Direccionamiento de IP y conexión en subredes para los usuarios nuevos
Contenido
Introducción
Este documento proporciona la información básica necesaria para configurar el router para el ruteo de IP, como por ejemplo, cómo se descomponen las direcciones y cómo funciona la conexión en subredes. Aprenderá cómo asignar a cada interfaz del router una dirección IP con una subred única. Se incluyen ejemplos para ayudar a comprender todo.
prerrequisitos
Requisitos
Cisco recomienda tener un conocimiento básico de los números binarios y decimales.
Componentes Utilizados
Este documento no tiene restricciones específicas en cuanto a versiones de software y de hardware.
La información que contiene este documento se creó a partir de los dispositivos en un ambiente de laboratorio específico. Todos los dispositivos que se utilizan en este documento se pusieron en funcionamiento con una configuración verificada (predeterminada). Si la red está funcionando, asegúrese de haber comprendido el impacto que puede tener cualquier comando.
Información adicional
Si las definiciones le son de ayuda, utilice estos términos para comenzar:
-
Dirección: el número de identificación exclusivo asignado a un host o a una interfaz en una red.
-
Subred: una parte de una red que comparte una dirección de subred en particular.
-
Máscara de subred: una combinación de 32 bits utilizada para describir la parte de una dirección que se refiere a la subred y la parte que se refiere a un host.
-
Interfaz: una conexión de red.
If you have already received your legitimate address(es) from the Internet Network Information Center (InterNIC), you are ready to begin. Si no planea conectar con Internet, Cisco sugiere encarecidamente que utilice direcciones reservadas de RFC1918.
Explicación de las direcciones IP
Una dirección IP es una dirección empleada para identificar a un dispositivo en una red IP. La dirección se compone de 32 bits binarios, que pueden dividirse en una porción correspondiente a la red y otra correspondiente al host, con la ayuda de una máscara de subred. Los 32 bits binarios se dividen en cuatro octetos (1 octeto = 8 bits). Cada octeto se convierte a decimal y se separa con un punto. Por esta razón, se dice que una dirección IP se expresa en formato decimal con puntos (por ejemplo, 172.16.81.100). El valor en cada octeto posee un rango decimal de 0 a 255 o binario de 00000000 a 11111111.
He aquí cómo se convierten los octetos binarios a decimal: El bit del extremo derecho, o bit menos significativo, de un octeto contiene un valor de 20. El bit inmediatamente a la izquierda de él contiene un valor de 21. Esto continúa hasta el bit del extremo izquierdo, o bit más significativo, que contiene un valor de 27. Por lo tanto, si todos los bits son un uno, el equivalente decimal sería 255 como se muestra aquí:
1 1 1 1 1 1 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1 (128+64+32+16+8+4+2+1=255)
He aquí una conversión de octeto de ejemplo cuando no todos los bits están establecidos en 1.
0 1 0 0 0 0 0 1 0 64 0 0 0 0 0 1 (0+64+0+0+0+0+0+1=65)
Y en este ejemplo se ve una dirección IP tanto en números binarios como decimales.
10. 1. 23. 19 (decimal) 00001010.00000001.00010111.00010011 (binary)
These octets are broken down to provide an addressing scheme that can accommodate large and small networks. Hay cinco clases diferentes de redes, A a E. Este documento se centra en las clases A a C, puesto que las clases D y E están reservadas y no son relevantes para la finalidad de este documento.
La clase de una dirección IP se puede determinar a partir de los tres bits de gran importancia (los tres bits del extremo izquierdo en el primer octeto). La Figura 1 muestra la significación de los tres bits de orden superior y el rango de direcciones que caen en cada clase. Para propósitos informativos, también se muestran direcciones de Clase D y Clase E.
Figura 1
En una dirección de Clase A, el primer octeto es la parte de la red, por lo que el ejemplo de Clase A de la Figura 1 tiene una dirección de red principal de 1.0.0.0 - 127.255.255. Los octetos 2, 3 y 4 (los 24 bits siguientes) son para que el administrador de red se divida en subredes y hosts como él/ella ve fit. Las direcciones de Clase A se utilizan para redes que tienen más de 65,536 hosts (en realidad,¡ hasta 16777214 hosts!).
