Última actualización: enero 30, 2022
11.0. Introducción
11.0.1. ¿Por qué debería tomar este módulo?
¡Bienvenido a direccionamiento IPv4!
Actualmente, todavía hay muchas redes que utilizan direcciones IPv4, incluso cuando las organizaciones que las utilizan están haciendo la transición a IPv6. Por lo tanto, sigue siendo muy importante que los administradores de red sepan todo lo que puedan sobre el direccionamiento IPv4. Este módulo cubre en detalle los aspectos fundamentales del direccionamiento IPv4. Incluye cómo segmentar una red en subredes y cómo crear una máscara de subred de longitud variable (VLSM) como parte de un esquema general de direcciones IPv4. La subred es como cortar un pastel en trozos cada vez más pequeños. La subred puede parecer abrumadora al principio, pero te mostramos algunos trucos para ayudarte en el camino. Este módulo incluye varios videos, actividades para ayudarle a practicar subredes, Packet Tracers y un laboratorio. Una vez que lo consigas, ¡estarás en camino a la administración de la red!
11.0.2. ¿Qué aprenderé en este módulo?
Título del módulo: Asignación de direcciones IPv4
Objetivos del módulo: Calcule un esquema de subredes IPv4 para segmentar la red de manera eficiente.
| Título del tema | Objetivo del tema |
|---|---|
| Estructura de la dirección IPv4 | Describa la estructura de una dirección IPv4, incluidas la porción de red y de host, y la máscara de subred. |
| IPv4 Unicast, Broadcast, y Multicast | Compare las características y los usos de las direcciones IPv4 unicast, broadcast y multicast. |
| Tipos de direcciones IPv4 | Explique las direcciones IPv4 públicas, privadas y reservadas. |
| Segmentación de la red | Explique la forma en que la división en subredes segmenta una red para permitir una mejor comunicación. |
| División de subredes de una red IPv4 | Calcule las subredes IPv4 para un prefijo /24. |
| División de subredes con prefijos /16 y /8 | Calcule las subredes IPv4 para un prefijo /16 y /8. |
| División en subredes para cumplir con requisitos | Dado un conjunto de requisitos para subredes, implementar un IPv4 esquema de direccionamiento |
| Máscara de subred de longitud variable | Explicar cómo crear un esquema de direccionamiento flexible usando variables Máscara de subred de longitud variable (VLSM) |
| Diseño estructurado | Implemente un esquema de asignación de direcciones VLSM. |
11.1. Estructura de la dirección IPv4
11.1.1. Porciones de red y de host
Una dirección IPv4 es una dirección jerárquica de 32 bits que se compone de una porción de red y una porción de host. Al determinar la porción de red frente a la porción de host, debe mirar la secuencia de 32 bits, como se muestra en la figura.
Dirección IPv4
Los bits dentro de la porción de red de la dirección deben ser idénticos para todos los dispositivos que residen en la misma red. Los bits dentro de la porción de host de la dirección deben ser únicos para identificar un host específico dentro de una red. Si dos hosts tienen el mismo patrón de bits en la porción de red especificada de la secuencia de 32 bits, esos dos hosts residen en la misma red.
¿Pero cómo saben los hosts qué porción de los 32 bits identifica la red y qué porción identifica el host? El rol de la máscara de subred
11.1.2. La máscara de subred
Como se muestra en la figura, asignar una dirección IPv4 a un host requiere lo siguiente:
- Dirección IPv4 – Esta es ladirección IPv4única del host.
- Máscara de subred – se usa para identificar la parte de red/host de la dirección IPv4.
Configuración IPv4 en un equipo con Windows
Nota: Se requiere una dirección IPv4 de puerta de enlace predeterminada para llegar a redes remotas y se requieren direcciones IPv4 del servidor DNS para traducir nombres de dominio a direcciones IPv4.
La máscara de subred IPv4 se usa para diferenciar la porción de red de la porción de host de una dirección IPv4. Cuando se asigna una dirección IPv4 a un dispositivo, la máscara de subred se usa para determinar la dirección de red del dispositivo. La dirección de red representa todos los dispositivos de la misma red.
La siguiente figura muestra la máscara de subred de 32 bits en formato decimal y binario punteado.
Máscara de subred
Observe cómo la máscara de subred es una secuencia consecutiva de 1 bits seguida de una secuencia consecutiva de 0 bits.
Para identificar las porciones de red y host de una dirección IPv4, la máscara de subred se compara con la dirección IPv4 bit por bit, de izquierda a derecha como se muestra en la figura.
Asociación de una dirección IPv4 con su máscara de subred
Tenga en cuenta que la máscara de subred en realidad no contiene la porción de red o host de una dirección IPv4, solo le dice a la computadora dónde buscar la parte de la dirección IPv4 que es la porción de red y qué parte es la porción de host.
El proceso real que se usa para identificar la porción de red y la porción de host se denomina AND.
11.1.3. La longitud del prefijo
Puede ser difícil expresar direcciones de red y de host con la dirección de la máscara de subred decimal punteada. Afortunadamente, hay un método alternativo para identificar una máscara de subred, un método llamado longitud del prefijo.
La longitud del prefijo es el número de bits establecido en 1 en la máscara de subred. Está escrito en «notación de barra», que se observa mediante una barra diagonal (/) seguida del número de bits establecido en 1. Por lo tanto, cuente el número de bits en la máscara de subred y anteponga una barra diagonal.
Consulte la tabla para ver ejemplos. En la primera columna, se enumeran varias máscaras de subred que se pueden usar con una dirección de host. En la segunda columna, se muestra la dirección binaria de 32 bits convertida. En la última columna, se muestra la longitud de prefijo resultante.
Comparing the Subnet Mask and Prefix Length
| Máscara de subred | Dirección de 32 bits | Longitud de prefijo |
|---|---|---|
| 255.0.0.0 | 11111111.00000000.00000000.00000000 | /8 |
| 255.255.0.0 | 11111111.11111111.00000000.00000000 | /16 |
| 255.255.255.0 | 11111111.11111111.11111111.00000000 | /24 |
| 255.255.255.128 | 11111111.11111111.11111111.10000000 | /25 |
| 255.255.255.192 | 11111111.11111111.11111111.11000000 | /26 |
| 255.255.255.224 | 11111111.11111111.11111111.11100000 | /27 |
| 255.255.255.240 | 11111111.11111111.11111111.11110000 | /28 |
| 255.255.255.248 | 11111111.11111111.11111111.11111000 | /29 |
| 255.255.255.252 | 11111111.11111111.11111111.11111100 | /30 |
Nota: Una dirección de red también se conoce como prefijo o prefijo de red. Por lo tanto, la longitud del prefijo es el número de 1 bits en la máscara de subred.
Al representar una dirección IPv4 utilizando una longitud de prefijo, la dirección IPv4 se escribe seguida de la longitud del prefijo sin espacios. Por ejemplo, 192.168.10.10 255.255.255.0 se escribiría como 192.168.10.10/24. Más adelante se analiza el uso de varios tipos de longitudes de prefijo. Por ahora, el foco estará en el prefijo / 24 (es decir, 255.255.255.0)
11.1.4. Determinación de la red: lógica AND
Un AND lógico es una de las tres operaciones booleanas utilizadas en la lógica booleana o digital. Las otras dos son OR y NOT. La operación AND se usa para determinar la dirección de red.
Y lógico es la comparación de dos bits que producen los resultados que se muestran a continuación. Observe que solo mediante 1 AND 1 se obtiene 1. Cualquier otra combinación da como resultado un 0.
- 1 Y 1 = 1
- 0 Y 1 = 0
- 1 Y 0 = 0
- 0 Y 0 = 0
Nota: En la lógica digital, 1 representa True y 0 representa False. Cuando se utiliza una operación AND, ambos valores de entrada deben ser True (1) para que el resultado sea True (1).
Para identificar la dirección de red de un host IPv4, se recurre a la operación lógica AND para la dirección IPv4, bit por bit, con la máscara de subred. El uso de la operación AND entre la dirección y la máscara de subred produce la dirección de red.
Para ilustrar cómo se usa AND para descubrir una dirección de red, considere un host con dirección IPv4 192.168.10.10 y una máscara de subred de 255.255.255.0, como se muestra en la figura:
- Dirección de host IPv4 (192.168.10.10) – La dirección IPv4 del host en formato decimal y binario con puntos.
- Máscara de subred (255.255.255.0) – La máscara de subred del host en formatos decimales y binarios punteados.
- Dirección de red (192.168.10.0) – la operación AND lógica entre la dirección IPv4 y la máscara de subred da como resultado una dirección de red IPv4 que se muestra en formato decimal y binario con puntos.
Utilizando la primera secuencia de bits como ejemplo, observe que la operación AND se realiza en el 1 bit de la dirección del host con el 1 bit de la máscara de subred. Esto da como resultado un bit de 1 para la dirección de red. 1 AND 1 = 1.
La operación AND entre una dirección de host IPv4 y una máscara de subred da como resultado la dirección de red IPv4 para este host. En este ejemplo, la operación AND entre la dirección host 192.168.10.10 y la máscara de subred 255.255.255.0 (/24) da como resultado la dirección de red IPv4 192.168.10.0/24. Esta es una operación IPv4 importante, ya que le dice al host a qué red pertenece.
11.1.5. Video – Direcciones de red, host y Broadcast
Haga clic en Reproducir para ver una demostración de cómo se determinan las direcciones de red, de host y de difusión para una dirección IPv4 y una máscara de subred dadas.
11.1.6. Direcciones de red, de host y de difusión
Dentro de cada red hay tres tipos de direcciones IP:
- Dirección de red
- Direcciones de host
- Dirección de broadcast
Usando la topología de la figura, se examinarán estos tres tipos de direcciones.
Dirección de red
Una dirección de red es una dirección que representa una red específica. Un dispositivo pertenece a esta red si cumple tres criterios:
- Tiene la misma máscara de subred que la dirección de red.
