Segmentación de redes. CCNA 1: módulo 10.

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1 CURSO A DISTANCIA CCNA: Técnico experto en redes e Internet. MATERIAL DIDÁCTICO COMPLEMENTARIO: Segmentación de redes. CCNA 1: módulo 10. RUBÉN MUÑOZ HERNÁNDEZ.

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3 1.- INTRODUCCIÓN. Aunque los materiales didácticos del CCNA son de una excelente calidad, en nuestra opinión, hemos creído conveniente anexar ciertos contenidos complementarios dadas las necesidades específicas de un curso a distancia. El presente documento ejemplifica con detalle el proceso del cálculo de subredes, una destreza que todo experto en redes debe manejar con soltura. Dado su carácter complementario, este anexo está pensado para ser estudiado una vez que haya concluido la preparación del módulo 10 del CCNA 1 y más específicamente la sección El problema del cálculo de subredes normalmente se aborda desde dos posibles planteamientos iniciales: Dada una dirección de red, se nos pide segmentarla en un número determinado de subredes. O bien, dada una dirección de red queremos subredes con suficientes IPs para un número determinado de hosts. Este punto de partida puede aplicarse a redes de clase A, B o C. 2.- SEGMENTACIÓN EN UN NÚMERO DADO DE SUBREDES RED DE CLASE A Ejemplo 1: Segmentación de una IP de clase A usando un octeto. Supongamos que disponemos de la dirección de red /8 y se nos pide dividirla en 9 subredes. Como usted ya sabe, en una red de clase A el primer octeto se dedica para el direccionamiento de red y los tres restantes para el direccionamiento de equipos. Por este motivo la máscara de red para el tipo A es de la forma: Máscara de red en binario En la máscara de red los bits con valor 1 significan que se usan para dirección de red y los bits con valor 0 para dirección de host. Lo habitual es escribir las máscaras de red, al igual que las direcciones IPs, en formato decimal: Máscara de red en decimal

4 Cuando queremos segmentar una dirección de red, tenemos que tomar prestados bits de la dirección de host para direccionar las subredes. Estos bits se toman de izquierda a derecha, de modo que los bits de subred queden contiguos a los bits de la dirección de red. Por consiguiente, el primer paso es averiguar cuántos bits he de tomar prestados. Para ello escriba el número de subredes pedidas en binario. En nuestro caso son nueve. Notación decimal Notación binaria Ahora cuente cuántas cifras ha necesitado para escribir 9 como número binario. Este valor, en nuestro caso cuatro, será el número de bits que habremos de utilizar para realizar la segmentación. Partíamos de la dirección de red /8. Esta IP escrita en binario es: Bits de red Bits de host Ahora debemos usar los cuatro primeros bits del segundo octeto para direccionar las subredes: Red Subred Host ssss Hemos representado los bits de la subred con eses. Observe las posibles combinaciones de esos cuatro bits: Nº Subred Dirección binaria Nº Subred Dirección binaria

5 Es decir, con cuatro bits tenemos 16 posibles combinaciones. Es fácil recordarlo con la siguiente fórmula. En general : 2 4 = 16 2 b = número de combinaciones. Donde b es el número de bits que tomamos prestados. Sin embargo, de todas las combinaciones posibles para las direcciones de subred, se descartan la primera y la última con el fin de no confundirlas con la propia dirección de red y con la dirección de difusión. Por tanto: O bien: Número de combinaciones 2 = número de subredes. 2 b 2 = número de subredes. En nuestro caso disponemos de 16 2 = 14 direcciones de subred. Como se nos pedían 9, eso significa que nos sobrarán 5. Por supuesto, tal hecho no es ningún problema, tomaremos las nueve primeras direcciones para segmentar nuestra red y dejaremos las siguientes para posibles ampliaciones. Evidentemente, las 9 combinaciones que seleccionaremos de los bits dedicados a subred han de integrarse en la estructura de octetos con que se indican las direcciones IP. De modo que tendremos la siguiente tabla de direcciones IP para las subredes. Direcciones IP de subred en binario En el segundo octeto hemos separado, por claridad, la parte dedicada a subred y la parte dedicada a host, aunque el octeto siempre se toma como un único valor numérico. 3

6 Vea a continuación la misma tabla expresada en decimal, como es más habitual. Direcciones IP de subred en decimal Observe que en el segundo octeto los valores se incrementan en la cantidad constante de 16 unidades. En todas las segmentaciones con máscaras de longitud fija ocurre lo mismo. Esto puede resultarle útil para calcular más rápidamente. Para completar la resolución de un problema de segmentación se ha de facilitar: la máscara de las subredes, la dirección del primer y del último host de cada subred (obteniendo así el intervalo de direcciones disponibles para cada subred), las direcciones de difusión y el número de direcciones para host disponibles en cada subred. La máscara de todas las subredes es común. Se obtiene poniendo a uno todos los bits dedicados a dirección de red y subred y a cero los dedicados a host. Máscara de subred en binario Máscara de subred en decimal Cada dirección de subred queda determinada por la IP y su máscara. No tiene sentido hablar de la dirección de subred , sino de la dirección de subred con máscara ; o bien, en notación abreviada, de la dirección de subred /12, donde 12 indica el número total de bits dedicados a direccionamiento de red. 4