En una dirección de Clase B, los dos primeros octetos son la parte de la red, por lo que el ejemplo de Clase B de la Figura 1 tiene una dirección de red principal de 128.0.0.0 - 191.255.255. Los octetos 3 y 4 (16 bits) son para subredes y hosts locales. Las direcciones de clase B se utilizan para redes que tienen entre 256 y 65534 hosts.
En una dirección de la Clase C, los tres primeros octetos son la parte de la red. El ejemplo de Clase C de la Figura 1 tiene una dirección de red principal de 192.0.0.0 - 223.255.255.255. El octeto 4 (8 bits) es para subredes y hosts locales, perfecto para redes con menos de 254 hosts.
Máscaras de red
Una máscara de red ayuda a saber qué parte de la dirección identifica la red y qué parte de la dirección identifica el nodo. Las redes de la clase A, B, y C tienen máscaras predeterminadas, también conocidas como máscaras naturales, como se muestra aquí:
Class A: 255.0.0.0 Class B: 255.255.0.0 Class C: 255.255.255.0
Una dirección IP de una red de la Clase A que no se haya convertido en subred tendrá un par dirección/máscara similar a: 8.20.15.1 255.0.0.0. Para ver cómo la máscara ayuda a identificar en la dirección las partes de la red y del nodo, pase la dirección y la máscara a números binarios.
8.20.15.1 = 00001000.00010100.00001111.00000001 255.0.0.0 = 11111111.00000000.00000000.00000000
Una vez que tiene la dirección y la máscara representadas en binario, la identificación de la red y el ID de host es más fácil. Cualquier bit de dirección que tenga el bit de máscara correspondiente establecido en 1 representa la identificación de red. Cualquier bit de dirección que tenga el bit de máscara correspondiente establecido en 0 representa la identificación de nodo.
8.20.15.1 = 00001000.00010100.00001111.00000001
255.0.0.0 = 11111111.00000000.00000000.00000000
-----------------------------------
net id | host id
netid = 00001000 = 8
hostid = 00010100.00001111.00000001 = 20.15.1
Explicación de las subredes
Subnetting allows you to create multiple logical networks that exist within a single Class A, B, or C network. Si no crea una subred, solamente podrá utilizar una red de la red de Clase A, B o C, lo que es poco realista.
Cada link de datos de una red debe tener una identificación de red única, siendo cada nodo de ese link miembro de la misma red. Si divide una red principal (clase A, B, o C) en subredes menores, podrá crear una red de subredes interconectadas. Cada link de datos de esta red tendrá entonces una identificación única de red/subred. Cualquier dispositivo, o gateway, que conecte n redes/subredes tiene n direcciones IP distintas, una para cada red/subred que interconecte.
Para crear una subred en una red, extienda la máscara natural con algunos de los bits de la parte del ID de host de la dirección para crear un ID de subred. Por ejemplo, dada una red de Clase C de 204.17.5.0 que tiene una máscara natural de 255.255.255.0, puede crear subredes de esta manera:
204.17.5.0 - 11001100.00010001.00000101.00000000
255.255.255.224 - 11111111.11111111.11111111.11100000
--------------------------|sub|----
Extendiendo la máscara para que sea 255.255.255.224, ha tomado tres bits (indicados por "sub") de la parte original del host de la dirección y los ha utilizado para crear subredes. With these three bits, it is possible to create eight subnets. With the remaining five host ID bits, each subnet can have up to 32 host addresses, 30 of which can actually be assigned to a device since host ids of all zeros or all ones are not allowed (it is very important to remember this). Así pues, con esto en la mente, se han creado estas subredes.
204.17.5.0 255.255.255.224 host address range 1 to 30 204.17.5.32 255.255.255.224 host address range 33 to 62 204.17.5.64 255.255.255.224 host address range 65 to 94 204.17.5.96 255.255.255.224 host address range 97 to 126 204.17.5.128 255.255.255.224 host address range 129 to 158 204.17.5.160 255.255.255.224 host address range 161 to 190 204.17.5.192 255.255.255.224 host address range 193 to 222 204.17.5.224 255.255.255.224 host address range 225 to 254
El esquema de subredes de la red de esta sección permite ocho subredes, y la red podría aparecer como:
Figura 2
Observe que cada uno de los routers de la Figura 2 está asociado a cuatro subredes, una subred es común a ambos routers. Además, cada router tiene una dirección IP para cada subred a la que está asociada. Cada subred podría dar soporte hasta a 30 direcciones de host.