- Tiene los mismos bits de red que la dirección de red, como indica la máscara de subred.
- Se encuentra en el mismo dominio de difusión que otros hosts con la misma dirección de red.
Un host determina su dirección de red realizando una operación AND entre su dirección IPv4 y su máscara de subred.
Como se muestra en la tabla, la dirección de red tiene todos los 0 bits en la parte del host, según lo determinado por la máscara de subred. En este ejemplo, la dirección de red es 192.168.10.0/24. No se puede asignar una dirección de red a un dispositivo.
Network, Host, and Broadcast Addresses
| Porción de red | Porción de host | Bits de host | |
|---|---|---|---|
| Máscara de subred 255.255.255.0 o /24 | 255 255 255 11111111 11111111 11111111 |
0 00000000 |
|
| La dirección de red es 192.168.10.0 o /24 | 192 168 10 11000000 10100000 00001010 |
0 00000000 |
Todos los 0 |
| Primera dirección 192.168.10.1 ó /24 | 192 168 10 11000000 10100000 00001010 |
1 00000001 |
Todos los 0s y un 1 |
| Última dirección 192.168.10.254 or /24 | 192 168 10 11000000 10100000 00001010 |
254 11111110 |
Todos los 1s y un 0 |
| Dirección de difusión 192.168.10.255 ó /24 | 192 168 10 11000000 10100000 00001010 |
255 11111111 |
Todos los 1s |
Direcciones de host
Las direcciones de host son direcciones que se pueden asignar a un dispositivo, como un equipo host, un portátil, un teléfono inteligente, una cámara web, una impresora, un router, etc. La parte de host de la dirección son los bits indicados por 0 bits en la máscara de subred. Las direcciones de host pueden tener cualquier combinación de bits en la parte del host excepto los 0 bits (esto sería una dirección de red) o los 1 bits (esto sería una dirección de difusión).
Todos los dispositivos dentro de la misma red deben tener la misma máscara de subred y los mismos bits de red. Solo los bits del host serán diferentes y deben ser únicos.
Observe que en la tabla, hay una primera y última dirección de host:
- Primera dirección de host : este primer host dentro de una red tiene todos los 0 bits con el último bit (más a la derecha) como 1 bit. En este ejemplo es 192.168.10.1/24.
- Última dirección de host : este último host dentro de una red tiene los 1 bits con el último bit (más a la derecha) como 0 bit. En este ejemplo es 192.168.10.254/24.
Cualquier dirección entre 192.168.10.1/24 y 192.168.10.254/24 se puede asignar a un dispositivo de la red.
Dirección de broadcast
Una dirección de difusión es una dirección que se utiliza cuando se requiere para llegar a todos los dispositivos de la red IPv4. Como se muestra en la tabla, la dirección de difusión de red tiene los 1 bits en la parte del host, según lo determinado por la máscara de subred. En este ejemplo, la dirección de red es 192.168.10.255/24. No se puede asignar una dirección de difusión a un dispositivo.
11.2. Unidifusión, difusión y multidifusión de IPv4
11.2.1. Unidifusión
En el tema anterior, aprendió acerca de la estructura de una dirección IPv4; cada una tiene una parte de red y una parte de host. Existen diferentes formas de enviar un paquete desde un dispositivo de origen, y estas diferentes transmisiones afectan a las direcciones IPv4 de destino.
La transmisión unidifusión se refiere a un dispositivo que envía un mensaje a otro dispositivo en comunicaciones uno a uno.
Un paquete de unidifusión tiene una dirección IP de destino que es una dirección de unidifusión que va a un único destinatario. Una dirección IP de origen sólo puede ser una dirección de unidifusión, ya que el paquete sólo puede originarse de un único origen. Esto es independientemente de si la dirección IP de destino es una unidifusión, difusión o multidifusión.
Reproduzca la animación para ver un ejemplo de transmisión de unidifusión.
11.2.2. Dirección
Transmisión de transmisión hace referencia a un dispositivo que envía un mensaje a todos los dispositivos de una red en comunicaciones unipersonales.
Los paquetes de difusión tienen una dirección IPv4 de destino que contiene solo números uno (1) en la porción de host.
Nota: IPv4 usa paquetes de difusión. Sin embargo, no hay paquetes de difusión con IPv6.
Todos los dispositivos del mismo dominio de difusión deben procesar un paquete de difusión. Un dominio de difusión identifica todos los hosts del mismo segmento de red. Una transmisión puede ser dirigida o limitada. Una difusión dirigida se envía a todos los hosts de una red específica. Por ejemplo, un host de la red 172.16.4.0/24 envía un paquete a la dirección 172.16.4.255. Se envía una difusión limitada a 255.255.255.255. De manera predeterminada, los routers no reenvían transmisiones por difusión.
Reproduzca la animación para ver un ejemplo de transmisión de difusión limitada.
Los paquetes de difusión usan recursos en la red y hacen que cada host receptor en la red procese el paquete. Por lo tanto, se debe limitar el tráfico de difusión para que no afecte negativamente el rendimiento de la red o de los dispositivos. Debido a que los routers separan los dominios de difusión, la subdivisión de redes puede mejorar el rendimiento de la red al eliminar el exceso de tráfico de difusión.
Difusiones dirigidas por IP
Además de la dirección de difusión 255.255.255.255, hay una dirección IPv4 de difusión para cada red, llamada difusión dirigida. Esta dirección utiliza la dirección más alta de la red, que es la dirección donde todos los bits de host son 1s. Por ejemplo, la dirección de difusión dirigida para 192.168.1.0/24 es 192.168.1.255. Esta dirección permite la comunicación con todos los hosts de esa red. Para enviar datos a todos los hosts de una red, un host puede enviar un solo paquete dirigido a la dirección de difusión de la red.
Un dispositivo que no está conectado directamente a la red de destino reenvía una difusión dirigida IP de la misma manera que reenvía paquetes IP de unidifusión destinados a un host de esa red. Cuando un paquete de difusión dirigida llega a un router que está conectado directamente a la red de destino, ese paquete se transmite en la red de destino.
Nota: Debido a problemas de seguridad y abuso previo de usuarios malintencionados, las transmisiones dirigidas se desactivan de forma predeterminada a partir de Cisco IOS Release 12.0 con el comando de configuración global no ip directed-broadcasts.
11.2.3. Multidifusión
La transmisión de multidifusión reduce el tráfico al permitir que un host envíe un único paquete a un grupo seleccionado de hosts que estén suscritos a un grupo de multidifusión.
Un paquete de multidifusión es un paquete con una dirección IP de destino que es una dirección de multidifusión. IPv4 reservó las direcciones de 224.0.0.0 a 239.255.255.255 como rango de multidifusión.
Los hosts que reciben paquetes de multidifusión particulares se denominan clientes de multidifusión. Los clientes de multidifusión utilizan servicios solicitados por un programa cliente para subscribirse al grupo de multidifusión.
Cada grupo de multidifusión está representado por una sola dirección IPv4 de destino de multidifusión. Cuando un host IPv4 se suscribe a un grupo de multidifusión, el host procesa los paquetes dirigidos a esta dirección de multidifusión y los paquetes dirigidos a la dirección de unidifusión asignada exclusivamente.
Los protocolos de enrutamiento como OSPF utilizan transmisiones de multidifusión. Por ejemplo, los routeres habilitados con OSPF se comunican entre sí mediante la dirección de multidifusión OSPF reservada 224.0.0.5. Sólo los dispositivos habilitados con OSPF procesarán estos paquetes con 224.0.0.5 como dirección IPv4 de destino. Todos los demás dispositivos ignorarán estos paquetes.
En la animación, se muestran clientes que aceptan paquetes de multidifusión.
11.3. Tipos de direcciones IPv4
11.3.1. Direcciones IPv4 públicas y privadas
Del mismo modo que hay diferentes formas de transmitir un paquete IPv4, también hay diferentes tipos de direcciones IPv4. Algunas direcciones IPv4 no se pueden usar para salir a Internet, y otras se asignan específicamente para enrutar a Internet. Algunos se utilizan para verificar una conexión y otros se autoasignan. Como administrador de red, eventualmente se familiarizará con los tipos de direcciones IPv4, pero por ahora, al menos debe saber qué son y cuándo usarlas.
Las direcciones IPv4 públicas son direcciones que se enrutan globalmente entre routeres de proveedores de servicios de Internet (ISP). Sin embargo, no todas las direcciones IPv4 disponibles pueden usarse en Internet. Existen bloques de direcciones denominadas direcciones privadas que la mayoría de las organizaciones usan para asignar direcciones IPv4 a los hosts internos.
A mediados de la década de 1990, con la introducción de la World Wide Web (WWW), se introdujeron direcciones IPv4 privadas debido al agotamiento del espacio de direcciones IPv4. Las direcciones IPv4 privadas no son exclusivas y cualquier red interna puede usarlas.
Nota: La solución a largo plazo para el agotamiento de direcciones IPv4 fue IPv6.
The Private Address Blocks
| Dirección de red y prefijo | Rango de direcciones privadas de RFC 1918 |
|---|---|
| 10.0.0.0/8 | 10.0.0.0 a 10.255.255.255 |
| 172.16.0.0/12 | 172.16.0.0 a 172.31.255.255 |
| 192.168.0.0/16 | 192.168.0.0 a 192.168.255.255 |
Nota: Las direcciones privadas se definen en RFC 1918 y a veces se denomina espacio de direcciones RFC 1918.
11.3.2. Enrutamiento en Internet
La mayoría de las redes internas, desde grandes empresas hasta redes domésticas, utilizan direcciones IPv4 privadas para dirigirse a todos los dispositivos internos (intranet), incluidos los hosts y routeres. Sin embargo, las direcciones privadas no son enrutables globalmente.
