Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid
Taller sobre Máscara de subred
Objetivos:
Este taller se ocupa de las
máscaras de subred de Clase C:
- Mencionar algunas de las razones por las cuales
es necesaria la máscara de subred
- Diferenciar entre una Máscara de subred por
defecto y una Máscara de subred personalizada
- Determinar las subredes disponibles con una
dirección de red IP y una máscara de subred específica
- Dada una dirección de red y los requisitos de
cantidad de subredes y de hosts, determinar cuál es la máscara de subred
que se debe usar
- Dada una dirección de red y una máscara de
subred, determinar la cantidad de subredes y de hosts por subred que se
pueden crear así como también las subredes y cantidad de hosts
utilizables.
- Usar el proceso de "AND" para
determinar si una dirección de IP destino es Local o Remota
- Identificar direcciones de host válidas y no
válidas basándose en un número de red y una máscara de subred dados
Información
básica
Este taller lo ayudará a
comprender los principios básicos de las máscaras de subred IP y de su uso con
las redes TCP/IP. La máscara de subred se puede usar para dividir una red
existente en "subredes". Esto se puede hacer para 1) reducir el
tamaño de los dominios de broadcast (crear redes más pequeñas con menos
tráfico), 2) permitir que las LAN de distintas ubicaciones geográficas se
puedan comunicar entre sí o 3) por motivos de seguridad, para separar una LAN
de otra. Los routers separan subredes y el router determina si un paquete puede
desplazarse desde una subred hacia otra. Cada router por el que pasa un paquete
se considera como un "salto". Las máscaras de subred ayudan a que las
estaciones de trabajo, los servidores y los routers de una red IP determinen si
el host destino para el paquete que desean enviar está ubicado en su propia red
o en otra red. En este taller se hablará de la máscara de subred por defecto y
luego se ocupará de las máscaras de subred personalizadas que usarán más bits
que la máscara de subred por defecto al "pedir prestados" estos bits
de la parte correspondiente al host de la dirección IP. Esto crea una dirección
de tres partes; 1) La dirección de red original asignada, 2) la dirección de
subred compuesta por los bits que se pidieron prestados 3) la dirección host
compuesta por los bits que quedaron luego de haber prestado algunos bits para
las subredes.
Paso 1
- Conceptos básicos sobre direcciones IP.
Explicación:
Las direcciones de red IP
son asignadas por el Centro de Informaciones de la Red de Internet (InterNIC).
Si su empresa tiene una dirección de red IP clase "A", InterNIC
asigna el primer octeto (8 bits) y la empresa puede usar los 24 bits restantes
para definir hasta 16.777.214 hosts de la red. ¡Ésta es una gran cantidad de
hosts! No es posible colocar todos estos hosts en una red física sin separarlos
mediante routers y subredes. Una estación de trabajo puede estar ubicada en una
red o subred y un servidor puede estar ubicado en otra red o subred. Cuando la
estación de trabajo necesita recuperar un archivo del servidor, debe utilizar
su máscara de subred para determinar la red o la subred en la que está ubicado
el servidor. El propósito de una máscara de subred es ayudar a los hosts y
routers a determinar la ubicación de la red en la que se puede ubicar al host
destino. Consulte la siguiente tabla para repasar las clases de dirección IP,
las máscaras de subred por defecto y la cantidad de redes y hosts que se pueden
crear con cada clase de dirección de red.
|
Cls |
Intervalo
decimal del 1er octeto |
Bits de orden
superior del 1er octeto |
ID de Red /
Host (N=Red, H=Host) |
Máscara de
subred por defecto |
Cantidad de
redes |
Hosts por red
(direcciones utilizables) |
|
A |
1 - 126* |
0 |
N.H.H.H |
255.0.0.0 |
126 (27 - 2) |
16.777.214 (2 24 - 2) |
|
B |
128 - 191 |
1 0 |
N.N.H.H |
255.255.0.0 |
16.382 (214 - 2) |
65.534 (2 16 - 2) |
|
C |
192 - 223 |
1 1 0 |
N.N.N.H |
255.255.255.0 |
2.097.150 (221 - 2) |
254 (2 8 - 2) |
|
D |
224 - 239 |
1 1 1 0 |
Reservado para Multicast |
|||
|
E |
240 - 254 |
1 1 1 1 0 |
Experimental, se utiliza para
investigación |
|||
Paso
2: El proceso de "AND".