This brings up an interesting point. The more host bits you use for a subnet mask, the more subnets you have available. Sin embargo, cuantas más subredes haya disponibles, menos direcciones de host estarán disponibles por subred. Por ejemplo, una red Clase C de 204.17.5.0 y una máscara de 255.255.255.224 (/27) permite tener ocho subredes, cada una con 32 direcciones de host (30 de las cuales podrían asignarse a dispositivos). Si utiliza una máscara de 255.255.255.240 (/28), el desglose es:
204.17.5.0 - 11001100.00010001.00000101.00000000
255.255.255.240 - 11111111.11111111.11111111.11110000
--------------------------|sub |---
Dado que ahora cuenta con cuatro bits para crear subredes, sólo le quedan cuatro bits para las direcciones de host. So in this case you can have up to 16 subnets, each of which can have up to 16 host addresses (14 of which can be assigned to devices).
Eche una mirada a cómo podría dividirse en subredes una red de Clase B. Si tiene la red 172.16.0.0, entonces sabe que su máscara natural es 255.255.0.0 o 172.16.0.0/16. Extender la máscara cualquier cosa más allá de 255.255.0.0 significa que se está creando subredes. You can quickly see that you have the ability to create a lot more subnets than with the Class C network. Si utiliza una máscara de 255.255.248.0 (/21), ¿cuántas subredes y hosts permitirá por subred?
172.16.0.0 - 10101100.00010000.00000000.00000000
255.255.248.0 - 11111111.11111111.11111000.00000000
-----------------| sub |-----------
Usted utiliza cinco de los bits del host original para las subredes. Esto permite tener 32 subredes (25). Después de utilizar los cinco bits para crear subredes, quedarán 11 bits para direcciones de host. Esto permite que cada subred tenga 2048 direcciones host (211), 2046 de las cuales se pueden asignar a los dispositivos.
Ejemplos
Ejercicio de ejemplo 1
Ahora que comprende la creación de subredes, ponga en práctica estos conocimientos. En este ejemplo se dan dos combinaciones de dirección/máscara, escritas con la notación prefijo/longitud, que se han asignado a dos dispositivos. Su tarea consiste en determinar si estos dispositivos están en la misma subred o en subredes diferentes. Puede utilizar la dirección y la máscara de cada dispositivo para determinar a qué subred pertenece cada dirección.
DeviceA: 172.16.17.30/20 DeviceB: 172.16.28.15/20
Determine la subred del dispositivo A:
172.16.17.30 - 10101100.00010000.00010001.00011110
255.255.240.0 - 11111111.11111111.11110000.00000000
-----------------| sub|------------
subnet = 10101100.00010000.00010000.00000000 = 172.16.16.0
Si observa los bits de dirección que tienen el bit de máscara correspondiente establecido en uno, y establece todos los demás bits de dirección en cero (el equivalente de un "AND" lógico entre la máscara y la dirección) verá a qué subred pertenece esta dirección. En este caso, DeviceA pertenece a la subred 172.16.16.0.
Determine la subred del dispositivo B:
172.16.28.15 - 10101100.00010000.00011100.00001111
255.255.240.0 - 11111111.11111111.11110000.00000000
-----------------| sub|------------
subnet = 10101100.00010000.00010000.00000000 = 172.16.16.0
A partir de estas determinaciones, DeviceA y DeviceB tienen direcciones que forman parte de la misma subred.
Ejercicio de ejemplo 2
Dada la red de Clase C de 204.15.5.0/24, cree subredes en la red para crear la red de la Figura 3 con los requisitos de host mostrados.
Figura 3
Si observa la red mostrada en la Figura 3, puede ver que debe crear cinco subredes. La subred de mayor tamaño debe soportar 28 direcciones host. ¿Es esto posible con una red de Clase C? And if so, then how?
Puede empezar por ver el requerimiento de subred. Para crear las cinco subredes necesarias necesitaría utilizar tres bits de los bits del host de la Clase C. Dos bits solo permitirían cuatro subredes (22).