En la figura, las redes de clientes 1, 2 y 3 están enviando paquetes fuera de sus redes internas. Estos paquetes tienen una dirección IPv4 de origen que es una dirección privada y una dirección IPv4 de destino que es pública (enrutable globalmente). Los paquetes con una dirección privada deben filtrarse (descartarse) o traducirse a una dirección pública antes de reenviar el paquete a un ISP.
Private IPv4 Addresses and Network Address Translation (NAT)
Antes de que el ISP pueda reenviar este paquete, debe traducir la dirección IPv4 de origen, que es una dirección privada, a una dirección IPv4 pública mediante la traducción de direcciones de red (NAT). Se usa la traducción de direcciones de red (NAT) para traducir entre direcciones IPv4 privadas y públicas. Esto generalmente se realiza en el router que conecta la red interna a la red ISP. Las direcciones IPv4 privadas de la intranet de la organización se traducirán a direcciones IPv4 públicas antes de enrutar a Internet.
Nota: Aunque no se puede acceder directamente a un dispositivo con una dirección IPv4 privada desde otro dispositivo a través de Internet, el IETF no considera las direcciones IPv4 privadas o NAT como medidas de seguridad efectivas.
Las organizaciones que tienen recursos disponibles para Internet, como un servidor web, también tendrán dispositivos que tengan direcciones IPv4 públicas. Como se muestra en la figura, esta parte de la red se conoce como DMZ (zona desmilitarizada). El router en la figura no solo realiza enrutamiento, sino que también realiza NAT y actúa como un firewall para la seguridad.
Nota: Las direcciones IPv4 privadas se utilizan comúnmente con fines educativos en lugar de utilizar una dirección IPv4 pública que probablemente pertenezca a una organización.
11.3.4. Direcciones IPv4 de uso especial
Existen ciertas direcciones, como la dirección de red y la dirección de difusión, que no se pueden asignar a los hosts. También hay direcciones especiales que pueden asignarse a los hosts, pero con restricciones respecto de la forma en que dichos hosts pueden interactuar dentro de la red.
Direcciones de Loopback
Direcciones de Loopback (127.0.0.0 /8 or 127.0.0.1 to 127.255.255.254) generalmente identificadas solo como 127.0.0.1, son direcciones especiales que usa un host para dirigir el tráfico hacia sí mismo. Por ejemplo, se puede usar en un host para probar si la configuración TCP/IP funciona, como se muestra en la ilustración. Observe cómo la dirección de loopback 127.0.0.1 responde al comando ping También observe cómo todas las direcciones de este bloque realizan un bucle invertido hacia el host local, como se muestra con el segundo ping de la ilustración.
Ping a la interfaz de bucle invertido
C:\Users\NetAcad> ping 127.0.0.1 Pinging 127.0.0.1 with 32 bytes of data: Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128 Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128 Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128 Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=128 Ping statistics for 127.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss), Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms C:\Users\NetAcad> ping 127.1.1.1 Pinging 127.1.1.1 with 32 bytes of data: Reply from 127.1.1.1: bytes=32 time<1ms TTL=128 Reply from 127.1.1.1: bytes=32 time<1ms TTL=128 Reply from 127.1.1.1: bytes=32 time<1ms TTL=128 Reply from 127.1.1.1: bytes=32 time<1ms TTL=128 Ping statistics for 127.1.1.1: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss), Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms C:\Users\NetAcad>
11.3.5. Direccionamiento con clase antigua
En 1981, las direcciones IPv4 de Internet se asignaban mediante el direccionamiento con clase, según se define en RFC 790 (https://tools.ietf.org/html/rfc790), Números asignados. A los clientes se les asignaba una dirección de red basada en una de tres clases: A, B o C. RFC dividía los rangos de unidifusión en las siguientes clases específicas:
- Clase A (0.0.0.0/8 a 127.0.0.0/8) – diseñada para admitir redes extremadamente grandes, con más de 16 millones de direcciones de host. La clase A utilizó un prefijo fijo / 8 con el primer octeto para indicar la dirección de red y los tres octetos restantes para las direcciones de host (más de 16 millones de direcciones de host por red).
- Clase B (128.0.0.0 /16 – 191.255.0.0 /16) – iseñada para satisfacer las necesidades de redes de tamaño moderado a grande, con hasta 65000 direcciones de host. La clase B utilizó un prefijo fijo / 16 con los dos octetos de alto orden para indicar la dirección de red y los dos octetos restantes para las direcciones de host (más de 65,000 direcciones de host por red).
- Clase C (192.0.0.0 /24 – 223.255.255.0 /24) – diseñada para admitir redes pequeñas con un máximo de 254 hosts. La clase C utilizó un prefijo fijo / 24 con los primeros tres octetos para indicar la red y el octeto restante para las direcciones de host (solo 254 direcciones de host por red).
Nota: También existe un bloque de multidifusión de clase D que va de 224.0.0.0 a 239.0.0.0, y un bloque de direcciones experimentales de clase E que va de 240.0.0.0 a 255.0.0.0.
En ese momento, con un número limitado de computadoras que utilizan Internet, el direccionamiento con clase era un medio eficaz para asignar direcciones. Como se muestra en la figura, las redes de clase A y B tienen un número muy grande de direcciones de host y la clase C tiene muy pocas. Las redes de clase A representaron el 50% de las redes IPv4. Esto hizo que la mayoría de las direcciones IPv4 disponibles no se utilizaran.
A mediados de la década de 1990, con la introducción de la World Wide Web (WWW), el direccionamiento de clase fue obsoleto para asignar de manera más eficiente el limitado espacio de direcciones IPv4. La asignación de direcciones con clase se reemplazó con direcciones sin clase, que se usa hoy en día. El direccionamiento sin clases ignora las reglas de las clases (A, B, C). Las direcciones de red IPv4 públicas (direcciones de red y máscaras de subred) se asignan en función del número de direcciones que se pueden justificar.
11.3.6. Asignación de direcciones IP
Las direcciones IPv4 públicas son direcciones en las que se realiza routing globalmente entre los routers ISP. Las direcciones IPv4 públicas deben ser únicas.
Tanto las direcciones IPv4 como las IPv6 son administradas por la Autoridad de Números Asignados a Internet (Internet Assigned Numbers Authority, IANA) ( La IANA administra y asigna bloques de direcciones IP a los Registros Regionales de Internet (RIR). Los cinco RIR se muestran en la figura.
Los RIR se encargan de asignar direcciones IP a los ISP, quienes a su vez proporcionan bloques de direcciones IPv4 a las organizaciones y a los ISP más pequeños. Las organizaciones pueden obtener sus direcciones directamente de un RIR, según las políticas de ese RIR.
Regional Internet Registries
- AfriNIC (African Network Information Centre) – Africa Region
- APNIC (Asia Pacific Network Information Centre) – Asia/Pacific Region
- ARIN (American Registry for Internet Numbers) – North America Region
- LACNIC (Regional Latin-American and Caribbean IP Address Registry) – Latin America and some Caribbean Islands
- RIPE NCC (Réseaux IP Européens Network Coordination Centre) – Europa, Medio Oriente y Asia Central
11.4. Segmentación de la red
11.4.1. Dominios de difusión y segmentación
¿Ha recibido alguna vez un correo electrónico dirigido a todas las personas de su trabajo o escuela? Este era un email de transmisión. Con suerte, contenía información que cada uno de ustedes necesitaba saber. Pero a menudo una transmisión no es realmente pertinente para todos en la lista de correo. A veces, sólo un segmento de la población necesita leer esa información.
En una LAN Ethernet, los dispositivos utilizan difusiones y el Protocolo de resolución de direcciones (ARP) para localizar otros dispositivos. ARP envía transmisiones de capa 2 a una dirección IPv4 conocida en la red local para descubrir la dirección MAC asociada. Los dispositivos de LAN Ethernet también localizan otros dispositivos que utilizan servicios. Un host normalmente adquiere su configuración de dirección IPv4 utilizando el Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) que envía transmisiones en la red local para localizar un servidor DHCP.
Los switches propagan las difusiones por todas las interfaces, salvo por aquella en la cual se recibieron. Por ejemplo, si un switch de la ilustración recibiera una difusión, la reenviaría a los demás switches y a otros usuarios conectados en la red.
Dominios de difusión de segmentos de router
Los routers no propagan difusiones. Cuando un router recibe una difusión, no la reenvía por otras interfaces. Por ejemplo, cuando el R1 recibe una difusión en la interfaz Gigabit Ethernet 0/0, no la reenvía por otra interfaz.
Por lo tanto, cada interfaz de router se conecta a un dominio de transmisión y las transmisiones solo se propagan dentro de ese dominio de transmisión específico.
11.4.2. Problemas con los dominios de difusión grandes
Un dominio de difusión grande es una red que conecta muchos hosts. Un problema con un dominio de difusión grande es que estos hosts pueden generar difusiones excesivas y afectar la red de manera negativa. En la figura, LAN 1 conecta a 400 usuarios que podrían generar una cantidad excesiva de tráfico de difusión. Esto da como resultado operaciones de red lentas debido a la cantidad significativa de tráfico que puede causar, y operaciones de dispositivo lentas porque un dispositivo debe aceptar y procesar cada paquete de difusión.
Un dominio de difusión amplio
La solución es reducir el tamaño de la red para crear dominios de difusión más pequeños mediante un proceso que se denomina división en subredes. Estos espacios de red más pequeños se denominan subredes.
En la figura, los 400 usuarios en LAN 1 con la dirección de red 172.16.0.0 / 16 se han dividido en dos subredes de 200 usuarios cada una: 172.16.0.0 / 24 y 172.16.1.0 / 24. Las difusiones solo se propagan dentro de los dominios de difusión más pequeños. Por lo tanto, una transmisión en LAN 1 no se propagaría a LAN 2.
Comunicación entre redes
Observe cómo la longitud del prefijo ha cambiado de una sola red /16 a dos /24 redes. Esta es la base de la división en subredes: el uso de bits de host para crear subredes adicionales.
Nota: Los términos subred y red a menudo se usan indistintamente. La mayoría de las redes son una subred de un bloque de direcciones más grande.
