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Calculo de Subredes IPV4 Antecedentes previos: Clases de direcciones IP La versión actual del protocolo IP, la IPv4, tiene 32 bits, separados por puntos en 4 partes de 8 bits, la clásica estructura xxx.xxx.xxx.xxx que aproximadamente nos va proporcionar 4 mil millones de direcciones únicas. Hay cinco clases de direcciones IP en su versión 4 y se identifican por su “primer octeto” :

Existe una parte de una dirección IP representa la red (ID network)y que otra que representa el host (Id host). Lo anterior depende del tipo de dirección que tengamos. Existen, básicamente, tres tipos de direcciones, usadas comercial mente y que estudiaremos en esta asignatura, dejando fuera 2 que no tienen incidencia en el tema actual (Clase D y Clase E): Clase A, Clase B y Clase C. La principal diferencia entre estos tres tipos principales de dirección deriva en el número de octetos usados para identificar la red. La clase A utiliza sólo el primer octeto para identificar la red, dejando los 3 octetos (24 bits) restantes para identificar el host. La clase A es utilizada para grandes corporaciones internacionales (e.g. carriers como AT&T, IBM, GM,..) ya que provee 16.777.214 (224-2) direcciones IP para los hosts, pero está limitada a sólo 127 redes de clase A.

La clase B utiliza los primeros dos octetos para identificar la red, dejando los 16 bits restantes (2 octetos) para el host. La clase B es utilizada por grandes compañías que necesitan un gran número de nodos (e.g. universidades, GM, FORD, ..). Los 2 octetos les dan cabida a 16.384 redes supliendo todas ellas un total de 65.534 (216-2) direcciones IP para los hosts. La clase C usa los primeros 3 octetos para el identificador de red, dejando los 8 bits restantes para el host. La clase C es utilizada por pequeñas redes, que suman un total de 2.097.152 redes con un máximo de 254 (28-2) hosts cada una. ¿Porqué se le resta un 2 a la formula? 2n-2 = número de host/redes

• •

donde n es el número de bits El 2 significa que se está reservando un lugar para la dirección de subred y el restante para la dirección de broadcast. Siempre será la primer dirección IP para la subred y la última dirección IP para efectos de broadcast. La siguiente dirección IP seguida de la dirección de subred generalmente se asigna al enrutador o default Gateway (Sin embargo, esta es una recomendación no una obligación).

Dirección IP Clase A Red

Host

Host

Host

1er. Octeto

2do. Octeto

3er. Octeto

4to. Octeto

Dirección IP Clase B Red

Red

Host

Host

1er. Octeto

2do. Octeto

3er. Octeto

4to. Octeto

Dirección IP Clase C Red

Red

Red

Host

1er. Octeto

2do. Octeto

3er. Octeto

4to. Octeto

Tabla Resumen Clases de direcciones IP Clases Rango del 1er octeto Número de redes

Número de hosts

Ejemplo

A

1-126

127

16.777.214

10.15.121.5

B

128-191

16.384

65.534

130.13.44.52

C

192-223

2.097.152

254

200.15.23.8

Que paso con la red 127 de la Clase A? La red 127.x.x.x está reservada para pruebas de diagnóstico conocidas como loopback (ida y regreso), el cual permite a las computadoras enviarse a ellas mismas un paquete sin afectar el ancho de banda de la red. También existen una clase D y una clase E. • •

La clase D es usada para multicast de grupos de datos de una determinada aplicación o servicio de un servidor. La clase E está reservada para usos experimentales.

Máscaras de subred (subnet mask) Otro aspecto del direccionamiento IP que es muy importante para saber cómo el direccionamiento IP opera es el uso de las máscaras de subred (subnet masks). La subnet mask para una dirección IP en particular es utilizada por los enrutadores para resolver que parte de la dirección IP provee la dirección de red y que parte provee la dirección del host.

Tabla Mascaras según la Clase Clase

Máscara de subred

A

255.0.0.0

B

255.255.0.0

C

255.255.255.0

*NOTA: La clase D y E no tienen mascara de subred.