Since you need three subnet bits, that leaves you with five bits for the host portion of the address. ¿Cuántos hosts soporta esto? 25 = 32 (30 disponibles) This meets the requirement.
Por lo tanto, se ha determinado que es posible crear esta red con una red de Clase C. Un ejemplo de cómo podría asignar las subredes es el siguiente:
netA: 204.15.5.0/27 host address range 1 to 30 netB: 204.15.5.32/27 host address range 33 to 62 netC: 204.15.5.64/27 host address range 65 to 94 netD: 204.15.5.96/27 host address range 97 to 126 netE: 204.15.5.128/27 host address range 129 to 158
Ejemplo VLSM
En todos los ejemplos anteriores de creación de subredes, observe que se aplicó la misma máscara de subred para todas las subredes. This means that each subnet has the same number of available host addresses. Puede que en algunos casos lo necesite, pero, en la mayoría de los casos, tener la misma máscara de subred para todas las subredes termina por desperdiciar espacio de direcciones. Por ejemplo, en la sección Ejercicio de ejemplo 2, se dividió una red de Clase C en ocho subredes de igual tamaño; sin embargo, cada subred no utilizaba todas las direcciones de host disponibles, lo que provocaba el desperdicio de espacio de direcciones. La Figura 4 ilustra este espacio de direcciones desperdiciado.
‘Figura 4’
La Figura 4 ilustra que, de las subredes que se están utilizando, NetA, NetC y NetD tienen mucho espacio de direcciones sin utilizar. Es posible que esto fuera una decisión de diseño pensando en el crecimiento futuro, pero en muchos casos se trata solo de espacio desperdiciado porque se emplea la misma máscara de subred para todas las subredes.
Las máscaras de subred de longitud variable (VLSM) permiten utilizar diferentes máscaras para cada subred, utilizando así de manera más eficiente el espacio de direcciones.
Ejemplo VLSM
Dada la misma red y los mismos requisitos que en el Ejercicio de ejemplo 2, desarrolle un esquema de subredes utilizando VLSM, dado lo siguiente:
netA: must support 14 hosts netB: must support 28 hosts netC: must support 2 hosts netD: must support 7 hosts netE: must support 28 host
Determine qué máscara permite el número de hosts necesario.
netA: requires a /28 (255.255.255.240) mask to support 14 hosts netB: requires a /27 (255.255.255.224) mask to support 28 hosts netC: requires a /30 (255.255.255.252) mask to support 2 hosts netD*: requires a /28 (255.255.255.240) mask to support 7 hosts netE: requires a /27 (255.255.255.224) mask to support 28 hosts * a /29 (255.255.255.248) would only allow 6 usable host addresses therefore netD requires a /28 mask.
La manera más fácil de asignar las subredes es asignar primero la mayor. Por ejemplo, puede realizar la asignación de este modo:
netB: 204.15.5.0/27 host address range 1 to 30 netE: 204.15.5.32/27 host address range 33 to 62 netA: 204.15.5.64/28 host address range 65 to 78 netD: 204.15.5.80/28 host address range 81 to 94 netC: 204.15.5.96/30 host address range 97 to 98
This can be graphically represented as shown in Figure 5:
Figura 5
CIDR
El enrutamiento entre dominios sin clases (CIDR) se introdujo para mejorar el aprovechamiento de espacio en las direcciones y la escalabilidad de enrutamiento en Internet. Era necesario debido al rápido crecimiento de Internet y al crecimiento de las tablas de ruteo IP contenidas en los routers de Internet.
CIDR se aleja de las clases IP tradicionales (clase A, clase B, clase C, etc.). En CIDR, una red IP se representa mediante un prefijo, que es una dirección IP y alguna indicación de la longitud de la máscara. Por longitud se entiende el número de bits de máscara contiguos del extremo izquierdo que están establecidos en uno. Por lo tanto, la red 172.16.0.0 255.255.0.0 se puede representar como 172.16.0.0/16. CIDR también representa una arquitectura de Internet más jerárquica, donde cada dominio toma sus direcciones IP de un nivel superior. This allows for the summarization of the domains to be done at the higher level. Por ejemplo, si un ISP posee la red 172.16.0.0/16, el ISP puede ofrecer 172.16.1.0/24, 172.16.2.0/24, y así sucesivamente a los clientes. No obstante, cuando anuncia a otros proveedores, el ISP sólo necesita anunciar 172.16.0.0/16.