11.4.3. Razones para segmentar redes
La división en subredes disminuye el tráfico de red general y mejora su rendimiento. A su vez, le permite a un administrador implementar políticas de seguridad, por ejemplo, qué subredes están habilitadas para comunicarse entre sí y cuáles no lo están. Otra razón es que reduce el número de dispositivos afectados por el tráfico de difusión anormal debido a configuraciones incorrectas, problemas de hardware o software o intenciones malintencionadas.
Existen diversas maneras de usar las subredes para contribuir a administrar los dispositivos de red.
Haga clic en cada imagen para obtener una ilustración de cómo los administradores de red pueden agrupar dispositivos y servicios en subredes.
- Ubicación
- Grupo o función
- Tipo de dispositivo
Los administradores de red pueden crear subredes utilizando cualquier otra división que tenga sentido para la red. Observe que, en cada ilustración, las subredes usan longitudes de prefijo más largas para identificar las redes.
Entender cómo dividir redes en subredes es una aptitud fundamental que deben tener todos los administradores de redes. Se desarrollaron diversos métodos que contribuyen a la comprensión de este proceso. Aunque un poco abrumador al principio, preste mucha atención a los detalles y, con práctica, la división en subredes será más fácil.
11.5. División de subredes de una red IPv4
11.5.1. División en subredes en el límite del octeto
En el tema anterior aprendiste varias buenas razones para segmentar una red. También ha aprendido que la segmentación de una red se denomina subred. La subred es una habilidad crítica a tener al administrar una red IPv4. Es un poco desalentador al principio, pero se hace mucho más fácil con la práctica.
Las subredes IPv4 se crean utilizando uno o más de los bits de host como bits de red. Esto se realiza por medio de la ampliación de la máscara de subred para que tome prestados algunos de los bits de la porción de host de la dirección a fin de crear bits de red adicionales. Cuantos más bits de host se tomen prestados, mayor será la cantidad de subredes que puedan definirse. Cuantos más bits se prestan para aumentar el número de subredes reduce el número de hosts por subred.
Las redes se subdividen con más facilidad en el límite del octeto de /8 /16 y /24. La tabla identifica estas longitudes de prefijo. Observe que el uso de longitudes de prefijo más extensas disminuye la cantidad de hosts por subred.
Subnet Masks on Octet Boundaries
| Longitud de prefijo | Máscara de subred | Máscara de subred en sistema binario (n=red, h=host) | # de hosts |
|---|---|---|---|
| /8 | 255.0.0.0 | nnnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh.hhhhhhhh 11111111.00000000.00000000.00000000 |
16777214 |
| /16 | 255.255.0.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh 11111111.11111111.00000000.00000000 |
65534 |
| /24 | 255.255.255.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh 11111111.11111111.11111111.00000000 |
254 |
Comprender cómo ocurre la división en subredes en el límite del octeto puede ser de utilidad. En el siguiente ejemplo, se muestra este proceso. Suponga que una empresa eligió como su dirección de red interna la dirección privada 10.0.0.0/8. Dicha dirección de red puede conectar 16777214 hosts en un dominio de difusión. Obviamente, tener más de 16 millones de hosts en una sola subred no es ideal.
La empresa podría subdividir aún más la dirección 10.0.0.0/8 en el límite de octeto de / 16 como se muestra en la tabla. Esto proporcionaría a la empresa la capacidad de definir hasta 256 subredes (es decir, 10.0.0.0/16 – 10.255.0.0/16) con cada subred capaz de conectar 65.534 hosts Observe cómo los primeros dos octetos identifican la porción de red de la dirección, mientras que los dos últimos octetos son para direcciones IP de host.
Subnetting Network 10.0.0.0/8 using a /16
| Dirección de subred (65,536 subredes posibles) |
Rango de host (254 posibles hosts por subred) |
Dirección |
|---|---|---|
| 10.0.0.0/24 | 10.0.0.1 – 10.0.0.254 | 10.0.0.255 |
| 10.0.1.0/24 | 10.0.1.1 – 10.0.1.254 | 10.0.1.255 |
| 10.0.2.0/24 | 10.0.2.1 – 10.0.2.254 | 10.0.2.255 |
| … | … | … |
| 10.0.255.0/24 | 10.0.255.1 – 10.0.255.254 | 10.0.255.255 |
| 10.1.0.0/24 | 10.1.0.1 – 10.1.0.254 | 10.1.0.255 |
| 10.1.1.0/24 | 10.1.1.1 – 10.1.1.254 | 10.1.1.255 |
| 10.1.2.0/24 | 10.1.2.1 – 10.1.2254 | 10.1.2.255 |
| … | … | … |
| 10.100,0.0/24 | 10,100,0,1 – 10,100,0 ,254 | 10.100,0.255 |
| … | … | … |
| 10.255.255.0/24 | 10.255.255.1 – 10.2255.255.254 | 10.255.255.255 |
11.5.2. Subred dentro de un límite de octeto
Los ejemplos mostrados hasta ahora tomaron prestados bits de host de los prefijos de red comunes /8, /16 y /24. Sin embargo, las subredes pueden tomar prestados bits de cualquier posición de bit de host para crear otras máscaras.
Por ejemplo, una dirección de red /24 se suele dividir en subredes con longitudes de prefijo más extensas al tomar prestados bits del cuarto octeto. Esto le proporciona al administrador mayor flexibilidad al asignar direcciones de red a un número menor de terminales.
Consulte la tabla para ver seis formas de subred una red /24.
Subnet a /24 Network
| Longitud de prefijo | Máscara de subred | Máscara de subred en binario (n = network, h = host) |
# de subredes | # de hosts |
|---|---|---|---|---|
| /25 | 255.255.255.128 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nhhhhhhh 11111111.11111111.11111111.10000000 |
2 | 126 |
| /26 | 255.255.255.192 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnhhhhhh 11111111.11111111.11111111.11000000 |
4 | 62 |
| /27 | 255.255.255.224 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnhhhhh 11111111.11111111.11111111.11100000 |
8 | 30 |
| /28 | 255.255.255.240 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnhhhh 11111111.11111111.11111111.11110000 |
16 | 14 |
| /29 | 255.255.255.248 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnhhh 11111111.11111111.11111111.11111000 |
32 | 6 |
| /30 | 255.255.255.252 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnhh 11111111.11111111.11111111.11111100 |
64 | 2 |
Por cada bit que se toma prestado en el cuarto octeto, la cantidad de subredes disponible se duplica, al tiempo que se reduce la cantidad de direcciones de host por subred.
- /25 fila – Tomar prestado 1 bit del cuarto octeto crea 2 subredes que admiten 126 hosts cada una.
- /26 fila – Tomar prestados 2 bits crea 4 subredes que admiten 62 hosts cada una.
- /27 fila – Tomar prestados 3 bits crea 8 subredes que admiten 30 hosts cada una.
- /28 fila – Tomar prestados 4 bits crea 16 subredes que admiten 14 hosts cada una.
- /29 fila – Tomar prestados 5 bits crea 32 subredes que admiten 6 hosts cada una.
- /30 fila – Tomar prestados 6 bits crea 64 subredes que admiten 2 hosts cada una.
11.5.3. Vídeo: La máscara de subred
Haga clic en Reproducir para ver una explicación de la máscara de subred.
11.5.4. Video – Subred con el número mágico
Haga clic en Reproducir para ver una explicación del número mágico.
11.5.5. Packet Tracer – Subred una red IPv4
En esta actividad, a partir de una única dirección de red y máscara de red, se dividirá la red del Cliente en varias subredes. El esquema de la subred se debe basar en la cantidad de computadoras host requeridas en cada subred y en otras consideraciones de red, como la expansión de hosts de red en el futuro.
Una vez que haya creado un esquema de subred y completado el diagrama de red con las direcciones IP de los hosts y de las interfaces, configurará los equipos host y las interfaces de router, incluidas las interfaces de bucle invertido.
Después de configurar los dispositivos de red y las PC host, utilizará el comando para probar la conectividad de red. ping
11.6. División de subredes con prefijos /16 y /8
11.6.1. Crear subredes con un prefijo Slash 16
Algunas subredes son más fáciles que otras subredes. En este tema se explica cómo crear subredes que tengan el mismo número de hosts.
En una situación en la que se necesita una mayor cantidad de subredes, se requiere una red IPv4 con más bits de host para tomar prestados. Por ejemplo, la dirección de red 172.16.0.0 tiene una máscara predeterminada de 255.255.0.0 o /16. Esta dirección tiene 16 bits en la porción de red y 16 bits en la porción de host. Estos 16 bits en la porción de host se pueden tomar prestados para crear subredes. La tabla resalta todos los escenarios posibles para dividir en subredes un prefijo /16.
Subnet a /16 Network
| Longitud de prefijo | Máscara de subred | Dirección de red (n = network, h = host) |
# de subredes | # de hosts |
|---|---|---|---|---|
| /17 | 255.255.128.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nhhhhhhh.hhhhhhhh 11111111.11111111.10000000.00000000 |
2 | 32766 |
| /18 | 255.255.192.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnhhhhhh.hhhhhhhh 11111111.11111111.11000000.00000000 |
4 | 16382 |
| /19 | 255.255.224.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnhhhhh.hhhhhhhh 11111111.11111111.11100000.00000000 |
8 | 8190 |
| /20 | 255.255.240.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnhhhh.hhhhhhhh 11111111.11111111.11110000.00000000 |
16 | 4094 |
| /21 | 255.255.248.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnhhh.hhhhhhhh 11111111.11111111.11111000.00000000 |
32 | 2046 |
| /22 | 255.255.252.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnhh.hhhhhhhh 11111111.11111111.11111100.00000000 |
64 | 1022 |
| /23 | 255.255.254.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnh.hhhhhhhh 11111111.11111111.11111110.00000000 |
128 | 510 |
| /24 | 255.255.255.0 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh 11111111.11111111.11111111.00000000 |
256 | 254 |
| /25 | 255.255.255.128 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nhhhhhhh 11111111.11111111.11111111.10000000 |
512 | 126 |
| /26 | 255.255.255.192 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnhhhhhh 11111111.11111111.11111111.11000000 |
1024 | 62 |
| /27 | 255.255.255.224 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnhhhhh 11111111.11111111.11111111.11100000 |
2048 | 30 |
| /28 | 255.255.255.240 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnhhhh 11111111.11111111.11111111.11110000 |
4096 | 14 |
| /29 | 255.255.255.248 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnhhh 11111111.11111111.11111111.11111000 |
8192 | 6 |
| /30 | 255.255.255.252 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnhh 11111111.11111111.11111111.11111100 |
16384 | 2 |
Aunque no es necesario memorizar esta tabla, todavía necesita una buena comprensión de cómo se genera cada valor de la tabla. No se deje intimidar por el tamaño de la tabla. La razón por la que es grande es que tiene 8 bits adicionales que se pueden pedir prestados y, por lo tanto, el número de subredes y hosts es simplemente mayor.