Transformación de Binarios a Decimal Para esto utilizaremos una tabla de potencias en base 2 sobre la cual trabajaremos con 1 octeto al igual que uno de los decimales de una dirección IP. Potencia Valor Potencia

27 128

26 64

25 32

24 16

23 8

22 4

21 2

20 1

Con esta tabla podrá transformar cualquier numero binario de 8 bit (1 octeto) a su decimal equivalente entre el 0 y e 255. Ejemplo: •

Transformar a decimal el siguiente octeto 10010011 27 26 25 24 23 Potencia 128 64 32 16 8 Valor Potencia 1 0 0 1 0 Octeto Ahora sumamos los valores potencia de cada 1 del octeto

22 4 0

21 2 1

20 1 1

128+16+2+1 = 147 Por lo tanto, el octeto 10010011 es equivalente al 147 en decimal. •

Transformar a decimal el siguiente octeto 00000000 27 26 25 24 23 22 21 20 • Potencia 128 64 32 16 8 4 2 1 Valor Potencia 0 0 0 0 0 0 0 0 Octeto Como en este ejercicio no existe ningún 1 en el octeto no podemos sumar nada Por lo tanto, el octeto 00000000 es equivalente al 0 en decimal.

•

Transformar a decimal el siguiente octeto 11111111 Potencia 27 26 25 24 23 128 64 32 16 8 Valor Potencia 1 1 1 1 1 Octeto Ahora sumamos los valores potencia de cada 1 del octeto

22 4 1

21 2 1

20 1 1

128+64+32+16+8+2+1 = 255 Por lo tanto, el octeto 11111111 es equivalente al 255 en decimal.

**NOTA: Como puede ver podemos ver con 1 octeto podemos formar números entre el 0 y el 255.

Transformación de Decimal a Binario Para esto utilizaremos la tabla de potencias en base 2 sobre la cual trabajaremos con 1 octeto al igual que uno de los decimales de una dirección IP. Potencia Valor Potencia

27 128

26 64

25 32

24 16

23 8

22 4

21 2

20 1

Ejemplo: •

Transformar a binario el siguiente decimal 145 Como primer paso iremos ocupando las celdas de nuestra tabla de izquierda a derecha, buscando del numero más grande al mas pequeño que descomponen nuestro decimal: El primero es el 128 ya que nuestro numero 145 es mayor que este, por lo que pondremos un 1 bajo el. Potencia 27 26 25 24 23 22 21 20 128 64 32 16 8 4 2 1 Valor Potencia 1 Octeto Luego restamos 145 – 128 = 17, ahora podemos ver que ni el 64 ni el 32 pueden descomponer el 17, por lo que colocaremos un 0 bajo ellos y un 1 bajo el 16 que si lo puede descomponer al ser menor que 17. 27 26 25 24 23 22 21 20 Potencia 128 64 32 16 8 4 2 1 Valor Potencia 1 0 0 1 Octeto Luego restamos 17 – 16 = 1, podemos ver que ni el 8, 4, 2 pueden descomponer el 1 por lo que pondremos un 0 bajo ellos y un 1 bajo el 1 que puede descomponer el 1 al ser iguales. Potencia 27 26 25 24 23 22 128 64 32 16 8 4 Valor Potencia 1 0 0 1 0 0 Octeto Por lo tanto, el octeto 10010001 es equivalente al 145 en decimal.

21 2 0

20 1 1

•

Transformar a binario el siguiente decimal 96 Como ya nos podemos dar cuenta el 128 no puede descomponer al 96 por ser mayor que este, por esta razón pondremos un 0 bajo el y un 1 bajo el 64 que si lo puede descomponer Potencia 27 26 25 24 23 22 21 20 128 64 32 16 8 4 2 1 Valor Potencia 0 1 Octeto Luego restamos 96 – 64 = 32, como el 32 es igual al resultado de la potencia 25, pondremos un 1 bajo el y un 0 en los demás, ya que no queda nada por descomponer. Potencia Valor Potencia Octeto

27 128 0

26 64 1

25 32 1

24 16 0

23 8 0

22 4 0

Por lo tanto, el octeto 01100000 es equivalente al 96 en decimal.

