Extensiones al direccionamiento IPv4: Direccionamiento de subred. Laboratorio de Redes y Servicios de Comunicaciones 1

Transcripción

1 Tema Extensiones al direccionamiento IPv4: Direccionamiento de subred Comunicaciones 1

2 Índice Direcciones i IP y máscara de subred. Tablas de encaminamiento. Búsqueda en tabla de encaminamiento.. Transparencia al exterior. Direcciones especiales Explosión Broadcast. Ejemplo subredes tamaño fijo Ejemplo subredes tamaño variable Bibliografía Comunicaciones 2

3 Direcciones IP y máscara de subred Idea: Repartir una dirección de red entre varias redes físicas de forma flexible. Que este proceso sea transparente para el exterior de la organización. IP + Máscara de subred identifica los bits de la porción de subred de la red física Internet Red H 11 H 12 eth1 R eth Red H 21 H 22 H 23 Bits porción de red (fijos) 100 Bits porción de host (uso depende organización) 100 ssssssss hhhhhhhh Bits identificador de subred (1 en máscara) ID de host en subred Comunicaciones 3

4 Tablas de encaminamiento (I) Para aplicar una entrada de la tabla de encaminamiento: Antes IPdest de clase A => deben coincidir los 8 primeros bits de IPdest y de IPred_dest IPdest de clase B => deben coincidir los 16 primeros bits de IPdest y de IPred_dest IPdest de clase C => deben coincidir idi los 24 primeros bits de IPdest y de IPred_dest Ahora En cada entrada de la tabla de encaminamiento, los bits de IPdest y de IPred que deben coincidir vienen marcados con un 1 en la máscara de subred Comunicaciones 4

5 Tablas de encaminamiento (II) Internet Red H 11 H 12 eth1 R eth Red H 21 H 22 H 23 Router R de organización es consciente de subredes (configura tabla de encaminamiento adecuadamente). Tabla encaminamiento Router R IPred_dest máscara de red int salida GW eth1 (directo) eth0 (directo) Dirección clase B, máscara > => direccionamiento de subred Comunicaciones 5

6 Tablas de encaminamiento (III) Internet Red H 11 H 12 eth1 R eth0 H 22 H Red H 21 PCs de la organización: Sus tablas de encaminamiento se ven afectadas por direccionamiento i i de subred. Tabla encaminamiento PC H 11 IPred_destdest máscara de red int salida GW eth0 (directo) eth Dirección clase B, máscara > => direccionamiento de subred Comunicaciones 6

7 Tablas de encaminamiento (IV) Búsqueda en tabla para IPdestino Para cada red R sobre la que se hacen Sencillo en IP subredes, se crea una direccionamiento basado en clase tabla de subredes TS (R). Extraer dirección de red de IPdestino Búsqueda Búsqueda en tabla de subredes para la IP(RED_DESTINO) en tabla dirección IPdestºino de encaminamiento sí (entrada tipo subred) no Enco ntré? Existen entrada/s default? no sí (entrada normal) Opcional: Enviar mensaje ICMP a IPorigen datagrama, informando de "Red de destino inaccesible" sí Enco ntré? sí 1 entrada => devuelvo (Isalida, GW) + de 1 entrada => elijo una (Isalida, GW) por criterio de balanceo de carga no => error La entrada en la tabla de encaminamiento para la red R es de tipo subred, e incluye un puntero a TS(R). En TS(R) se almacenan las rutas definidas hacia las subredes de R. Búsqueda en TS(R): entradas que cumplan: Dat.IPdestino AND TS(R).Máscara == TS(R).IPred_destino AND TS(R).Máscara Comunicaciones 7