11.6.2. Cree 100 subredes con un prefijo Slash 16
Imagine una gran empresa que requiere, como mínimo, 100 subredes y eligió la dirección privada 172.16.0.0/16 como su dirección de red interna.
Al tomar prestados bits de una dirección /16, comience a tomarlos del tercer octeto, de izquierda a derecha. Tome prestado un solo bit por vez hasta que se alcance la cantidad de bits necesarios para crear 100 subredes.
La figura muestra el número de subredes que se pueden crear al tomar prestados bits del tercer octeto y el cuarto octeto. Observe que ahora hay hasta 14 bits de host que pueden ser prestados.
Cantidad de subredes creadas
Para satisfacer el requisito de 100 subredes para la empresa, se necesitarían prestar 7 bits (es decir, 27 = 128 subredes) (para un total de 128 subredes), como se muestra en la figura.
Red 172.16.0.0/23
Recuerde que la máscara de subred debe modificarse para que se muestren los bits que se tomaron prestados. En este ejemplo, cuando se toman prestados 7 bits, la máscara se extiende 7 bits en el tercer octeto. En formato decimal, la máscara se representa como 255.255.254.0, o como el prefijo /23, debido a que, en formato binario, el tercer octeto es 11111110 y el cuarto octeto es 00000000.
En la figura 3, se muestran las subredes resultantes desde 172.16.0.0 /23 hasta 172.16.254.0 /23.
El gráfico muestra las subredes creadas cuando se utiliza una máscara de subred /23 con la dirección 172.16.0.0. Primero, muestra la representación decimal y bit de la dirección de red, y debajo de ella la máscara de subred. Los dos primeros octetos se muestran en decimal y los dos últimos se muestran en binario. La dirección de red es 172.16.0000 0000.0000 0000. La máscara de subred es 255.255.1111 1110.0000 0000. Los primeros dos octetos y los primeros siete bits en el tercer octeto están sombreados en gris y el último bit en el tercer octeto y todo el cuarto octeto están sombreados en púrpura. Si se toman prestados 7 bits, se crean 128 subredes. Debajo de eso, muestra las tres primeras subredes y la última subred creada. Nuevamente, los dos primeros octetos se muestran en decimal y los dos últimos se muestran en binario. La primera subred es 172.16.0000 0000.0000 0000 o 172.16.0.0/23. La segunda subred es 172.16.0000 0010.0000 0000 o 172.16.2.0/23. La tercera subred es 172.16.0000 0100.0000 0000 o 172.16.4.0/23. El texto.. to.. se utiliza para mostrar que este proceso continúa hasta llegar a la última subred creada que es 172.16.1111 1110.0000 0000 o 172.16.254.0/23.
Resultado: subredes de /23
Después de tomar prestados 7 bits para la subred, queda un bit de host en el tercer octeto y 8 bits de host en el cuarto octeto, para un total de 9 bits que no fueron prestados. 29 resultados en 512 direcciones de host totales. La primera dirección está reservada para la dirección de red y la última para la dirección de difusión, por lo que restar para estas dos direcciones (29 – 2) equivale a 510 direcciones de host disponibles para cada /23 subred.
Como se muestra en la figura, la primera dirección de host para la primera subred es 172.16.0.1, y la última dirección de host es 172.16.1.254.
Intervalo de direcciones para la subred 172.16.0.0/23
11.6.3. Cree 1000 subredes con un prefijo Slash 8
Es posible que algunas organizaciones, como pequeños proveedores de servicios o grandes empresas, puedan necesitar aún más subredes. Por ejemplo, tome un ISP pequeño que requiera 1000 subredes para sus clientes. Cada cliente necesitará mucho espacio en la parte del host para crear sus propias subredes.
El ISP tiene una dirección de red 10.0.0.0 255.0.0.0 o 10.0.0.0/8. Esto significa que hay 8 bits en la porción de red y 24 bits de host disponibles para tomar prestados a fin de realizar la división en subredes. Por lo tanto, el ISP pequeño dividirá la red 10.0.0.0/8 en subredes.
Para crear subredes, debe tomar prestados bits de la parte del host de la dirección IPv4 de la red existente. Comenzando de izquierda a derecha con el primer bit de host disponible, pida prestado un solo bit a la vez hasta alcanzar el número de bits necesarios para crear 1000 subredes. Como se muestra en la figura, debe tomar prestados 10 bits para crear 1024 subredes (210 = 1024). Esto incluye 8 bits en el segundo octeto y 2 bits adicionales del tercer octeto.
Cantidad de subredes creadas
En la figura 2, se muestra la dirección de red y la máscara de subred resultante, la cual se convierte en 255.255.192.0 o un prefijo /18.
Red 10.0.0.0/18
Esta figura muestra las subredes resultantes de tomar prestados 10 bits, creando subredes de 10.0.0.0/18 a 10.255.128.0/18.
Subredes /18 resultantes
Prestar 10 bits para crear las subredes, deja 14 bits host para cada subred. Restar dos hosts por subred (uno para la dirección de red y otro para la dirección de difusión) equivale a 214 – 2 = 16382 hosts por subred. Esto indica que cada una de las 1000subredes puede admitir hasta 16382 hosts.
Esta figura muestra los detalles de la primera subred.
Intervalo de direcciones para la subred 10.0.0.0/18
11.6.4. Video: subred en varios octetos
Haga clic en Reproducir para ver una explicación de cómo usar el número mágico a través de los límites de los octetos.
11.6.6. Práctica de laboratorio: Cálculo de subredes IPv4
En esta práctica de laboratorio se cumplirán los siguientes objetivos:
- Parte 1: Determinar la división en subredes de la dirección IPv4
- Parte 2: Calcular la división en subredes de la dirección IPv4
11.7. División en subredes para cumplir con requisitos
11.7.1. Espacio de direcciones IPv4 privado de subred frente al espacio público
Aunque es bueno segmentar rápidamente una red en subredes, la red de su organización puede usar direcciones IPv4 públicas y privadas. Esto afecta a la forma en que va a subred la red.
La figura muestra una red empresarial típica:
- Intranet – Esta es la parte interna de la red de una empresa, accesible sólo dentro de la organización. Los dispositivos de la intranet utilizan direcciones IPv4 privadas.
- DMZ – Esto es parte de la red de la compañía que contiene recursos disponibles para Internet, como un servidor web. Los dispositivos de la DMZ utilizan direcciones IPv4 públicas.
Espacio de direcciones IPv4 público y privado
Tanto la intranet como la DMZ tienen sus propios requisitos y desafíos de subredes.
La intranet utiliza espacio de direcciones IPv4 privado. Esto permite a una organización utilizar cualquiera de las direcciones de red IPv4 privadas, incluido el prefijo 10.0.0.0/8 con 24 bits de host y más de 16 millones de hosts. El uso de una dirección de red con 24 bits de host hace que la subred sea más fácil y flexible. Esto incluye la subred en un límite de octetos utilizando un /16 o /24.
Por ejemplo, la dirección de red IPv4 privada 10.0.0.0/8 se puede subred utilizando una máscara /16. Como se muestra en la tabla, esto da como resultado 256 subredes, con 65.534 hosts por subred. Si una organización necesita menos de 200 subredes, lo que permite cierto crecimiento, esto da a cada subred más que suficientes direcciones de host.
Subnetting Network 10.0.0.0/8 using a /16
| Dirección de subred (256 subredes posibles) |
Rango de host (65,534 posibles hosts por subred) |
Dirección |
|---|---|---|
| 10.0.0.0/16 | 10.0.0.1 – 10.0.255.254 | 10.0.255.255 |
| 10.1.0.0/16 | 10.1.0.1 – 10.1.255.254 | 10.1.255.255 |
| 10.2.0.0/16 | 10.2.0.1 – 10.2.255.254 | 10.2.255.255 |
| 10,3,0.0/16 | 10,30,1 – 10,3.255.254 | 10.3.255.255 |
| 10,4,0.0/16 | 10,4,0,1 – 10,4,255,254 | 10.4.255.255 |
| 10,5,0.0/16 | 10,5,0,1 – 10,5,255,254 | 10.5.255.255 |
| 10,6,0.0/16 | 10,60,1 – 10,6.255.254 | 10.6.255.255 |
| 10,7,0.0/16 | 10,7,0,1 – 10,7,255,254 | 10.7.255.255 |
| … | … | … |
| 10.255.0.0/16 | 10.255.0.1 – 10.255.255.254 | 10.255.255.255 |
Otra opción que utiliza la dirección de red privada IPv4 10.0.0.0/8 es subred usando una máscara /24. Como se muestra en la tabla, esto da como resultado 65.536 subredes, con 254 hosts por subred. Si una organización necesita más de 256 subredes, se puede utilizar un /24 con 254 hosts por subred.