7 En la siguiente tabla se completa la información sobre el direccionamiento para la segmentación solicitada. Dirección de subred Primer host Último host Dirección de difusión Observe que la dirección de difusión o broadcast es la que lleva todos los bits dedicados a la parte de host a uno. Por ejemplo, para la primera subred, la dirección de difusión en binario se expresaría como: Dirección IP de difusión para la primera subred Red Subred Host Fíjese que este valor es el inmediatamente anterior a la IP de la segunda subred: Dirección IP de la segunda subred De modo que para obtener las direcciones de difusión, en lugar de convertir su expresión binaria a decimal, resulta más cómodo ver la siguiente dirección de red y restar una unidad. Como el valor máximo de un octeto es 255, el valor por debajo de 0 es 255 y me llevo una al otro octeto. En nuestro caso, ponemos a 255 el cuarto octeto y nos llevamos una al tercero. Después, ponemos a 255 el tercer octeto y nos llevamos una al segundo. Y en el segundo le restamos una a 32. Es como una resta habitual: si a 3200 le restamos 1, colocamos la cuarta cifra en 9 (el valor máximo de las unidades) y nos llevamos una a la tercera cifra. Ponemos a 9 la tercera cifra, llevamos una a la segunda y así obtenemos

8 Obtener la dirección del primer host es inmediato. Para la del último host restamos una unidad a la dirección de difusión y pasamos de 255 a 254. Para calcular el número de direcciones disponibles para hosts en cada subred, aplique la siguiente fórmula: Número de hosts = 2 h 2, donde h es el número de bits dedicado a la dirección de host. Restamos dos porque la primera IP es la dirección de la red y la última es la dirección de difusión. En nuestro caso, el valor de h es 20. Por tanto: Número de hosts = = Ejemplo 2: Segmentación de una IP de clase A usando dos octetos. Supongamos ahora que se nos pide dividir la misma dirección de red que en el ejemplo anterior en 600 subredes. Primeramente, escribiremos 600 en su expresión binaria. Notación decimal Notación binaria Si en el caso anterior necesitábamos cuatro bits ahora necesitaremos diez. La diferencia es simplemente que en lugar de tomar prestados los bits de un octeto, usaremos bits de dos octetos: Bits de red Bits de subred Bits de host ssssssss ss Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 Con diez bits podemos obtener un total de: = = 1022 subredes. 6

9 La tabla de direcciones IP para las primeras subredes quedaría: Direcciones IP de subred en binario Observe que no hemos escrito la primera combinación por no ser considerada una dirección correcta de subred, por el mismo motivo no deberíamos considerar la última. Obviamente, no vamos a listar las 600 subredes pedidas. Con ejemplificar el proceso para las primeras es suficiente, pues el patrón de valores es repetitivo. Escribamos ahora la tabla anterior en decimal. Direcciones IP de subred en decimal

10 La tabla con la información completa para las subredes sería: Dirección de subred Primer host Último host Dirección de difusión Para terminar el problema recuerde añadir la máscara de subred: Máscara de subred en binario Máscara de subred en decimal Y dar el número de direcciones de hosts disponibles por subred: Número de hosts = = Ejemplo 3: Segmentación de una IP de clase A usando tres octetos. Se remite al lector a la sección 3.1 y al ejercicio 1. 8

11 2.2.- RED DE CLASE B Ejemplo 4: Segmentación de una IP de clase B usando un octeto. Tomemos ahora una IP de clase B para segmentarla. Por ejemplo, se dispone de la IP /16 y se desea obtener de ella 20 subredes. Como usted ya conoce el procedimiento para realizar la segmentación, le iremos mostrando los resultados y le recomendamos que los vaya verificando. Notación decimal Notación binaria Bits de red Bits de subred Bits de host sssss Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 Número subredes = = 30 La tabla de direcciones IP para las primeras subredes quedaría: Direcciones IP de subred en binario

12 Traduciendo la tabla anterior a decimal obtenemos: Direcciones IP de subred en decimal La tabla con la información completa para las subredes sería: Dirección de subred Primer host Último host Dirección de difusión Observe que en las direcciones de difusión y del último host no sólo cambia el valor del último octeto, sino también el valor del tercer octeto. Por ejemplo, la dirección inmediatamente anterior a la dirección de subred es la , que es la dirección de difusión de la segunda subred. En la sexta subred la primera dirección de host es la pero la última es No olvide estos detalles. 10

13 La máscara de subred es: Máscara de subred en binario En decimal: Máscara de subred en decimal Por último dispondremos para direcciones de hosts de: Número de direcciones para hosts = = Ejemplo 5: Segmentación de una IP de clase B usando dos octetos. Se trata en el ejercicio RED DE CLASE C. En una red de clase C sólo disponemos del último octeto para segmentar. Observe que hasta ahora las direcciones de difusión terminaban en 255, las del último host en 254 y las del primer host en 1. Aquí no será así. El método de trabajo cuando tenemos que segmentar el último octeto es el mismo que en los casos anteriores, pero los resultados son menos intuitivos Ejemplo 6: Segmentación de una IP de clase C. Disponemos la dirección y se quiere segmentar en tres subredes. Notación decimal Notación binaria 3 11 En principio necesitamos dos bits, pero observe que al aplicar la fórmula para calcular el número de subredes obtenemos: Número de subredes = = 2 11