8 no encontrad do Ruta/s = Buscar IPdestino en tabla HOST no encontrado Extraer prefijo de IPdestino (8, 16 o 24 bits) Ruta/s = Búsqueda prefijo match Búsqueda en tabla de encaminamiento () (I) en tabla A, B o C match Tabla específica para match subred Subred X Ruta/s = Búsqueda tabla subredes de esa red no encontrado Ruta/s = Aplicar ruta por defecto no encontrado No hay rutas: Error. Opcionalmente enviar mensaje ICMP a la fuente match match 1 ruta: encamino por ella 2 o más rutas: se encamina por una de ellas siguiendo criterios de balance de carga (configurables en cada router) IPred Másc Int GW Tabla específica para Subred y IPred Másc Int GW HOST: MASC = ) IP red Interf. GW _dest A: (MASC ) IP red Interf. GW Subr? _dest x sí B: (MASC ) IP red Interf. GW Subr? _dest C: (MASC ) IP red Interf. GW Subr? _dest y sí Comunicaciones 8

9 Búsqueda en tabla de encaminamiento (II) Para cada red R sobre la que se hacen subredes, se crea una tabla de subredes TS (R). Si la entrada en la tabla de encaminamiento para la red R es de tipo subred, se incluye un puntero a TS(R). En TS(R) se almacenan las rutas definidas sólo hacia las subredes de R. Búsqueda en TS(R): entradas que cumplan: Dat.IPdestino AND TS(R).Máscara == TS(R).IPred_destino AND TS(R).Máscara Es decir, aquellas entradas cuyos P primeros bits coincidan con los de la dirección IP (donde P viene indicado por la máscara) Comunicaciones 9

10 Transparencia al exterior (I) Internet Rext Red H 11 H 12 eth1 R eth Red H 21 H 22 H 23 Routers/PCs fuera de la organización: El direccionamiento de subred dentro de una organización debe ser transparente para ellos (para sus tablas de encaminamiento). Esto se cumple siempre que exista un único punto de entrada desde el exterior a la organización. Tabla encaminamiento Rext IPred_dest d máscara de red int salida GW Dirección clase B, máscara clase B Comunicaciones 10

11 Transparencia al exterior (II) H 21 H 22 R R H 11 H H ext Organización no conexa => dos puntos de entrada. Se hacen subredes => Host externo Hext debe encaminar de manera distinta t datagramas a redes distintas. t Tabla encaminamiento Hext IPred_dest d máscara de red int salida GW eth eth eth Comunicaciones 11

12 Direcciones especiales Internet Rext Red H 11 H 12 eth1 R eth Red H 21 H 22 H 23 Direcciones especiales = no se asignan a interfaces Dirección de broadcast de red en dirección destino ( ). Rext envía datagrama a R R (dentro de organización) envía broadcast por eth0 y eth1 Dirección broadcast de subred en dir. destino ( / ) Rext envía datagrama a R R (dentro de organización) envía broadcast por eth0 o eth1 (el que sea, no los dos) Dirección de red: Dirección de subred 1: Dirección de subred 2: Comunicaciones 12

13 Explosión de broadcast (I) Internet / (enlaces PPP internos: anónimos) R ppp / R A ppp1 ppp / / R A Cuando R recibe un datagrama destinado a => debe enviar copia a todas las subredes. Si las subredes están conectadas en ciclos puede producirse poduc seuna aexplosión posó broadcast. boadcast P.e.: R envía copia a R A y a R B. R A envía copia a R B, y R B a R A (no se envían copias por la interfaz de llegada). R B y R A reciben copias el uno del otro, y se la envían a R. R repite el proceso.... Comunicaciones 13

14 Explosión de broadcast (II) Internet / (enlaces PPP internos: anónimos) R ppp / R A ppp1 ppp / / R A Mecanismo habitual para evitar la explosión de broadcast, se conoce como Reverse Path Forwarding : Router recibe datagrama con destino , por la interfaz Int, con IP origen IPo. Router busca IPo en la tabla de encaminamiento: Si a IPo llego por interfaz Int => preveo que el datagrama es la 1º vez que me llega => hago broadcast. Sino => preveo el datagrama no me llega por primera vez => no lo reenvío. Comunicaciones 14