Explicación:
Los hosts y routers utilizan
el proceso de "AND" para determinar si un host destino está ubicado o
no en la misma red. El proceso de AND se ejecuta cada vez que un host desea
enviar un paquete hacia otro host de una red IP. Si desea conectarse a un
servidor, es posible que conozca la dirección IP del servidor al que se desea
conectar o simplemente puede escribir el nombre del host (por ej.,
www.cisco.com) y un Servidor de denominación de dominio (DNS) convertirá el
nombre de host en una dirección IP. En primer lugar, el host origen compara
(AND) su propia dirección IP con su propia máscara de subred. El resultado de
AND es identificar la red en la que reside el host origen. Luego compara la
dirección IP destino con su propia máscara de subred. El resultado del 2do AND
es la red en la que está ubicado el host destino. Si las direcciones de red
origen y destino son las mismas, se pueden comunicar directamente. Si los
resultados son distintos, entonces están ubicados en distintas redes o subredes
y se deben comunicar a través de routers o es posible que no se puedan
comunicar en absoluto.
AND depende de la máscara de
subred. La máscara de subred por defecto para una red Clase C es 255.255.255.0
ó 11111111.111111111.111111111.00000000. Esta se compara bit por bit con la
dirección IP origen. El primer bit de la dirección IP se compara con el primer
bit de la máscara de subred y el segundo bit se compara con el segundo, etc. Si
los dos bits son unos, el resultado de
AND es un UNO. Si los dos bits son cero y un uno o dos ceros, el resultado de AND es un CERO.
Básicamente, esto significa que una combinación de 2 unos da como resultado un
UNO, cualquier otra combinación da como resultado cero. El resultado del
proceso de AND es el número de red o de subred en la que está ubicada la
dirección origen o destino.
Paso 3: Dos redes Clase C que utilizan la máscara de subred por defecto.
Explicación: Este ejemplo muestra la forma en
que se puede utilizar una máscara de subred por defecto Clase C para determinar
cuál es la red en la que está ubicado un host. Una máscara de subred por
defecto no separa una dirección en subredes. Si se utiliza la máscara de subred
por defecto, la red no se "divide en subredes". El host X (origen) de
la red 200.1.1.0 tiene una dirección IP 200.1.1.5 y desea enviar un paquete al
host Z (destino) de la red 200.1.2.0 y tiene una dirección IP 200.1.2.8. Todos
los hosts de cada red están conectados a hubs o switches y luego a un router.
Recuerde que en el caso de una dirección de red Clase C, el American Registry
for Internet Numbers (ARIN) asigna los 3 primeros octetos (24 bits) como la
dirección de red de modo que estas son dos redes Clase C distintas. Esto deja
un octeto (8 bits) para los hosts de modo que cada red Clase C puede tener
hasta 254 hosts (2^8 = 256 - 2 = 254).
El proceso de AND ayuda a que el
paquete llegue desde el host 200.1.1.5 de la red 200.1.1.0 hasta el host
200.1.2.8 de la red 200.1.2.0 siguiendo estos pasos.
- El host X compara su
propia dirección IP con su propia máscara de subred utilizando el proceso
de AND
|
Dirección IP del host X 200.1.1.5 |
11001000.00000001.00000001.00000101 |
|
Máscara de subred 255.255.255.0 |
11111111.11111111.11111111.00000000 |
|
Resultado de AND (200.1.1.0) |
11001000.00000001.00000001.00000000 |
NOTA: El resultado del paso 3a
del proceso de AND es la dirección de red del host X, que es 200.1.1.0
- A continuación, el
host X compara la dirección IP del Host Z destino con su propia máscara de
subred utilizando el proceso de AND.
|
Dirección IP del Host Z 200.1.2.8 |
11001000.00000001.00000010.00001000
|
|
Máscara de subred 255.255.255.0 |
11111111.11111111.11111111.00000000
|
|
Resultado de AND (200.1.2.0) |
11001000.00000001.00000010.00000000
|
NOTA: El resultado del paso 3b
del proceso de AND es la dirección de red del host Z, que es 200.1.2.0.
El host X compara los resultados
de AND del paso A y el resultado de AND del paso B y observa que son distintos.
Ahora el host X sabe que el host Z no está ubicado en su Red de área local
(LAN) y que debe enviar el paquete hacia su "Gateway por defecto",
que es la dirección IP de la interfaz del router de 200.1.1.1 de la red
200.1.1.0. Luego el router repite el proceso de AND para determinar cuál es la
interfaz del router a través de la cual debe enviar el paquete.
Paso 4
: Red Clase C que utiliza una máscara de subred personalizada.
Explicación: En este ejemplo se utiliza una
sola dirección de red de Clase C (200.1.1.0) y se mostrará cómo se puede
utilizar una máscara de subred de Clase C personalizada para determinar cuál es
la subred en la que está ubicado un host y cómo enrutar paquetes desde una
subred a otra. Recuerde que en el caso de una dirección de red Clase C, ARIN
asigna los 3 primeros octetos (24 bits) como la dirección de red. Esto deja 8
bits (un octeto) para los hosts de modo que cada red Clase C puede tener hasta
254 hosts (2^8 = 256 - 2 = 254).
