Para monitorear una red compleja, es importante saber cómo funcionan las subredes IP, las direcciones IP, los routers y los gateways predeterminados. Este documento le ayuda a entender los fundamentos de las subredes IP, las subredes TCP/IP, las máscaras de subred y el uso de las subredes IP. Introduciendo y utilizando los protocolos CIDR y VLSM, este documento explica en detalle la estructura de direccionamiento de las subredes, ayudándole a calcular las subredes TCP/IP por sí mismo.
Para empezar, aquí hay una lista de términos que necesita conocer para entender mejor las subredes IP:
IP - El protocolo de Internet (IP) define un conjunto de reglas y normas que debe seguir para permitir la comunicación entre los dispositivos de una red. Las versiones de las direcciones IP (IPv4 e IPv6) ayudan a direccionar los recursos de la red de forma única.
TCP/IP - Este protocolo de comunicaciones especifica cómo se deben empaquetar, direccionar, transmitir, enrutar y recibir los datos. Está conformado por el protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de Internet (IP).
Dirección - Es una expresión numérica de bits con puntos que identifica de forma exclusiva un dispositivo/host en una red TCP/IP.
Por ejemplo: Un computador que se conecta a una red puede tener asignada la dirección IP 192.168.10.21, la cual lo identifica de forma única en la red.
Subred IP - Las grandes redes TCP/IP se pueden dividir en pequeños grupos lógicos, o redes más pequeñas llamadas subredes IP. Estas subpartes de la red tienen el mismo ID de red.
Máscara de subred - Es una representación de 32 bits que una red TCP/IP utiliza para definir el rango de direcciones IP disponibles dentro de una subred.
CIDR - El enrutamiento entre dominios sin clase (CIDR) es un protocolo de Internet que se usa para asignar direcciones IP de manera eficiente y para enrutar las IP sin agotar el espacio de direcciones IP.
VLSM - La máscara de subred de longitud variable (VLSM) soporta subredes IP de diferentes tamaños según las necesidades dentro de la misma red.
FLSM - La máscara de subred de longitud fija (FLSM) requiere que la red tenga subredes de igual tamaño e igual número de hosts.
Representación decimal - Cuando una dirección se representa con números decimales, se escribe utilizando los 10 números base - 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.
Representación binaria - Cuando una dirección se representa con números binarios, se escribe utilizando los 2 números base (o bits) - 0,1.
La dirección del protocolo de Internet (IP) es una etiqueta numérica de 32 bits que se asigna a los dispositivos o hosts de una red. Dado el crecimiento de las redes, los recursos de las direcciones IPv4 de 32 bits se fueron agotando, lo que allanó el camino para la implementación de las direcciones IPv6 de 128 bits. A pesar de la implementación actual de las direcciones IPv6, las IPv4 siguen siendo uno de los principales protocolos que se utilizan en las redes TCP/IP y otras redes de conmutación de paquetes.
La dirección IP se representa en formato decimal con puntos, con cuatro octetos, cada uno de ellos con un número de 8 bits (0-255) separado por un punto ( '.' ). La dirección IP se compone de dos partes. La dirección IP se compone de dos partes, un ID de red y un ID de host. Según las clases utilizadas, o la máscara de subred aplicada, los octetos de izquierda a derecha representan el ID de la red y de derecha a izquierda representan el ID del host.
Por ejemplo: La dirección IP 192.168.10.8 se representa como se muestra a continuación.
Según las clases utilizadas, o la máscara de subred aplicada, los octetos de izquierda a derecha representan el ID de la red y de derecha a izquierda representan el ID del host.
Como analogía para explicar las subredes IP, la dirección de subred y la máscara de subred, digamos que va a organizar un campamento de verano, donde enseñará a los estudiantes música, arte, danza y teatro. Imagínese que quiere identificar a cada estudiante de forma única, de manera que el número de identificación del estudiante le indique su clase y número de registro. Si alquila una gran sala de seminarios para su campamento, tendrá que dividir esta gran sala en cuatro salas diferentes porque no queremos que las clases interfieran entre sí. Por tanto, es más fácil crear ID únicas dentro de una clase que en todas las cuatro clases juntas.
Ahora, a cada estudiante se le asigna una clase para el resto del campamento. Vamos a asignar a cada clase un ID de clase. Para la clase de arte es 01, para la de música es 02, para la de danza 03, y para la de teatro es 04. Hay 20 alumnos inscritos en cada clase. Así que los números de registro van del 1 al 20 en cada aula. Para identificar qué alumno pertenece a qué clase, damos a cada alumno una tarjeta de identificación con su número de clase y su número de registro.