Subnetting Network 10.0.0.0/8 using a /24
| Dirección de subred (65,536 subredes posibles) |
Rango de host (254 posibles hosts por subred) |
Dirección |
|---|---|---|
| 10.0.0.0/24 | 10.0.0.1 – 10.0.0.254 | 10.0.0.255 |
| 10.0.1.0/24 | 10.0.1.1 – 10.0.1.254 | 10.0.1.255 |
| 10.0.2.0/24 | 10.0.2.1 – 10.0.2.254 | 10.0.2.255 |
| … | … | … |
| 10.0.255.0/24 | 10.0.255.1 – 10.0.255.254 | 10.0.255.255 |
| 10.1.0.0/24 | 10.1.0.1 – 10.1.0.254 | 10.1.0.255 |
| 10.1.1.0/24 | 10.1.1.1 – 10.1.1.254 | 10.1.1.255 |
| 10.1.2.0/24 | 10.1.2.1 – 10.1.2254 | 10.1.2.255 |
| … | … | … |
| 10.100,0.0/24 | 10,100,0,1 – 10,100,0 ,254 | 10.100,0.255 |
| … | … | … |
| 10.255.255.0/24 | 10.255.255.1 – 10.2255.255.254 | 10.255.255.255 |
El 10.0.0.0/8 también se puede subred usando cualquier otro número de longitudes de prefijo, como /12, /18, /20, etc. Esto daría al administrador de red una amplia variedad de opciones. El uso de una dirección de red IPv4 privada 10.0.0.0/8 facilita la planificación e implementación de subredes.
¿Qué pasa con la DMZ?
Debido a que estos dispositivos deben ser accesibles públicamente desde Internet, los dispositivos de la DMZ requieren direcciones IPv4 públicas. El agotamiento del espacio público de direcciones IPv4 se convirtió en un problema a partir de mediados de la década de 1990. Desde 2011, IANA y cuatro de cada cinco RIR se han quedado sin espacio de direcciones IPv4. Aunque las organizaciones están realizando la transición a IPv6, el espacio de direcciones IPv4 restante sigue siendo muy limitado. Esto significa que una organización debe maximizar su propio número limitado de direcciones IPv4 públicas. Esto requiere que el administrador de red subred su espacio de direcciones públicas en subredes con diferentes máscaras de subred, a fin de minimizar el número de direcciones de host no utilizadas por subred. Esto se conoce como máscara de longitud de subred variable (VLSM).
11.7.2. Minimizar las direcciones IPv4 de host no utilizadas y maximizar las subredes
Para minimizar el número de direcciones IPv4 de host no utilizadas y maximizar el número de subredes disponibles, hay dos consideraciones al planificar subredes: el número de direcciones de host necesarias para cada red y el número de subredes individuales necesarias.
La tabla muestra los detalles para subredes a una red / 24. Observe que existe una relación inversa entre la cantidad de subredes y la cantidad de hosts. Cuantos más bits se toman prestados para crear subredes, menor es la cantidad de bits de host disponibles. Si se necesitan más direcciones de host, se requieren más bits de host, lo que tiene como resultado menos subredes.
La cantidad de direcciones de host que se requieren en la subred más grande determina cuántos bits se deben dejar en la porción de host. Recuerde que no se pueden usar dos de las direcciones, por lo que el número de direcciones utilizables se puede calcular como 2n \ -2.
Subnetting a /24 Network
| Longitud de prefijo | Máscara de subred | Máscara de subred en binario (n = network, h = host) |
# de subredes | # hosts por subred. |
|---|---|---|---|---|
| /25 | 255.255.255.128 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nhhhhhhh 11111111.11111111.11111111.10000000 |
2 | 126 |
| /26 | 255.255.255.192 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnhhhhhh 11111111.11111111.11111111.11000000 |
4 | 62 |
| /27 | 255.255.255.224 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnhhhhh 11111111.11111111.11111111.11100000 |
8 | 30 |
| /28 | 255.255.255.240 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnhhhh 11111111.11111111.11111111.11110000 |
16 | 14 |
| /29 | 255.255.255.248 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnhhh 11111111.11111111.11111111.11111000 |
32 | 6 |
| /30 | 255.255.255.252 | nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnhh 11111111.11111111.11111111.11111100 |
64 | 2 |
Los administradores de redes deben diseñar un esquema de direccionamiento de red que admita la cantidad máxima de hosts para cada red y la cantidad de subredes. El esquema de direccionamiento debe permitir el crecimiento tanto de la cantidad de direcciones de host por subred como de la cantidad total de subredes.
11.7.3. Ejemplo: Subredes IPv4 eficientes
En este ejemplo, su ISP ha asignado una dirección de red pública de 172.16.0.0/22 (10 bits de host) a su sede central. Como se muestra en la figura, esto proporciona 1022 direcciones de host.
Nota: 172.16.0.0/22 forma parte del espacio de direcciones privadas IPv4. Estamos utilizando esta dirección en lugar de una dirección IPv4 pública real.
Dirección de red
La sede corporativa cuenta con una DMZ y cuatro sucursales, cada una de las cuales necesita su propio espacio de direcciones IPv4 públicas. Las oficinas centrales corporativas deben aprovechar al máximo su limitado espacio de direcciones IPv4.
La topología mostrada en la figura consta de cinco sitios; una oficina corporativa y cuatro sucursales. Cada sitio requiere conectividad a Internet y, por lo tanto, cinco conexiones a Internet. Esto significa que la organización requiere 10 subredes de la dirección pública 172.16.0.0/22 de la compañía. La subred más grande requiere 40 hosts.
Topología corporativa con cinco sitios
La dirección de red 172.16.0.0/22 tiene 10 bits de host, como se muestra en la figura. Debido a que la subred más grande requiere 40 hosts, se debe tomar prestado un mínimo de 6 bits de host para proporcionar el direccionamiento de los 40 hosts. Esto se determina utilizando esta fórmula:26 – 2 = 62 hosts.
Esquema de subredes
La fórmula para determinar subredes da un resultado de 16 subredes: 2^4= 16. Debido a que la interconexión de redes de ejemplo requiere 10 subredes, esto cumplirá con el requisito y permitirá un crecimiento adicional.
Por lo tanto, los primeros 4 bits de host se pueden usar para asignar subredes. Esto significa que se prestarán dos bits del 3er octeto y dos bits del 4to octeto. Cuando se piden prestados 4 bits, la nueva longitud de prefijo es /26, con la máscara de subred 255.255.255.192.
Como se muestra en esta figura, las subredes se pueden asignar a cada ubicación y conexiones de router a ISP.
Asignaciones de subred a cada sitio e ISP
11.7.5. Packet Tracer: División en subredes, situación
En esta actividad, se le asigna la dirección de red 192.168.100.0/24 para que cree una subred y proporcione la asignación de direcciones IP para la red que se muestra en la topología. Cada LAN de la red requiere espacio suficiente para al menos 25 direcciones, lo que incluye dispositivos finales, así como el conmutador y el router. La conexión entre el R1 y el R2 requiere una dirección IP para cada extremo del enlace.
11.8. VLSM
11.8.1. Vídeo – Aspectos básicos de VLSM
Como se mencionó en el tema anterior, las direcciones públicas y privadas afectan a la forma en que se subred la red. También hay otros problemas que afectan a los esquemas de subcompensación. Un esquema de subredes estándar /16 crea subredes que cada una tiene el mismo número de hosts. No todas las subredes que cree necesitarán tantos hosts, dejando muchas direcciones IPv4 sin utilizar. Tal vez necesite una subred que contenga muchos más hosts. Esta es la razón por la que se desarrolló la máscara de subred de longitud variable (VLSM).
Haga clic en Reproducir para ver una demostración de las técnicas de VLSM básicas.
11.8.2. Video: Ejemplo de VLSM
Haga clic en Reproducir para ver una demostración de la división en subredes VLSM.
11.8.3. Conservación de direcciones IPv4
Debido al agotamiento del espacio de direcciones IPv4 público, sacar el máximo partido a las direcciones de host disponibles es una preocupación primordial cuando se subredes de redes IPv4.
Nota: La dirección IPv6 más grande permite una planificación y asignación de direcciones mucho más fáciles de lo que permite IPv4. Conservar direcciones IPv6 no es un problema. Esta es una de las fuerzas impulsoras para la transición a IPv6.
Mediante la división en subredes tradicional, se asigna la misma cantidad de direcciones a cada subred. Si todas las subredes tienen los mismos requisitos para la cantidad de hosts, o si la conservación del espacio de direcciones IPv4 no es un problema, estos bloques de direcciones de tamaño fijo serían eficientes. Normalmente, con direcciones IPv4 públicas, ese no es el caso.
Por ejemplo, la topología que se muestra en la figura requiere siete subredes, una para cada una de las cuatro LAN y una para cada una de las tres conexiones WAN entre los routers.
Utilizando la división en subredes tradicional con la dirección dada de 192.168.20.0/24, se pueden tomar prestados tres bits de la parte del host en el último octeto para cumplir con el requisito de subred de siete subredes. Como se muestra en la figura, tomar prestados 3 bits crea 8 subredes y deja 5 bits de host con 30 hosts utilizables por subred. Mediante este esquema, se crean las subredes necesarias y se cumplen los requisitos de host de la LAN más grande.
Esquema de subredes básico
Estas siete subredes podrían asignarse a las redes LAN y WAN, como se muestra en la figura.
Si bien la división en subredes tradicional satisface las necesidades de la LAN más grande y divide el espacio de direcciones en una cantidad adecuada de subredes, da como resultado un desperdicio significativo de direcciones sin utilizar.
Por ejemplo, solo se necesitan dos direcciones en cada subred para los tres enlaces WAN. Dado que cada subred tiene 30 direcciones utilizables, hay 28 direcciones sin utilizar en cada una de estas subredes. Como se muestra en la figura, esto da como resultado 84 direcciones no utilizadas (28×3).