Tal vez desea tener menos de 254
hosts (estaciones de trabajo y servidores) en una red y desea crear 2 subredes
y separarlos utilizando un router por motivos de seguridad o para reducir el
tráfico. Esto hará que se creen dominios de broadcast más pequeños e
independientes y puede mejorar el desempeño de la red y aumentar la seguridad
ya que estas subredes estarán separadas por un router. Suponga que necesita por
lo menos 2 subredes y 50 hosts por subred. Como sólo tiene una dirección de red
Clase C, sólo tiene 8 bits disponibles en el cuarto octeto para un total de 254
hosts posibles, debe crear una máscara de subred personalizada. Utilizará la
máscara de subred personalizada para "PEDIR PRESTADOS" bits de la
parte de la dirección que corresponde al host. Los siguientes pasos lo ayudarán
a lograr esto:
- El primer paso para "realizar la división
en subredes" es determinar cuántas subredes se necesitan. En este
caso, se necesitan 2 subredes. Para ver cuántos bits se deben pedir
prestados a la parte de la dirección de red que corresponde al host,
agregue los valores de bit de derecha a izquierda hasta que el total sea
igual o mayor que la cantidad de subredes que se necesitan. Como se
necesitan 2 subredes, agregue el bit uno y el bit dos, lo que equivale a
tres. Esta cantidad es mayor que la cantidad de subredes que son
necesarias, de modo que se deben pedir prestados por lo menos dos bits de
la dirección de host comenzando desde el lado izquierdo del octeto que
contiene la dirección host.
|
Dirección de red 200.1.1.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4to octeto de bits de la dirección de host: |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Valores de bits de la dirección de host (desde la derecha) |
128 |
64 |
32 |
16 |
8 |
4 |
2 |
1 |
(Agregue
bits desde el lado derecho (el 1 y el 2) hasta obtener una cantidad mayor que
la del número de subredes que son necesarias)
- Una vez que sabemos
cuántos bits se deben pedir prestados, los bits se toman empezando por el
lado izquierdo del primer octeto de la dirección host. Cada bit que se le
pide prestado al host hace que queden menos bits para los hosts. Aunque la
cantidad de subredes aumenta, la cantidad de hosts por subred disminuye.
Como se deben pedir prestados 2 bits del lado izquierdo, se debe indicar
ese nuevo valor en la máscara de subred. La máscara de subred por defecto
era 255.255.255.0 y la nueva máscara de subred "personalizada"
es 255.255.255.192. El 192 proviene del valor de los dos primeros bits de
la izquierda (128 + 64 = 192). Ahora estos bits se transforman en 1 (unos)
y forman parte de la máscara de subred general. Esto deja 6 bits para las
direcciones IP de host o 2^6 = 64 hosts por subred.
|
4to Octeto de bits prestados para la subred: |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Valores de bits de subred: (desde la izquierda) |
128 |
64 |
32 |
16 |
8 |
4 |
2 |
1 |
Con
esta información, puede crear la siguiente tabla. Los dos primeros bits son el
valor binario de la subred. Los últimos 6 bits son los bits del host. Al pedir
prestados 2 bits de los 8 bits de la dirección de host, se pueden crear 4
subredes con 64 hosts cada una. Las 4 redes creadas son la red "0",
la red "64", la red "128" y la red "192". La red
"0" y la red "192" se consideran no utilizables. Esto se
debe a que la red "0" tiene sólo ceros en la parte de la dirección
que corresponde a la subred y la red 192 tiene sólo unos en la parte de la
dirección que corresponde a la subred.
|
Nro. de subred. |
Valor binario de los bits de subred prestados |
Valor decimal de los bits de subred |
Valores binarios posibles (intervalo) de los bits de host (6 bits) |
Intervalo decimal de subred / host |
¿Utilizables? |
|
Subred 0 |
00 |
0 |
000000 -
111111 |
0 - 63 |
NO |
|
Subred 1 |
01 |
|
64 000000 -
111111 |
64 - 127 |
SÍ |
|
Subred 2 |
10 |
|
128 000000 -
111111 |
128 - 191 |
SÍ |
|
Subred3 |
11 |
|
192 000000 -
111111 |
192 -
254 |
NO |
Tenga
en cuenta que la primera subred siempre comienza en 0 y, en este caso, aumenta
de 64 en 64 que es la cantidad de hosts de cada subred. Una de las formas en
que se puede determinar la cantidad de hosts de cada subred o el inicio de cada
subred es elevar los bits de host restantes al cuadrado. Como se han pedido
prestados dos de los 8 bits para subredes y quedan seis bits, la cantidad de
hosts por subred es 2^6 ó 64. Otra de las formas para calcular la cantidad de
hosts por subred o el "incremento" de una subred a la siguiente es
restar el valor de la máscara de subred en decimales (192 en el cuarto octeto)
a 256 (que es la cantidad máxima de combinaciones de 8 bits posibles) que
equivale a 64. Esto significa que se comienza en 0 para la primera red y se
agrega 64 para cada subred adicional. Si se toma la segunda subred (la red 64)
como ejemplo de la dirección IP 200.1.1.64 no se puede utilizar para un ID de
host porque es el "ID de red" de la subred "64" (la parte
que corresponde al host son todos ceros) y la dirección IP 200.1.1.127 no se
puede utilizar porque es la dirección de broadcast de la red 64 (la parte que
corresponde al host son todos unos).