Un alumno con el número de registro 13 que se ha inscrito en la clase de música tiene una tarjeta de identificación que dice 0213.
Del mismo modo, el ID 0109 indica que el alumno se ha matriculado en la clase de arte, y su número de registro es el 09.
Digamos que alguien ha encontrado cuatro ID perdidos y quiere devolvérselos a los alumnos. Puede encontrar fácilmente a qué clase pertenece el alumno simplemente colocando una máscara sobre los dos últimos dígitos; los dos primeros dígitos le darán el ID de la clase.
Del mismo modo, una red puede estar formada por varios hosts. Para asignar las direcciones de estos hosts de forma eficiente, dividimos la red (sala) en subredes (aulas). En las subredes IP monitoreadas, cada una tiene un ID de red (ID de clase). Los hosts de la subred tienen un ID de host (número de registro). Para identificar qué host pertenece a qué subred, se utiliza la máscara de subred (máscara de papel).
La IPv4 se clasifica a grandes rasgos en cinco clases diferentes. Estas clases se denominan clase A,B,C,D, y E. Las clases D y E están reservadas para la multidifusión y para la investigación experimental. Las clases TCP/IP a las que pertenece una dirección IP se identifican en base a los valores de los octetos de la parte izquierda.
Por ejemplo, la clase A tiene un rango IP de 1-126 en su primer octeto (el octeto más a la izquierda). Los otros tres octetos se destinan al ID del host. Del mismo modo, en la clase B, los 2 primeros octetos (desde la izquierda) con el rango IP de 128-191 se asignan para el ID de la red y los dos octetos restantes se asignan para el ID del host.
A continuación se indican las clases de red, sus rangos de IP y el número de direcciones de host soportadas.
| Clase | Rango IP | Asignación de ID de red (N) e ID de host (H) | Número de hosts |
| A | 1-126* | N.H.H.H | 16,777,214 |
| B | 128-191 | N.N.H.H | 65,534 |
| C | 192-223 | N.N.N.H | 254 |
| D | 224-239 | - | - |
| E | 240-255 | - | - |
**Cualquier dirección IP que comience con el rango de 127, es la IP de bucle..
Por ejemplo: 255.0.0.0 representa la máscara de subred predeterminada para la clase A en decimales. Si se representa en números binarios es,
11111111. 00000000. 00000000. 00000000
ID de red ID de host
Así, la máscara de subred enmascara el ID de red de una dirección IP con solo unos (1) y tiene la parte del ID de host con solo ceros (0).
Si no se utilizan subredes IP, entonces se debería utilizar una sola clase de red, lo cual no es realista, ya que cada conexión de datos en la red debería tener un ID de red único.
Las subredes IP con clase no permiten tener un menor número de hosts por red, o más redes por clase IP. Esto desperdicia millones de direcciones de clase A y muchas de clase B, mientras que el número de direcciones disponibles en la clase C es insuficiente.
Por ejemplo: Digamos que necesita subredes IP para una red con 1500 dispositivos. Si elige utilizar la subred de clase B, desperdiciará 64.034 direcciones IP. En cambio, si utiliza la clase C, tendrá que utilizar seis redes de clase C. Esta no es la mejor solución para las redes grandes.
Las subredes de clase que utilizan la FLSM se convierten en una técnica de subred ineficiente.
Solución: Utilizar CIDR con VLSM para crear subredes IP.
CIDR permite crear subredes IP sin clase de direcciones IPv4 e IPv6 en subredes IP individuales. Desarrollado en 1993 por el Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet, este proceso consiste en colocar una máscara sobre la dirección de red para especificar al router qué parte de la dirección es el ID de la red y qué parte es el ID del host, sin seguir las asignaciones de bits para ninguno de los dos. Este proceso abandona el direccionamiento por clases, y permite crear subredes de una red para gestionar divisiones lógicas con el número necesario de hosts.
Uno de los aspectos más importantes de las subredes IP es dividir una subred en redes más pequeñas, lo que es posible gracias a VLSM. Como se ha comentado anteriormente, en las subredes FLSM, todas las subredes tienen el mismo número de ID de host y el mismo tamaño. En las subredes VLSM, las distintas subredes pueden tener tamaños diferentes. Esta técnica se conoce como subneteo de una subred.
