1.254255.255.255.192






















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Subnetting y máscaras de red



Existen 3 clases de direcciones: Clase A, Clase B y Clase C que corresponden con el prefijo de red de la dirección. Así, tenemos direcciones como las siguientes:

10.1.1.1



180.192.192.128



192.168.1.1
Si tomamos el primer número y lo pasamos a binario, obtenemos:

 1010 = 000010102



18010 = 101101002



19210 = 110000002
Salvo error en la conversión. Los tres primeros bits de la numeración en binario nos indican qué clase de red es cada dirección:

 10 es 000, o clase A

180 es 101, o clase B


192 es 110, o clase C
Para cada clase tenemos un máscara de red concreta, que indicará qué parte reservamos a direcciones de red y qué parte reservamos para direcciones de hosts (o de ordenadores):

 10 es 000, o clase A, máscara de red 255.0.0.0



180 es 101, o clase B, máscara de red 255.255.0.0



192 es 110, o clase C, máscara de red 255.255.255.0
Más fácil de ver si colocamos las máscaras en notación binaria:

11111111.00000000.00000000.00000000

11111111.11111111.00000000.00000000


11111111.11111111.11111111.00000000
Estas máscaras nos dicen que los 1 corresponden con direcciones de red y los 0 se destinan a hosts.

El número de redes de cada clase se puede obtener conociendo cuántos bits a 1 tenemos y restando el bit destinado a la definición de red (1-A, 2-B, 3-C) con la siguiente tabla sencilla:


Clase A 11111111 2⁸⁻¹ = 128 redes // 00000000.00000000.00000000 2²⁴-2 = 16777214 hosts

Clase B 11111111.11111111 2¹⁶⁻² = 16384 redes // 00000000.00000000 2¹⁶-2 = 65534 hosts


Clase C 11111111.11111111.11111111 2²⁴⁻³ = 2097152 redes // 00000000 2⁸-2 = 254 hosts





La máscara de subred



Puesto que, por definición, a cada clase le corresponde una máscara, siempre que configuramos nuestro ordenador con la ip, éste es capaz de mostrar la máscara automáticamente, con lo que es bastante normal que no nos preguntemos para qué sirve esta máscara. En un entorno doméstico en el que apenas hay unos pocos hosts (ordenador, portátil, teléfonos móviles), no parece importante ir más allá con las subredes, con lo que nos bastará con una máscara éstandar de red de clase C 255.255.255.0 que es la habitual. De este modo, en casa podremos tener un máximo de 254 equipos en una misma red.



En caso de que lo que queramos sea administrar una oficina que esté dividida en varios departamentos y que formen redes independientes, necesitaremos utilizar la máscara de subred o diferentes enrutadores para separar las redes.



Una subred dentro de una red se configura “tomando” bits de la parte que corresponde a los hosts:


Por ejemplo:


255       255     255       0
Clase C 11111111.11111111.11111111.00000000


[         red            ].[ hosts]
255       255     255      192
11111111.11111111.11111111.11000000
[        red             ] sr[hosts]



En este caso hemos tomado "prestados" dos bits de la zona hosts, de tal modo



que podemos crear 2² = 4 subredes, permitiendo la existencia de, por ejemplo,

4 departamentos separados cuyos ordenadores no podrían verse entre sí.



Restamos 2 porque la primera dirección corresponde con la dirección de

El número de IPs disponibles para hosts quedaría en 2⁶-2=62. 


red y la última es la dirección de multidifusión (broadcast).










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IPv4



IPv4, tiene 32 bits, separados por puntos en 4 partes de 8 bits, la clásica estructura xxx.xxx.xxx.xxx que aproximadamente nos va proporcionar 4 mil millones de direcciones únicas.


En un principio se dividió las direcciones únicas en cinco clases, según se puede ver en la tabla abajo:


Clase
Bits Iniciales
IP Inicial
IP Final
Redes Posibles
A
0
0.0.0.0
127.255.255.255
126
B
10
128.0.0.0
191.255.255.255
16.384
C
110
192.168.0.0
223.255.255.255
2.097.152
D (Multicast)
1110
224.0.0.0
239.255.255.255
E (experimental)
1111
240.0.0.0
255.255.255.255

Las direcciones de las clases A, B y C, son las direcciones que son válidas, las clases D y E no pueden ser utilizadas para Internet, la clase E separada para estudios nunca fue utilizada.

Pero en las clases A, B y C también hay direcciones que son reservadas.


La dirección 0.0.0.0 es reservada por la IANA para identificación local.

Las direcciones 127.x.x.x se reservan para designar la propia máquina. Se denomina dirección de bucle local o loopback.

También se excluyen las direcciones privadas.


Direcciones privadas


Las direcciones privadas pueden ser utilizadas por los hosts que usan traducción de dirección de red (NAT) para conectarse a una red pública o por los hosts que no se conectan a Internet.