14 Recuerde que debemos descartar la primera combinación y la última: Nº Subred Dirección binaria De modo que necesitaremos un bit extra para obtener direcciones para tres subredes. Fíjese que esto ocurre para ciertos valores: Número de subredes solicitadas Notación binaria Combinaciones posibles 2 b Subredes disponibles 2 b Obviamente, estos casos le pueden aparecer tanto en redes de clase C como en redes de clase B o de clase A y a la vista de la tabla anterior queda claro cómo identificarlos. Siempre que el número de subredes solicitadas se escriba en binario con todas sus cifras a 1, habremos de tomar un bit extra para poder alcanzar el número de subredes pedidas. Una vez que está claro que debemos emplear tres bits para obtener las subredes, escribamos la tabla de sus direcciones. Como en este caso son pocas, la mostraremos completa. Número de subredes = = 6 12

15 Desde luego, vamos a tener más subredes de las que se nos piden. Esto no es ningún problema: usaríamos, por ejemplo, las tres primeras para direccionar la red y conservaríamos las demás IPs para posibles futuras ampliaciones. Direcciones IP de subred en binario La tabla anterior escrita en decimal sería: Direcciones IP de subred en decimal A continuación vamos a construir la tabla con la información de direccionamiento para todas las subredes. Dirección de subred Primer host Último host Dirección de difusión Observe que ahora las direcciones de difusión no terminan en 255, ni las del último host en 254, ni las del primer host en 1, aunque calcularlas es muy sencillo a partir de la dirección de la siguiente subred. 13

16 Observe, no obstante, que la dirección de difusión sigue teniendo a 1 todos sus bits dedicados a host. Dirección IP de difusión para la segunda subred Red Subred Host La máscara de subred queda como: Máscara de subred en binario Máscara de subred en decimal Número de direcciones de host por subred = = SEGMENTACIÓN PARA UN NÚMERO DADO DE HOSTS. Suponga que en lugar de una cantidad determinada de subredes, se le pide segmentar una dirección de red de modo que tengamos para cada subred un número dado de direcciones para hosts RED DE CLASE A Ejemplo 7. Se dispone de la dirección de red /8 y se quiere segmentar en subredes con capacidad para 50 hosts. Del mismo modo que procedíamos en el caso de un número dado de subredes, expresaremos la cantidad de hosts en binario. Notación decimal Notación binaria

17 Es decir, necesitamos 6 bits. Esto significa que en cada subred dispondremos de: Número de direcciones para hosts = = 62 Evidentemente, es inviable tomar menos de 6 bits, con 5 sólo es posible direccionar 30 equipos. No podemos evitar que sobren direcciones de host en cada subred. Ahora tomaremos los bits para hosts de derecha a izquierda en la dirección de red. Como la presente red es de clase A, contamos con 24 bits para host de los cuales sólo emplearemos 5. El resto serán utilizados para las subredes. Bits de red Bits de subred Host ssssssss ssssss sss Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 Observe que una vez llegados a este punto, el problema a resolver se trata del mismo modo que los casos estudiados en la sección 2. Le mostraremos las soluciones a continuación para las primeras cuatro subredes. Número de subredes = = Direcciones IP de subred en binario Direcciones IP de subred en decimal

18 Tabla de direccionamiento de cada subred. Dirección de subred Primer host Último host Dirección de difusión La máscara de subred queda como: Máscara de subred en binario Máscara de subred en decimal RED DE CLASE B. Hemos visto un caso con una red de clase A. El tratamiento del problema en los casos de las redes de clase B y C es completamente análogo Ejemplo 8. Finalizaremos con el siguiente caso: se quiere diseñar una red en la cual se utilicen 7 bits para direccionamiento de los hosts. El administrador de la red cuenta para ello con la IP /16. El reparto de bits quedará del siguiente modo: Bits de red Bits de subred Host ssssssss s Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 16

19 La cantidad de direcciones de subredes y de hosts vendrá dada respectivamente por: Número de subredes = = 510 Número de direcciones para hosts = 2 7 2= 126 La tabla de direcciones IP para las primeras subredes quedaría: Direcciones IP de subred en binario Traduciendo la tabla anterior a decimal obtenemos: Direcciones IP de subred en decimal

20 La tabla con la información completa para las subredes sería: Dirección de subred Primer host Último host Dirección de difusión La máscara de subred queda como: Máscara de subred en binario Máscara de subred en decimal PROPUESTA DE EJERCICIOS. 1. Segmente la dirección /8 empleando 18 bits para la parte de subred. 2. Obtenga subredes a partir de la IP /16 de modo que cada una de ellas disponga de 30 hosts. 3. Divida la red /24 en 7 subredes. En los ejercicios anteriores complete la información de direccionamiento solamente para las cuatro primeras subredes. 18

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