Direcciones sin utilizar en subredes WAN
Además, de esta forma se limita el crecimiento futuro al reducir el número total de subredes disponibles. Este uso ineficiente de las direcciones es característico de la división en subredes tradicional. La aplicación de un esquema de división en subredes tradicional a esta situación no resulta muy eficiente y genera desperdicio.
La máscara de subred de longitud variable (VLSM) se desarrolló para evitar el desperdicio de direcciones al permitirnos subred una subred.
11.8.4. VLSM
En todos los ejemplos de división en subredes anteriores, se aplicó la misma máscara de subred en todas las subredes. Esto significa que cada subred tiene la misma cantidad de direcciones de host disponibles. Como se ilustra en la figura, mediante la división en subredes tradicional se crean subredes de igual tamaño. Cada subred en un esquema tradicional utiliza la misma máscara de subred. Como se muestra en la figura, VLSM permite dividir un espacio de red en partes desiguales. Con VLSM, la máscara de subred varía según la cantidad de bits que se toman prestados para una subred específica, de lo cual deriva la parte “variable” de la VLSM.
VLSM simplemente subdivide una subred. La misma topología utilizada anteriormente se muestra en la figura. Nuevamente, usaremos la red 192.168.20.0/24 y la subred para siete subredes, una para cada una de las cuatro LAN, y una para cada una de las tres conexiones entre los routeres.
La figura muestra cómo la red 192.168.20.0/24 se subredes en ocho subredes de igual tamaño con 30 direcciones de host utilizables por subred. Se usan cuatro subredes para las LAN y tres subredes para las conexiones entre los routers.
Esquema Básico de Subredes
Sin embargo, las conexiones entre los routeres requieren sólo dos direcciones de host por subred (una dirección de host para cada interfaz del router). Actualmente todas las subredes tienen 30 direcciones de host utilizables por subred. Para evitar desperdiciar 28 direcciones por subred, VLSM puede usarse para crear subredes más pequeñas para las conexiones entre routeres.
Para crear subredes más pequeñas para los enlaces WAN, se dividirá una de las subredes. En este ejemplo, la última subred, 192.168.20.224/27, puede subdividirse aún más. La figura muestra que la última subred se ha subred utilizando la máscara de subred 255.255.255.252 o /30.
Esquema de división en subredes de VLSM
¿Por qué /30? Recuerde que cuando se conoce el número de direcciones de host necesarias, se puede usar la fórmula 2n \ -2 (donde n es igual al número de bits de host restantes). Para proporcionar dos direcciones utilizables, se deben dejar dos bits de host en la parte del host.
Debido a que hay cinco bits de host en el espacio de direcciones subred 192.168.20.224/27, se pueden pedir prestados tres bits más, dejando dos bits en la porción de host. Los cálculos que se realizan llegado este punto son exactamente los mismos que se utilizan para la división en subredes tradicional: Se toman prestados los bits, y se determinan los rangos de subred. La figura muestra cómo las cuatro subredes /27 se han asignado a las LAN y tres de las subredes /30 se han asignado a los enlaces entre routeres.
Este esquema de subredes VLSM reduce el número de direcciones por subred a un tamaño apropiado para las redes que requieren menos subredes. La subred subred 7 para enlaces entre routeres permite que las subredes 4, 5 y 6 estén disponibles para redes futuras, así como cinco subredes adicionales disponibles para conexiones entre routeres.
Nota: Cuando use VLSM, siempre comience por satisfacer los requisitos de host de la subred más grande. Siga con la división en subredes hasta que se cumplan los requisitos de host de la subred más pequeña.
11.8.5. Asignación de direcciones de topología VLSM
Usando las subredes VLSM, las redes LAN y entre routeres se pueden abordar sin desperdicio innecesario.
La figura muestra las asignaciones de direcciones de red y las direcciones IPv4 asignadas a cada interfaz de router.
Mediante un esquema de direccionamiento común, la primera dirección IPv4 de host para cada subred se asigna a la interfaz de la red LAN del router. Los hosts en cada subred tendrán una dirección IPv4 de host del intervalo de direcciones de host para esa subred y una máscara adecuada. Los hosts utilizarán la dirección de la interfaz de la red LAN del router conectada como dirección de gateway predeterminado.
La tabla muestra las direcciones de red y el intervalo de direcciones de host para cada red. Se muestra la dirección de puerta de enlace predeterminada para las cuatro LAN.
| Dirección de red | Intervalo de direcciones de host | Dirección de puerta de enlace predeterminada | |
|---|---|---|---|
| Edificio A | 192.168.20.0/27 | 192.168.20.1/27 to 192.168.20.30/27 | 192.168.20.1/27 |
| Edificio B | 192.168.20.32/27 | 192.168.20.33/27 to 192.168.20.62/27 | 192.168.20.33/27 |
| Edificio C | 192.168.20.64/27 | 192.168.20.65/27 to 192.168.20.94/27 | 192.168.20.65/27 |
| Edificio D | 192.168.20.96/27 | 192.168.20.97/27 to 192.168.20.126/27 | 192.168.20.97/27 |
| R1-R2 | 192.168.20.224/30 | 192.168.20.225/30 to 192.168.20.226/30 | |
| R2-R3 | 192.168.20.228/30 | 192.168.20.229/30 to 192.168.20.230/30 | |
| R3-R4 | 192.168.20.232/30 | 192.168.20.233/30 to 192.168.20.234/30 |
11.9. Diseño estructurado
11.9.1. Planificación de direcciones de red IPv4
Antes de iniciar la subred, debe desarrollar un esquema de direccionamiento IPv4 para toda la red. Necesitará saber cuántas subredes necesita, cuántos hosts requiere una subred concreta, qué dispositivos forman parte de la subred, qué partes de la red utilizan direcciones privadas y cuáles utilizan público, y muchos otros factores determinantes. Un buen esquema de direccionamiento permite el crecimiento. Un buen esquema de direccionamiento es también el signo de un buen administrador de red.
La planificación de las subredes de la red requiere un análisis tanto de las necesidades de uso de red de la organización como de la forma en que se estructurarán las subredes. El punto de partida consiste en llevar a cabo un estudio de los requisitos de la red. Esto significa mirar toda la red, tanto la intranet como la DMZ, y determinar cómo se segmentará cada área. El plan de direcciones incluye determinar dónde se necesita la conservación de direcciones (generalmente dentro de la DMZ) y dónde hay más flexibilidad (generalmente dentro de la intranet).
Cuando se requiera la conservación de direcciones, el plan debe determinar cuántas subredes se necesitan y cuántos hosts por subred. Como se mencionó anteriormente, esto suele ser necesario para el espacio de direcciones IPv4 público dentro de la DMZ. Esto probablemente incluirá el uso de VLSM.
Dentro de la intranet corporativa, la conservación de direcciones suele ser menos problemática. Esto se debe en gran medida al uso de direcciones IPv4 privadas, incluyendo 10.0.0.0/8, con más de 16 millones de direcciones IPv4 de host.
Para la mayoría de las organizaciones, las direcciones IPv4 privadas permiten más que suficientes direcciones internas (intranet). Para muchas organizaciones e ISP más grandes, incluso el espacio de direcciones IPv4 privado no es lo suficientemente grande como para satisfacer sus necesidades internas. Esta es otra razón por la que las organizaciones están haciendo la transición a IPv6.
Para las intranets que utilizan direcciones IPv4 privadas y DMZs que utilizan direcciones IPv4 públicas, la planificación y asignación de direcciones es importante.
Cuando sea necesario, el plan de direcciones incluye determinar las necesidades de cada subred en términos de tamaño. ¿Cuántos hosts habrá en cada subred? El plan de direcciones también debe incluir cómo se asignarán las direcciones de host, qué hosts requerirán direcciones IPv4 estáticas y qué hosts pueden usar DHCP para obtener su información de direccionamiento. Esto también ayudará a evitar la duplicación de direcciones, al tiempo que permitirá supervisar y administrar direcciones por razones de rendimiento y seguridad.
Conocer los requisitos de direcciones IPv4 determinará el rango, o intervalos, de direcciones de host que implementa y ayudará a garantizar que haya suficientes direcciones para cubrir sus necesidades de red.
11.9.2. Asignación de direcciones de dispositivo
Dentro de una red, hay diferentes tipos de dispositivos que requieren direcciones:
- Clientes usuarios finales – la mayoría de las redes asignan direcciones de manera dinámica con el protocolo de configuración dinámica de host (DHCP). Esto reduce la carga sobre el personal de soporte de red y elimina de manera virtual los errores de entrada. Con DHCP, las direcciones sólo se alquilan durante un período de tiempo y se pueden reutilizar cuando caduque la concesión. Esta es una característica importante para las redes que admiten usuarios transitorios y dispositivos inalámbricos. Cambiar el esquema de subredes significa que el servidor DHCP necesita ser reconfigurado y los clientes deben renovar sus direcciones IPv4. Los clientes IPv6 pueden obtener información de dirección mediante DHCPv6 o SLAAC.
- Servidores y periféricos – deben tener una dirección IP estática predecible. Utilice un sistema de numeración coherente para estos dispositivos.
- Servidores a los que se puede acceder desde Internet – los servidores que deben estar disponibles públicamente en Internet deben tener una dirección IPv4 pública, a la que se accede con mayor frecuencia mediante NAT. En algunas organizaciones, los servidores internos (no disponibles públicamente) deben ponerse a disposición de los usuarios remotos. En la mayoría de los casos, a estos servidores se les asignan direcciones privadas internamente y se requiere que el usuario cree una conexión de red privada virtual (VPN) para acceder al servidor. Esto tiene el mismo efecto que si el usuario accede al servidor desde un host dentro de la intranet.
- Dispositivos intermediarios – estos dispositivos tienen direcciones asignadas para la administración, monitoreo y seguridad de la red. Debido a que es necesario saber cómo comunicarse con dispositivos intermediarios, estos deben tener asignadas direcciones predecibles y estáticas.
- Puerta de enlace – los routeres y los dispositivos de firewall tienen una dirección IP asignada a cada interfaz que sirve como puerta de enlace para los hosts en esa red. Normalmente, la interfaz de router utiliza la dirección más baja o más alta de la red.