Para más información sobre CIDR, vea RFC 1518 y RFC 1519.
Subredes especiales
Subredes de 31 bits
Una máscara de subred de 30 bits permite cuatro direcciones IPv4: dos direcciones host, una red de ceros y una dirección de broadcast de todo unos. Un link punto a punto sólo puede tener dos direcciones de host. No hay necesidad real de tener las direcciones broadcast y all-zeros con links punto a punto. Una máscara de subred de 31 bits permitirá exactamente dos direcciones de host, y elimina las direcciones de broadcast y de todo ceros, conservando así el uso de direcciones IP al mínimo para los links punto a punto.
Consulte RFC 3021: Uso de Prefijos de 31 Bits en Links Punto a Punto IPv4.
La máscara es 255.255.255.254 o /31.
La subred /31 se puede utilizar en links punto a punto verdaderos, como interfaces seriales o POS. Sin embargo, también se pueden utilizar en tipos de interfaz de broadcast como interfaces ethernet. Si ese es el caso, asegúrese de que sólo se necesitan dos direcciones IPv4 en ese segmento Ethernet.
Ejemplo:
192.168.1.0 y 192.168.1.1 están en la subred 192.168.1.0/31.
R1(config)#int gigabitEthernet 0/1
R1(config-if)#ip address 192.168.1.0 255.255.255.254
% Warning: use /31 mask on non point-to-point interface cautiously
La advertencia se imprime porque gigabitEthernet es un segmento de difusión.
Subredes de 32 bits
Una máscara de subred 255.255.255.255 (una subred /32) describe una subred con una sola dirección de host IPv4. Estas subredes no se pueden utilizar para asignar direcciones a los links de red, porque siempre necesitan más de una dirección por link. El uso de /32 está estrictamente reservado para el uso en links que pueden tener solamente una dirección. El ejemplo para los routers Cisco es la interfaz de loopback. Estas interfaces son interfaces internas y no se conectan a otros dispositivos. Como tal, pueden tener una subred /32.
Ejemplo:
interface Loopback0
ip address 192.168.2.1 255.255.255.255
Apéndice
Configuración de muestra:
Routers A and B are connected via serial interface.
Router A
hostname routera ! ip routing ! int e 0 ip address 172.16.50.1 255.255.255.0 !(subnet 50) int e 1 ip address 172.16.55.1 255.255.255.0 !(subnet 55) int s 0 ip address 172.16.60.1 255.255.255.0 !(subnet 60) int s 0 ip address 172.16.65.1 255.255.255.0 (subnet 65) !S 0 connects to router B router rip network 172.16.0.0
Router B
hostname routerb ! ip routing ! int e 0 ip address 192.1.10.200 255.255.255.240 !(subnet 192) int e 1 ip address 192.1.10.66 255.255.255.240 !(subnet 64) int s 0 ip address 172.16.65.2 (same subnet as router A's s 0) !Int s 0 connects to router A router rip network 192.1.10.0 network 172.16.0.0
Tabla de cantidades de host/subred
Class B Effective Effective # bits Mask Subnets Hosts ------- --------------- --------- --------- 1 255.255.128.0 2 32766 2 255.255.192.0 4 16382 3 255.255.224.0 8 8190 4 255.255.240.0 16 4094 5 255.255.248.0 32 2046 6 255.255.252.0 64 1022 7 255.255.254.0 128 510 8 255.255.255.0 256 254 9 255.255.255.128 512 126 10 255.255.255.192 1024 62 11 255.255.255.224 2048 30 12 255.255.255.240 4096 14 13 255.255.255.248 8192 6 14 255.255.255.252 16384 2 Class C Effective Effective # bits Mask Subnets Hosts ------- --------------- --------- --------- 1 255.255.255.128 2 126 2 255.255.255.192 4 62 3 255.255.255.224 8 30 4 255.255.255.240 16 14 5 255.255.255.248 32 6 6 255.255.255.252 64 2 *Subnet all zeroes and all ones included. These might not be supported on some legacy systems. *Host all zeroes and all ones excluded.
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