Con FLSM, todas las subredes tienen el mismo tamaño y el mismo número de hosts, y es preferible para las direcciones IP privadas. Mientras que en VLSM, a través de las subredes IP avanzadas, se calculan subredes y hosts de tamaños y números variables que se adaptan a las necesidades de la red, y se utilizan en las direcciones IP públicas.
El CIDR engloba muchos conceptos de red, entre los que se encuentra la VLSM. La VLSM permite crear subredes y máscaras de subred de longitudes variables, sin limitarse a las clases. La VLSM permite crear subredes aplicando una máscara de subred dentro de una subred, ya que la VLSM utiliza el tamaño de los bloques en función de este requisito. Esto aumenta la utilidad de las subredes.
Por ejemplo, al utilizar subredes de clase A, hay 16.777.214 direcciones de host que se pueden utilizar, ya que se utilizan tres octetos para asignar hosts. Para utilizarlas de forma óptima, se toman prestados los bits de la parte del host y se añaden a la máscara de subred. Así se pueden crear varias subredes de clase A con varios números de hosts, que se pueden utilizar según las necesidades. Se puede utilizar el mismo principio para crear subredes de clase B y subredes de clase C. En la siguiente tabla se muestran ejemplos de algunas combinaciones de subredes de clase A que utilizan VLSM:
| Bits de red | Máscara de subred | Bits movidos | Subredes | Hosts |
| 8 | 255.0.0.0 | 0 | 1 | 16,77,214 |
| 9 | 255.128.0.0 | 1 | 2 | 8,388,606 |
| 16 | 255.255.0.0 | 8 | 256 | 65,534 |
| 25 | 255.255.255.128 | 17 | 131,072 | 126 |
| 30 | 255.255.255.252 | 22 | 4,194,304 | 2 |
Nota: Para calcular las subredes IP y hosts disponibles,
(i) Número de subredes = 2n donde, n es el número de unos (1) en el ID de la subred.
(ii) Número de hosts disponibles = 2n-2 donde, n es el número de ceros (0) en el ID de host.
Por ejemplo:
Como se mencionó anteriormente,
En las subredes con clase, para una IP 192.182.21.103 de clase C, la máscara de subred 255.255.255.0 en números binarios es la siguiente.
IP :
11000000 . 10110110 . 00010101 . 1100111
11111111 . 11111111 . 11111111 | 00000000 (aplicando la subred)
Aquí, a la izquierda de '|' está el ID de red (que está enmascarado por la máscara de subred) y a su derecha están los bits asignados para la dirección de host (8 bits). Por lo tanto, el número posible de hosts es 254 (2^8 - 2 hosts).
Con CIDR y VLSM, las subredes son independientes de las clases. Así, una dirección IP 192.182.21.3 con la máscara de subred 255.255.255.248 en números binarios se representa como,
IP :
11000000 . 10110110 . 00010101 . 1100111
11111111 . 11111111. 11111111 . 11111000 (aplicando la máscara de subred)
Aquí, con CIDR y VLSM, obtenemos:
11000000 . 10110110 . 00010101 . 1100 111
ID de red ID de subred ID de host
Dado que, al utilizar una máscara de subred, el ID de host no puede ser solo 0 (que representa la dirección de red), ni solo 1 (que representa la dirección de difusión de la red), la IP anterior no es una IP de host, sino una IP de difusión de la dirección de subred IP.
Tradicionalmente, una dirección IP representaba la clase a la que pertenecía, con base en su rango en el primer octeto (por ejemplo, 192.138.27.9 pertenecía a la clase C). Las máscaras de subred hicieron que fuera posible ver la parte de la dirección IP correspondiente al host. En la notación CIDR, esta información se incluye en la propia dirección IP.
Por ejemplo:
Sin la notación CIDR, lo especificamos como,
IP : 192.168.10.1
Máscara de subred: 255.255.255.248
Con la notación CIDR, se escribe como,
IP: 192.168.10.1/29
Donde, 29 es el número de bits asignados para el ID de red.
Piense en una red con tres LAN: Por ejemplo, LAN A con 25 hosts, LAN B con 12 hosts, y LAN C con 55 hosts. Estas LAN están conectadas con tres conexiones seriales: Conexión X, Conexión Y, y Conexión Z.
Para un rango de red de 192.168.4.0/24, se debe calcular un plan IP para crear subredes utilizando CIDR y VLSM.
Paso 1: Ordenar la red de mayor a menor con respecto al número de hosts.
Paso 2: Escoger una subred para la red más grande que se va a utilizar.