Paso 5 : Red Clase C que utiliza una Máscara de subred personalizada.
Tarea:
Use la siguiente información y los ejemplos anteriores para responder las
siguientes preguntas sobre las subredes.
Explicación: Su empresa ha presentado una
solicitud para una dirección de red Clase C 197.15.22.0 que ha sido aprobada.
Desea subdividir la red física en 4 subredes, interconectadas por routers.
Necesitará por lo menos 25 hosts por subred. Deberá utilizar una máscara de
subred personalizada Clase C y tendrá un router entre las subredes para enrutar
el paquete desde una subred a otra. Determine la cantidad de bits que debe
pedir prestados a la parte de la dirección de red que corresponde al host y
luego la cantidad de bits que quedan para las direcciones de host.
Complete la tabla que aparece a continuación
y responda las siguientes preguntas:
|
Nro. de subred |
Valor binario de los bits de subred prestados |
Valor decimal de los bits de
subred |
Valores (intervalo) binarios posibles de los bits de host |
Intervalo decimal de subredes / hosts |
¿Utilizar? |
|
Subred 0 |
00100000 |
32 |
32 00000 a 11111 |
32 a 63 |
Si |
|
Subred 1 |
01000000 |
64 |
64 00000 a 11111 |
64 a 95 |
Si |
|
Subred 2 |
01100000 |
96 |
96 00000 a 11111 |
96 a 127 |
Si |
|
Subred 3 |
10000000 |
128 |
128 00000 a 11111 |
128 a 159 |
Si |
|
Subred 4 |
10100000 |
160 |
160 00000 a 11111 |
160 a 191 |
Si |
|
Subred 5 |
11000000 |
192 |
192 00000 a 11111 |
192 a 223 |
Si |
PREGUNTAS:
Use la tabla que ha desarrollado anteriormente como ayuda para responder las
siguientes preguntas:
- ¿Qué octeto u octetos
representan la parte que corresponde a la red de una dirección IP Clase C?
_los tres primeros octetos
- ¿Qué octeto u octetos
representan la parte que corresponde al host de una dirección IP Clase C?
_último octeto_
- ¿Cuál es el
equivalente binario de la dirección de red Clase C 197.15.22.0 Dirección de red en decimales: _197_
. _15_ . _22_ . _0_ Dirección de red en binarios: _11000101
. _00001111 . _00010110. _00000000_
- ¿Cuántos bits de orden
superior se pidieron prestados a los bits de host en el cuarto octeto? _3_
- ¿Cuál es la máscara de
subred que debe usar (mostrar la máscara de subred en decimales y
binarios)?
Máscara de subred en decimales: _255_ . _255_ . _255_ . _224_
Máscara de subred en binarios: _11111111_ . _11111111_ . _11111111_ . _11100000_ - ¿Cuál es la cantidad
máxima de subredes utilizables que se pueden crear con esta máscara de
subred? _23-2=6_
- ¿Cuál es la cantidad
máxima de subredes utilizables que se pueden crear con esta máscara? _23-2=6_
- ¿Cuántos bits quedaron
en el 4to octeto para los ID de hosts? _5_
- ¿Cuántos hosts por
subred se pueden definir con esta máscara de subred? _25=32_
- ¿Cuál es la cantidad
máxima de hosts que se pueden definir para todas las subredes para este
ejemplo (suponiendo que no se pueden utilizar los números más bajos y más
altos de subred ni los ID de host más bajo y más alto de cada subred)? _(25-2=30)*6=180
- ¿Es 197.15.22.63 una
dirección IP de host válida para este ejemplo? _Sí_
- ¿Por qué? (o por qué
no ) _Corresponde a la última dirección de host posible para la subred
0 de la tabla_
- ¿Es 192.15.22.160 una
dirección IP de host válida para este ejemplo? _Si_
- ¿Por qué? (o por qué
no ) _corresponde a la primera dirección de host para la subred 4 de la
tabla _
- El host "A" tiene una dirección IP 197.15.22.126. El host
"B" tiene una dirección IP 197.15.22.129. ¿Estos hosts están
ubicados en la misma subred? _No__ ¿Por qué? _la dirección del host A está en la subred 2 de
la tabla y el host B está en la subred 3 de la tabla._