Redes IP y Subnetting

Para poder escribir sobre subnettig tengo 2 opciones: partir del supuesto que todos sabemos qué es una red IP o partir explicando qué es una red IP. Como ya terminé los parciales en la facultad (es decir, me sobra un poco de tiempo), voy a empezar por el camino mas largo xD.

Haciendo un mini repaso, sabemos que las direcciones IP están formadas por 32 bits, divididos en 4 octetos que se suelen escribir en decimal para hacer nuestra vida un poco más hermosa xD. Entonces la dirección 11000000101010000000000000000001 la expresamos como 192.168.0.1. En la figura se muestra parte del proceso.


En la siguiente imagen se ven 7 Hosts interconectados, divididos en 3 redes conectadas mediante un router. Todos los Host de una red comparten cierta parte de su dirección IP, precisamente esta parte que comparten se llama dirección de red. En el ejemplo, se ve que los Hosts de la RED 0 comparten los primeros 24 bits de sus direcciones IP, es decir, tienen como dirección de red 190.68.0.0/24. El /24 nos indica que la dirección de red está formada por los primeros 24 bist de la dirección IP, a este número se lo llama máscara de red, y suele representarse en el mismo formato que las direcciones IP, en este caso sería 255.255.255.0.


Con estos nuevos datos ya podemos saber la dirección de red de un interfase si conocemos su máscara de red, el proceso es simple. Hay que realizar la operación AND lógico entre los 32 bits de la dirección IP y los 32 bits de la máscara de red.


Resumiendo un poco todo lo dicho, ahora sabemos que una dirección IP está formada por dos partes, la dirección de red (indicada por la máscara de red) y la del Host.

Antes de olvidarme voy a hacer una aclaración; las direcciones IP se asignan a una interfaz (una interfaz es la frontera entre el Host y el enlace físico, simplificando… la placa de red) de un Host, no al Host en si mismo. ¿Qué quiero decir?, que un mismo Host puede tener mas de una interfaz (como ser el caso de los routers), aunque no sea muy común, y por eso se considera siempre el caso donde los Hosts sólo tienen una interfaz que los une a la red.

En un principio el esquema de direccionamiento IP se había organizado en 5 clases (A, B, C, D y E). Las redes de clase A cuentan con 7 bits para identificar redes y 24 bits para indicar Hosts. Las de clase B 14 bits para redes y 16 para Hosts. Las redes clase C emplean 21 bits para redes y 8 bits para Hosts. Las redes de clase D tienen un propósito especial, y las de clase E son para investigación. En el siguiente cuadro queda bien aclarado este tema de la división entre red y Host.

Este direccionamiento por clases fue pronto dejado de lado, debido a que no era muy elástico y malgastaba grandes cantidades de direcciones. Por ejemplo, una organización que tuviera 500 hosts que direccionar no podría usar una clase C, porque esta clase direcciona solamente 2^8 – 2 hosts (hay 2 direcciones que son de uso especial, las trato mas adelante), osea 254, entonces debería usar una clase B, en este caso contaría con 2^16 - 2 direcciones para sus hosts… pero esto es 65534 direcciones, de las cuales sólo usará 500… es decir malgastaría 65034 direcciones. Por este motivo se malgastaban muchas direcciones y pronto fue necesario re pensar el sistema de direccionamiento IP.

Así fue que surgió un nuevo estándar propuesto por la IETF llamado CIDR (Classless Interdomain Routing), enrutado interdominio sin clases. Con este nuevo estándar ahora las clases fueron dejadas un poco de lado, permitiendo que la longitud de la parte de red de una dirección IP pueda tener cualquier tamaño. Con CIDR nuestra organización del ejemplo ya puede obtener un bloque de direcciones más acotado (y por ende mas barato xD) con 9 bits para hosts tendríamos 2^9 – 2 = 510 direcciones disponibles, lo que es mucho mas preciso. Entonces las direcciones disponibles para la organización serán de la forma a.b.c.d/23 (donde 23 indica la máscara de red).