Al desarrollar un esquema de direccionamiento IP, generalmente se recomienda que tenga un patrón establecido de cómo se asignan las direcciones a cada tipo de dispositivo. Esto beneficia a los administradores a la hora de agregar y quitar dispositivos, ya que filtra el tráfico basado en IP, y también simplifica el registro.
11.9.3. Packet Tracer – Práctica de Diseño e Implementación de VLSM
En esta actividad, se le proporciona una dirección de red /24 que debe utilizar para diseñar un esquema de direccionamiento VLSM. Según un conjunto de requisitos, asignará subredes y direccionamiento, configurará dispositivos y verificará la conectividad.
11.10. Práctica del Módulo y Cuestionario
11.10.1. “Packet Tracer: Diseño e implementación de un esquema de direccionamiento VLSM”
En este laboratorio diseñará un esquema de direccionamiento VLSM dado una dirección de red y requisitos de host. Configurará el direccionamiento en routeres, conmutadores y hosts de red.
- Diseñe un esquema de direccionamiento IP VLSM según los requisitos.
- Configure el direccionamiento en dispositivos y hosts de red.
- Verifique la conectividad IP.
- Solucione problemas de conectividad según sea necesario.
11.10.2. Práctica de laboratorio: Diseño e implementación de un esquema de direccionamiento VLSM
Oportunidad de Práctica de habilidades
Usted tiene la oportunidad de practicar las siguientes habilidades:
- Part 1: Examinar los requisitos de la red
- Part 2: Diseñar el esquema de direccionamiento VLSM
- Part 3: Realizar el cableado y configurar la red IPv4
Puede practicar estas habilidades utilizando el Packet Tracer o el equipo de laboratorio, si está disponible.
11.10.3. ¿Qué aprendí en este módulo?
Estructura de la dirección IPv4
Una dirección IPv4 es una dirección jerárquica de 32 bits que se compone de una porción de red y una porción de host. Los bits dentro de la porción de red de la dirección deben ser idénticos para todos los dispositivos que residen en la misma red. Los bits dentro de la porción de host de la dirección deben ser únicos para identificar un host específico dentro de una red. Un host requiere una dirección IPv4 única y una máscara de subred para mostrar las partes de red o host de la dirección. La longitud del prefijo es el número de bits establecido en 1 en la máscara de subred. Se escribe mediante la «notación de barra diagonal», es decir, una «/» seguida por el número de bits fijados en 1. La operación lógica AND es la comparación de dos bits. Sólo un 1 AND 1 produce un 1 y todas las demás combinaciones resultan en un 0. Cualquier otra combinación da como resultado un 0. Dentro de cada red hay direcciones de red, direcciones de host y una dirección de difusión.
Unidifusión, difusión y multidifusión de IPv4
La transmisión unidifusión se refiere a un dispositivo que envía un mensaje a otro dispositivo en comunicaciones uno a uno. Un paquete de unidifusión es un paquete con una dirección IP de destino que es una dirección de unidifusión que es la dirección de un único destinatario. Transmisión de transmisión hace referencia a un dispositivo que envía un mensaje a todos los dispositivos de una red en comunicaciones unipersonales. Los paquetes de difusión tienen una dirección IPv4 de destino que contiene solo números uno (1) en la porción de host. La transmisión de multidifusión reduce el tráfico al permitir que un host envíe un único paquete a un grupo seleccionado de hosts que estén suscritos a un grupo de multidifusión. Un paquete de multidifusión es un paquete con una dirección IP de destino que es una dirección de multidifusión. IPv4 reservó las direcciones de 224.0.0.0 a 239.255.255.255 como rango de multidifusión.
Tipos de direcciones IPv4
Las direcciones IPv4 públicas se enrutan globalmente entre routeres ISP. No todas las direcciones IPv4 disponibles se pueden usar en Internet. Existen bloques de direcciones denominadas direcciones privadas que la mayoría de las organizaciones usan para asignar direcciones IPv4 a los hosts internos. La mayoría de las redes internas utilizan direcciones IPv4 privadas para dirigirse a todos los dispositivos internos (intranet); sin embargo, estas direcciones privadas no son enrutables globalmente. Direcciones de bucle invertido utilizadas por un host para dirigir el tráfico hacia sí mismo. Las direcciones locales de vínculo se conocen con más frecuencia como direcciones APIPA o direcciones autoasignadas. En 1981, las direcciones IPv4 se asignaron utilizando direcciones de clase: A, B o C. Las direcciones IPv4 públicas deben ser únicas y se enrutan globalmente a través de Internet. Las direcciones IPv4 e IPv6 son administradas por la IANA, que asigna bloques de direcciones IP a los RIR.
Segmentación de la red
En una LAN Ethernet, los dispositivos transmiten para localizar otros dispositivos usando ARP. Los switches propagan las difusiones por todas las interfaces, salvo por aquella en la cual se recibieron. Los rputersno propagan transmisiones, en cambio, cada interfaz de router conecta un dominio de transmisión y las transmisiones solo se propagan dentro de ese dominio específico. Un dominio de difusión grande es una red que conecta muchos hosts. Un problema con un dominio de difusión grande es que estos hosts pueden generar difusiones excesivas y afectar la red de manera negativa. La solución es reducir el tamaño de la red para crear dominios de difusión más pequeños mediante un proceso que se denomina división en subredes. Estos espacios de red más pequeños se denominan subredes. La división en subredes disminuye el tráfico de red general y mejora su rendimiento. Un administrador puede subred por ubicación, entre redes o por tipo de dispositivo.
División de subredes de una red IPv4
Las subredes IPv4 se crean utilizando uno o más de los bits de host como bits de red. Esto se realiza por medio de la ampliación de la máscara de subred para que tome prestados algunos de los bits de la porción de host de la dirección a fin de crear bits de red adicionales. Cuantos más bits de host se tomen prestados, mayor será la cantidad de subredes que puedan definirse. Cuantos más bits se prestan para aumentar el número de subredes también reduce el número de hosts por subred. Las redes se subdividen con más facilidad en el límite del octeto de /8 /16 y /24. Las subredes pueden tomar prestados bits de cualquier posición de bit del host para crear otras máscaras.
División de subredes con prefijos /16 y /8
En una situación en la que se necesita una mayor cantidad de subredes, se requiere una red IPv4 con más bits de host para tomar prestados. Para crear subredes, debe tomar prestados bits de la parte del host de la dirección IPv4 de la red existente. Comenzando de izquierda a derecha con el primer bit de host disponible, pida prestado un bit a la vez hasta que alcance el número de bits necesarios para crear el número de subredes requeridas. Al tomar prestados bits de una dirección /16, comience a tomarlos del tercer octeto, de izquierda a derecha. La primera dirección está reservada para la dirección de red y la última para la dirección de difusión.
División en subredes para cumplir con requisitos
Una red empresarial típica contiene una intranet y una DMZ. Ambos tienen requisitos y desafíos de subcompensación. La intranet utiliza espacio de direcciones IPv4 privado. El 10.0.0.0/8 también se puede subred usando cualquier otro número de longitudes de prefijo, como /12, /18, /20, etc., dando al administrador de red muchas opciones. Debido a que estos dispositivos deben ser accesibles públicamente desde Internet, los dispositivos de la DMZ requieren direcciones IPv4 públicas. Las organizaciones deben maximizar su propio número limitado de direcciones IPv4 públicas. Para reducir el número de direcciones de host no utilizadas por subred, el administrador de red debe subred su espacio de direcciones públicas en subredes con máscaras de subred diferentes. Esto se conoce como máscara de longitud de subred variable (VLSM). Los administradores deben tener en cuenta cuántas direcciones de host se requieren para cada red y cuántas subredes se necesitan.
Máscara de subred de longitud variable
La subred tradicional puede satisfacer las necesidades de una organización de su LAN más grande y dividir el espacio de direcciones en un número adecuado de subredes. Pero es probable que también resulte en un desperdicio significativo de direcciones no utilizadas. VLSM permite que un espacio de red se divida en partes desiguales. Con VLSM, la máscara de subred variará dependiendo de cuántos bits se hayan prestado para una subred particular (esta es la parte «variable» del VLSM). VLSM simplemente subdivide una subred. Cuando use VLSM, siempre comience por satisfacer los requisitos de host de la subred más grande. Siga con la división en subredes hasta que se cumplan los requisitos de host de la subred más pequeña. Las subredes siempre deben iniciarse en un límite de bits apropiado.
Diseño estructurado
Un administrador de red debe estudiar los requisitos de red para planificar mejor cómo se estructurarán las subredes de red IPv4. Esto significa mirar toda la red, tanto la intranet como la DMZ, y determinar cómo se segmentará cada área. El plan de direcciones incluye determinar dónde se necesita la conservación de direcciones (generalmente dentro de la DMZ) y dónde hay más flexibilidad (generalmente dentro de la intranet). Cuando se requiera la conservación de direcciones, el plan debe determinar cuántas subredes se necesitan y cuántos hosts por subred. Esto suele ser necesario para el espacio de direcciones IPv4 público dentro de la DMZ. Esto probablemente incluirá el uso de VLSM. El plan de direcciones también debe incluir cómo se asignarán las direcciones de host, qué hosts requerirán direcciones IPv4 estáticas y qué hosts pueden usar DHCP para obtener su información de direccionamiento. Dentro de una red, hay diferentes tipos de dispositivos que requieren direcciones: clientes de usuarios finales, servidores y periféricos, servidores a los que se puede acceder desde Internet, dispositivos intermediarios y puertas de enlace. Al desarrollar un esquema de asignación de direcciones IP, por lo general se recomienda tener un patrón establecido de la forma en que se asignan las direcciones a cada tipo de dispositivo. Esto ayuda al agregar y quitar dispositivos, al filtrar el tráfico basado en IP, así como a simplificar la documentación.