En una misma red no pueden existir dos direcciones iguales, pero sí se pueden repetir en dos redes privadas que no tengan conexión entre sí o que se conecten mediante el protocolo NAT. Las direcciones privadas son:

Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (8 bits red, 24 bits hosts).

Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (12 bits red, 20 bits hosts). 16 redes clase B contiguas, uso en universidades y grandes compañías.

Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (16 bits red, 16 bits hosts). 256 redes clase C continuas, uso de compañías medias y pequeñas además de pequeños proveedores de internet (ISP)

Máscara de red

Si miramos en las configuraciones de la tarjeta de red de nuestra computadora, vamos a percibir que por debajo de la dirección IP siempre hay un campo que pide llenar la máscara de red. ¿Ahora que es la máscara de red?

La máscara de red permite distinguir dentro de la dirección IP, los bits que identifican a la red y los bits que identifican al host.

Se definen por defecto para cada una de las clases.

Para una dirección de clase A, que los primeros ocho (8) bits son para la red y los restantes 24 para host.

Para una dirección de clase B, los primeros 16 bits son la parte de red y la de host son los siguientes 16.

Para una dirección de clase C, los primeros 24 bits son la parte de red y los ocho (8) restantes son la parte de host.

La máscara se forma poniendo en 1 los bits que identifican la red y en 0 los bits que identifican al host.

De esta forma una dirección de clase A tendrá una máscara por defecto de 255.0.0.0, una de clase B 255.255.0.0 y una de clase C 255.255.255.0.

Los dispositivos de red realizan un AND entre la dirección IP y la máscara de red para obtener la dirección de red a la que pertenece el host identificado por la dirección IP dada.

Por ejemplo:

Dirección IP: 196.5.4.44

Máscara de subred (por defecto): 255.255.255.0

AND (en binario):

11000100.00000101.00000100.00101100 (196.5.4.44) Dirección IP

11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0) Máscara de subred

11000100.00000101.00000100.00000000 (196.5.4.0) Resultado del AND



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Convertir de binario a decimal.




Números Binarios

Para entender el concepto de sub redes es necesario empezar por los números binarios.

La conversión de Binario para Decimal y Decimal para Binario se puede hacer de una manera extremadamente simple.

Hay que armar una tabla y de ahí prender o apagar bits de acorde al número que queremos armar.

128
64
32
16
8
4
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21

Siempre el número a la izquierda es el doble de el de la derecha, esto pasa porque son binarios, o sea en base 2.

Utilizamos la tabla hasta el 128 porque es el máximo que necesitamos para las IP, si sumamos todos vamos obtener 255, pero los números binarios pueden ser utilizado para números mayores.

Vamos a un ejemplo que va dejar todo mucho más claro.

Vamos a convertir el número 33 para binario, como quedaría:

128
64
32
16
8
4
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21
0
0
1
0
0
0
0
1

Lo que hicimos fue, poner un 1 en cada número que necesitamos, en general decimos que prendimos o bit para este número.

En este caso, si sumamos 32 + 1 = 33.

Hagamos un paso a paso con el número 157.

128
64
32
16
8
4
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21
0
0
0
0
0
0
0
0

Revisemos la tabla de la izquierda a la derecha buscando un número menor que 157.

128 es menor o igual que 157? Si, así que prendamos el bit de 128.

128
64
32
16
8
4
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21
1
0
0
0
0
0
0
0

157 – 128 = 29

Sigamos, 64 es menor o igual que 29? No. 32 es menor o igual que 29? No. 16 es menor o igual que 29? Si, prendemos el bit de 16.

128
64
32
16
8
4
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21
1
0
0
1
0
0
0
0

29 – 16 = 13

Sigamos, 8 es menor o igual que 13? Si, prendemos el bit de 8.

128
64
32
16
8
4
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21
1
0
0
1
1
0
0
0

13 – 8 = 5

Sigamos, 4 es menor o igual que 5? Si, prendemos el bit de 4

128
64
32
16
8
4
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21
1
0
0
1
1
1
0
0
5 – 4 = 1

Sigamos, 2 es menor o igual que 1? No. 1 es menor o igual que 1? Si, prendamos el bit de 1.

128
64
32
16
8
4
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21
1
0
0
1
1
1
0
1

Así que el número en binario que representa 157 es 10011101.

Lo mismo se hace al revés, el binario 00010010 por ejemplo, ¿cómo quedaría en decimal?

Vayamos a la tabla:

128
64
32
16
8
4
2
1
28
27
26
25
24
23
22
21
0
0
0
1
0
0
1
0

Vemos que están prendidos los bits de 16 y 2, así que sumamos 16 + 2 = 18, y ahí tenemos. 00010010 en decimal es 18.


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