Otra nota importante! Existe un conjunto de direcciones IPs, llamadas direcciones privadas, que no pertenecen al grupo de direcciones asignadas en Internet o públicas. Estas se separaron para crear las redes locales y de esta forma disminuir el uso de direcciones públicas. Para que una red privada tenga acceso a Internet debe contar con una puerta de enlace que realice NAT o un servidor Proxy que contará con una dirección pública que le dará acceso a Internet a esa red privada. Aca dejo un link donde se listan las direcciones IP privadas y un poco mas de información: http://es.wikipedia.org/wiki/Direcci%C3%B3n_IP

Subnetting:

Es en este punto en el que nace el concepto de Subnetting. Subnetting es el proceso por el cual se toman bits correspondientes a hosts en la dirección IP para armar subredes. De esta forma podemos obtener a partir de una dirección de red varias subredes de menor tamaño. A partir de este momento nuestras direcciones IP tendrán 3 partes, un número de red, un número de subred y un número de Host dentro de la subred.

Veamos un ejemplo para aclarar el tema, supongamos que tenemos una dirección de red como la siguiente 192.168.2.0. Para los perdidos (o los que no leyeron el link que puse antes), esta es una dirección IP privada (NO PUEDE EXISTIR EN INTERNET), y por su formato podemos decir que es de clase C, entonces su máscara de red debe ser /24 (255.255.255.0). Sin aplicar Subnetting estamos frente a una red clase C que nos permite direccionar 2^8 – 2 hosts (interfaces en realidad, recuerden).

Voy a aprovechar para explicar el porqué del “- 2”, dentro de una red (también en las subredes) existen 2 direcciones que no se pueden asignar a una interfaz (o Host) porque son de propósito específico. Estas direcciones son la primera y la última, y se llaman dirección de red y dirección de broadcast respectivamente. La primera indica la red o subred y la última se utiliza para enviar paquetes a todos los miembros de la red o subred. En el caso de nuestro ejemplo la dirección de red es 192.168.2.0 (si!! El resultado de aplicar la máscara con el AND lógico xD) y la dirección de broadcast consiste en poner en 1 todos los bits que se usan para determinar el Host de la red o subred, en nuestro caso es el 4 octeto, entonces nos queda 192.168.2.255 como dirección de broadcast. E ahí la explicación de porque quitar dos direcciones del total, porque esas NO se pueden asignar a interfaz alguna.

Continuando con el ejemplo, ahora supongamos que tenemos una sola red con 100 computadoras repartidas en la organización. Por cierto motivo (privacidad, seguridad, desempeño, tiempo de sobra, etc.) se toma la decisión de dividir esa gran red en 2 redes más pequeñas con 50 computadoras cada una. Las llamaremos Subred Ventas, Subred RRHH. Ahora empezamos con los cálculos: dijimos que queremos armar 2 redes, entonces podríamos tomar 2 bits de los hosts para así poder armar 2^2 - 2 subredes (descartamos la primera y la última subred), es decir 2! Que precisión xD, sólo vamos a desperdiciar una (esto no estaba planeado jaja).

La siguiente imagen muestra el proceso:


De esa forma conformamos las dos redes, donde cada red tiene un espacio de direcciones para 62 interfaces.

El Subnetting se puede hacer sobre cualquier clase de redes, es decir sobre una red Clase A, B, etc. La esencia es que siempre que hagamos Subnetting vamos a obtener varias redes de menor cantidad de hosts (se disminuyen en potencia de 2 por cada bit que tomamos del campo de Host de la dirección IP). La subred entonces queda determinada por esta nueva Máscara de subred.

Como verán en una red de clase B que tenemos 14 bits que definen la red y 16 bits que definen el Host se pueden obtener buenas combinaciones para muchas subredes con muchos hosts, por ejemplo, tomando 6 bits para subredes obtendríamos 62 subredes con 1022 direcciones asignables (jeej me crees?? Probalo).

Cualquier duda, sugerencia, o consulta con respecto al tema, está MAS que bien recibida. Espero que haya expresa bien las ideas ajaja, un saludo. JJ.