Ejercicios propuestos: 1) Transformar de binario a decimal a) 00101100 b) 10100111 c) 10101010 d) 01010101 2) Transformar de decimal a binario a) 123 b) 87 c) 34 d) 167

21 2 0

20 1 0

Calculando subredes Los números binarios son la clave para la máscara de red y por consecuencia para la creación de sub redes. Los cambios en las máscaras de red a nivel binario van a producir las subredes, que son divisiones lógicas de una red mayor.

Direcciones privadas Las direcciones privadas pueden ser utilizadas por los hosts que usan traducción de dirección de red (NAT) para conectarse a una red pública o por los hosts que no se conectan a Internet. En una misma red no pueden existir dos direcciones iguales, pero sí se pueden repetir en dos redes privadas que no tengan conexión entre sí o que se conecten mediante el protocolo NAT. Las direcciones privadas son: Clase A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (8 bits red, 24 bits hosts). Clase B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (12 bits red, 20 bits hosts). 16 redes clase B contiguas, uso en universidades y grandes compañías. Clase C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (16 bits red, 16 bits hosts). 256 redes clase C continuas, uso de compañías medias y pequeñas además de pequeños proveedores de internet (ISP)

Como calcular subredes Las subredes son un recurso creado para aprovechar mejor los recursos de la red, pongamos una situación para que quede más claro. Imagina que la red de una empresa tiene 300 hosts. Una red de clase C soporta hasta 254 hosts, así que no podríamos utilizar una clase C, ya que nos quedaríamos cortos. Una red de clase B, que es la subsecuente, soporta hasta 65.534 hosts, lo que es mucho más de lo que necesitamos, pero es lo que tendríamos que utilizar. Para sanar este tipo de inconveniente se crearon las subredes que explicando de manera súper simples es la posibilidad de mover bits en la máscara de red. Volvamos al ejemplo, decidimos utilizar la red clase B: 172.16.0.0 que tiene la máscara por defecto 255.255.0.0. Pongamos la máscara a binario, así queda más simple de entender. 255 11111111

255 11111111

0 00000000

0 00000000

Sabemos que en la máscara los 1 son red y los 0 host, así que para crear sub redes tenemos que cambiar los 0 por 1 de la izquierda para la derecha. La red 172.16.0.0 podemos dividir en 2 subredes moviendo un bit en su máscara. 255 11111111

255 11111111

128 10000000

0 00000000

Tendremos las redes 172.16.0.0 y 172.16.128.0, cada una con 32.766 hosts. Para el ejemplo de 300 hosts tendríamos que usar una máscara 255.255.254.0. Analicemos. 255 11111111

255 11111111

254 11111110

0 00000000

Si ampliamos el tercer y cuarto octetos: Octeto Tercer Cuarto

128 1 0

64 1 0

32 1 0

16 1 0

8 1 0

4 1 0

2 1 0

1 0 0

Como calculamos esto: A continuación, presentaremos 3 tablas para calcular subredes mediante la cantidad de host necesarias o de redes, son tres por las clases A, B y C.

Tabla calculo subredes Clase C. Al tener como mascara de subred por defecto la 255.255.255.0 solo podemos trabajar con el ultimo octeto. Redes Totales Host Totales Valor Potencia Binario

2 256 128

4 128 64

8 64 32

16 32 16

32 16 8

64 8 4

128 4 2

256 2 1

Tabla calculo subredes Clase B. Al tener como mascara de subred por defecto la 255.255.0.0 solo podemos trabajar con los dos últimos octetos. RT HT

2 4 65536 32768

VP BIN

128

64

8 16384

16 32 8192 4096

32

16

8

64 128 2048 1024 4

256 512 512 256

2

1

128

1024 2048 128 64 64

32

4096 8192 16384 32 16 8 16

8

4

32768 4

65536 2

2

1

Tabla calculo subredes Clase A. Al tener como mascara de subred por defecto la 255.0.0.0 solo podemos trabajar con los tres últimos octetos. RT