15 Ejemplo subredes tamaño fijo (I) H 1 Internet Rext eth0 R eth1 H 20 H 1 eth2 H 1 H 20 Enunciado: H 20 Me proporcionan una dirección de clase C: Debo repartirlo en tres redes físicas (tres subredes). Cada una de ellas con al menos 20 hosts (todas las subredes del mismo tamaño). Comunicaciones 15

16 Ejemplo subredes tamaño fijo (II) 1. Nº subredes = 3 => nº bits ID de subred = 2 (2 2 = 4 > 3) NO!!! Porque la subred con los bits de ID 0s no se puede usar porque provoca que la dirección de red sea igual a la dirección de esta subred. Porque la subred con los bits de ID 1s no se puede usar porque provoca que la dirección de broadcast de red sea igual a la dirección de broadcast de esta subred. Consecuencia: el número de subredes utilizables = 2 (bits_id_subred) -2 => con dos bits tengo 4 redes, pero solo 2 utilizables (yo necesito 3) Conclusión: Necesito 3 bits para IP subred, y puedo utilizar 2 3-2=6 > 3 subredes => OK 2. => 5 bits para ID host => = 32-2 = 30 > 21direcciones utilizables => OK!! Porción de red (no se puede modificar) Porción de host S S S H H H H H ID_subred ID_host Bits especifican red física => a 1 en máscara de subred Comunicaciones 16

17 Ejemplo subredes tamaño fijo(iii) ID Dirección de red Máscara de subred Dirección de subred Intervalo IP de host posibles Dirección Bcast Utili zar? No Sí Sí Sí Sí Sí Sí No S S S H H H H H Máscara de subred (igual (g en todas las subredes) Comunicaciones 17

18 Ejemplo subredes tamaño variable (I) Internet / R R 25 usuarios A R 25 usuarios ppp1 B ppp2 R 25 usuarios ppp3 C ppp4 R D 25 usuarios R E 25 usuarios Asignar direcciones a las interfaces (subredes): 5 subredes para al menos dos direcciones i IP asignables 5 subredes para al menos 26 direcciones IP asignables (25 hosts + 1 router) Comunicaciones 18

19 Ejemplo subredes tamaño variable (II) 1. Nº subredes = 10 => nº bits ID de subred = 4 (2 4-2 = 14 >10) 2. => 4 bits para elegir host => 14 direcciones IP asignables en cada subred =>me llega para las redes punto a punto, no para las Ethernett Conclusión: No se puede resolver con subredes de tamaño fijo. Subredes de tamaño variable (Variable Length Subnet Mask): Quizá tampoco tenga solución. Se debe seguir un proceso: 1. Ordenar las subredes por tamaño (más direcciones IP necesarias primero). 2. Repartir en subredes de tamaño mayor 2 5-2=32-2 = 30 > 25 necesarios 5 bits para porción de host => 3 bits para ID de subred (2 3-2=6 subredes disponibles) 3. Quedan subredes de tamaño mayor sin utilizar? => Utilizar esos rangos de direcciones para crear subredes de tamaño menor. Comunicaciones 19

20 Ejemplo subredes tamaño variable (III) ID Dirección Máscara de subred Dirección de Intervalo IP Dirección Utiliza de red subred de host posibles Bcast r? No LAN LAN LAN LAN LAN Libre No S S S H H H H H Máscara de subred (igual en todas las subredes de LAN) Comunicaciones 20

21 Ejemplo subredes tamaño variable (IV) ID Dirección de red Máscara de subred Dirección de subred Intervalo IP de host posibles Dirección Bcast Utilizar? PPP PPP PPP PPP PPP Libre Libre Libre S S S H H Máscara de subred (igual en todas las subredes de PPP) Comunicaciones 21

22 Bibliografía recomendada Douglas E. Comer, Internetworking with TCP/IP Vol. 1: Principles, Protocols, and Architecture. 5th Edition, Prentice Hall Capítulo9: Classless and Subnet Address Extensions (CIDR). RFC 950: Internet Standard Subnetting Procedure RFC 932: A subnetwork Addressing Scheme Comunicaciones 22