Para la red más grande, LAN C, con 55 hosts, sabemos que una subred con CIDR /26 proporciona cuatro subredes, que pueden soportar 64 hosts cada una. Cualquiera de estas cuatro subredes se puede asignar a la LAN C.
Por lo tanto, asignamos la subred 192.168.4.0/26 a la LAN C en la que el primer ID de host es el ID de red y el último ID de host es el ID de difusión. Cualquiera de los 62 ID restantes se puede asignar a los 55 hosts de la LAN C.
| ID de red | Máscara de subred | Hosts | Red |
| 192.168.4.0 | /26 | 64 | LAN C |
| 192.168.4.64 | /26 | 64 | Uso futuro |
| 192.168.4.128 | /26 | 64 | Uso futuro |
| 192.168.4.192 | /26 | 64 | Uso futuro |
Paso 3: Repetir el proceso del paso dos para la siguiente red más grande, subdividiendo las subredes.
Una subred CIDR /27 proporcionaría 32 ID de host. Por lo tanto, para la LAN A con 25 hosts, subdividimos 192.168.4.64/26, con 64 ID de host en dos subredes que contienen 32 ID de host cada una. Esto crea las subredes 192.168.4.64/27 y 192.168.4.96/27 dentro de una subred 192.168.4.64/26, cualquiera de las cuales se puede utilizar para la LAN A.
| ID de red | Máscara de subred | Hosts | Red |
| 192.168.4.0 | /26 | 64 | LAN C |
| 192.168.4.64 | /27 | 32 | LAN A |
| 192.168.4.96 | /27 | 32 | Uso futuro |
| 192.168.4.128 | /26 | 64 | Uso futuro |
| 192.168.4.192 | /26 | 64 | Uso futuro |
Aplicando el paso 3 para la siguiente red más grande, la LAN B, con 12 hosts, subdividimos 192.168.4.96/27 en 192.168.4.96/28 y 192.168.4.112/28, lo que nos dará 16 ID de hosts cada una.
| ID de red | Máscara de subred | Hosts | Red |
| 192.168.4.0 | /26 | 64 | LAN C |
| 192.168.4.64 | /27 | 32 | LAN A |
| 192.168.4.96 | /28 | 16 | LAN B |
| 192.168.4.112 | /28 | 16 | Uso futuro |
| 192.168.4.128 | /26 | 64 | Uso futuro |
| 192.168.4.192 | /26 | 64 | Uso futuro |
Ahora, para las tres conexiones (Conexión X,Y,Z), cada conexión requiere dos ID de host. Por lo tanto, necesitamos una subred que pueda proporcionar cuatro ID de host, dos para la red y dos para la difusión. Repitiendo el tercer paso, obtenemos:
| ID de red | Máscara de subred | Hosts | Red |
| 192.168.4.0 | /26 | 64 | LAN C |
| 192.168.4.64 | /27 | 32 | LAN A |
| 192.168.4.96 | /28 | 16 | LAN B |
| 192.168.4.112 | /30 | 4 | LAN X |
| 192.168.4.116 | /30 | 4 | LAN Y |
| 192.168.4.120 | /30 | 4 | LAN Z |
| 192.168.4.124 | /30 | 4 | Uso futuro |
| 192.168.4.128 | /26 | 64 | Uso futuro |
| 192.168.4.192 | /26 | 64 | Uso futuro |
Paso 4: Asignar las subredes calculadas
Al crear subredes para la red dada con CIDR y VLSM, hemos obtenido seis subredes con un número variable de hosts que se adaptan a las necesidades de nuestra red. Las subredes calculadas se pueden asignar a las divisiones lógicas de la red, reservando las direcciones restantes para su uso futuro. El escáner de subredes IP ahora puede escanear la subred en busca de direcciones IP.
Al crear subredes en las redes, se generan múltiples subredes que se deben monitorear y gestionar para mantener la estabilidad de la red. Esto hace que sea importante contar con una solución de monitoreo de red eficiente como ManageEngine OpUtils, ya que gestionar estas subredes de forma manual es extremadamente lento e ineficiente. La herramienta de subredes IP de OpUtils permite a los administradores de red escanear la subred IP en busca de direcciones IP, calcular la subred IP y ayuda a crear subredes IP avanzadas.
OpUtils es un gestor de direcciones IP y puertos de switch. Ofrece la herramienta de subredes IP, que puede escanear, monitorear y gestionar múltiples subredes.
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