2

4

8

16

32

64

128

256

512

1024

2048

4096

8192

16384

32768

65536

131072

262144

524288

1048576

2097152

4194304

8388608

16777216

HT

16777216

8388608

4194304

2097152

1048576

524288

262144

131072

65536

32768

16384

8192

4096

2048

1024

512

256

128

64

32

16

8

4

2

VP

128

64

32

16

8

4

2

1

128

64

32

16

8

4

2

1

128

64

32

16

8

4

2

1

BIN

Ejemplo con clase B Como se ha mencionado antes en el documento siempre perdemos 2 direcciones al subnetear una red (hacer subredes, proviene del inglés subneting) una reservada a la dirección de red y otra al broadcast. Modificaremos el ejercicio anterior: • • • •

Necesidad 512 host útiles Red a configurar 172.16.0.0 Clase de IPV4 B Mascara de subred 255.255.0.0

Tomamos la tabla de la clase B y como calcularemos mediante la cantidad de host nos concentraremos en la fila HT (Host Totales) RT

2

4

8

16

32

64

128

256

512

1024

2048

4096

8192

16384

32768

65536

HT

65536

32768

16384

8192

4096

2048

1024

512

256

128

64

32

16

8

4

2

VP

128

64

32

16

8

4

2

1

128

64

32

16

8

4

2

1

BIN

Si bien en la columna marcada podríamos crear 512 host como indica el ejercicio, estos son los totales y no los útiles. Por lo que debemos evaluar siempre restando 2 a los host totales. Entonces, en realidad en este caso podríamos crear solo 510 host útiles (Siempre perdemos 2 direcciones IP). Por lo anterior nos correremos hacia la columna de la izquierda, donde los HT aumentan de 512 a 1024. RT

2

4

8

16

32

64

128

256

512

1024

2048

4096

8192

16384

32768

65536

HT

65536

32768

16384

8192

4096

2048

1024

512

256

128

64

32

16

8

4

2

VP

128

64

32

16

8

4

2

1

128

64

32

16

8

4

2

1

BIN

Entonces ocupando hasta esta columna podremos crear 1022 host útiles, los suficientes para el ejercicio. Quedando nuestra tabla de la siguiente manera: RT

2

4

8

16

32

64

128

256

512

1024

2048

4096

8192

16384

32768

65536

HT

65536

32768

16384

8192

4096

2048

1024

512

256

128

64

32

16

8

4

2

VP

128

64

32

16

8

4

2

1

128

64

32

16

8

4

2

1

BIN

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Tercer Octeto 128+64+32+16+8+4+2 = 254

Cuarto Octeto 0

Por lo que nuestra nueva mascara de red o mascara adaptada es 255.255.254.0, con esta nueva pagina podremos crear 1022 host útiles y 64 redes útiles (correspondiente al numero RT de la columna a la izquierda).

Otra forma de calcularlo Otra forma de hacerlo es mediante el uso de calculadoras de subredes, como http://www.calculadora-redes.com/. Para el mismo ejercicio serían los siguientes pasos: 1.- Anotar la dirección IP de la Red sobre la que trabajaremos

2.- Seleccionamos en “decimal” la mascara de subred por defecto

3.- Bajamos a la parte inferior de la pagina y seleccionamos los host que necesitamos o donde cubre nuestras necesidades (lo mismo para las redes, EN EL CASO DE LOS HOST LOS NUMEROS LISTADOS YA HAN SIDO DESCONTADAS LAS 2 PERDIDAS)

4.- Finalmente Aplicar en “listar” obteniendo la lista completa de las redes resultantes.

Contenido Calculo de Subredes IPV4 .................................................................................................................... 1 Antecedentes previos: .................................................................................................................... 1 Clases de direcciones IP .............................................................................................................. 1 ¿Porqué se le resta un 2 a la formula? 2n-2 = número de host/redes .................................... 2 Dirección IP Clase A ................................................................................................................. 2 Dirección IP Clase B ..................................................................................................................... 2 Dirección IP Clase C ................................................................................................................. 2 Tabla Resumen Clases de direcciones IP ................................................................................. 3 Que paso con la red 127 de la Clase A? .................................................................................. 3 Máscaras de subred (subnet mask) ........................................................................................ 3 Tabla Mascaras según la Clase ................................................................................................ 3 Transformación de...