Una subred o subred es una subdivisión lógica de una red IP . [1] : 1,16 La práctica de dividir una red en dos o más redes se denomina división en subredes .
Los equipos que pertenecen a la misma subred se direccionan con un grupo de bits más significativo idéntico en sus direcciones IP . Esto da como resultado la división lógica de una dirección IP en dos campos: el número de red o prefijo de enrutamiento y el campo restante o identificador de host . El resto del campo es un identificador para un host o interfaz de red específicos .
El prefijo de enrutamiento puede expresarse en notación Classless Inter-Domain Routing (CIDR) escrito como la primera dirección de una red, seguida de un carácter de barra ( / ) y terminando con la longitud de bits del prefijo. Por ejemplo, 198.51.100.0 / 24 es el prefijo de la red del Protocolo de Internet versión 4 que comienza en la dirección dada, tiene 24 bits asignados para el prefijo de red y los 8 bits restantes reservados para el direccionamiento del host. Las direcciones en el rango 198.51.100.0 a 198.51.100.255 pertenecen a esta red. La especificación de dirección IPv6 2001: db8 :: / 32 es un bloque de direcciones grande con 2 96 direcciones, con un prefijo de enrutamiento de 32 bits.
Para IPv4, una red también puede caracterizarse por su máscara de subred o máscara de red , que es la máscara de bits que cuando se aplica mediante una operación AND bit a bit a cualquier dirección IP en la red, produce el prefijo de enrutamiento. Las máscaras de subred también se expresan en notación decimal con puntos como una dirección. Por ejemplo, 255.255.255.0 es la máscara de subred para el prefijo 198.51.100.0 / 24 .
El tráfico se intercambia entre subredes a través de enrutadores cuando los prefijos de enrutamiento de la dirección de origen y la dirección de destino difieren. Un enrutador sirve como límite lógico o físico entre las subredes.
Los beneficios de dividir en subredes una red existente varían con cada escenario de implementación. En la arquitectura de asignación de direcciones de Internet que usa CIDR y en grandes organizaciones, es necesario asignar el espacio de direcciones de manera eficiente. La división en subredes también puede mejorar la eficiencia del enrutamiento o tener ventajas en la administración de redes cuando las subredes están controladas administrativamente por diferentes entidades en una organización más grande. Las subredes se pueden organizar de forma lógica en una arquitectura jerárquica, dividiendo el espacio de direcciones de red de una organización en una estructura de enrutamiento en forma de árbol u otras estructuras como mallas.
Direccionamiento y enrutamiento de red
Las computadoras que participan en una red como Internet tienen cada una al menos una dirección de red . Por lo general, esta dirección es única para cada dispositivo y puede configurarse automáticamente con el Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) mediante un servidor de red, manualmente por un administrador o automáticamente mediante la configuración automática de direcciones sin estado .
Una dirección cumple las funciones de identificar el host y ubicarlo en la red. La arquitectura de direccionamiento de red más común es el Protocolo de Internet versión 4 (IPv4), pero su sucesor, IPv6 , se ha implementado cada vez más desde aproximadamente 2006. Una dirección IPv4 consta de 32 bits. Una dirección IPv6 consta de 128 bits. En ambos sistemas, una dirección IP se divide en dos partes lógicas, el prefijo de red y el identificador de host . Todos los hosts de una subred tienen el mismo prefijo de red. Este prefijo ocupa los bits más significativos de la dirección. La cantidad de bits asignados dentro de una red al prefijo puede variar entre subredes, según la arquitectura de la red. El identificador de host es una identificación local única y es un número de host en la red local o un identificador de interfaz.
Esta estructura de direccionamiento permite el enrutamiento selectivo de paquetes IP a través de múltiples redes a través de computadoras de puerta de enlace especiales, llamadas enrutadores , a un host de destino si los prefijos de red de los hosts de origen y destino difieren, o se envían directamente a un host de destino en la red local si son diferentes. lo mismo. Los enrutadores constituyen fronteras lógicas o físicas entre las subredes y administran el tráfico entre ellas. Cada subred es servida por un enrutador predeterminado designado, pero puede constar internamente de múltiples segmentos físicos de Ethernet interconectados por conmutadores de red .
El prefijo de enrutamiento de una dirección se identifica mediante la máscara de subred , escrita en la misma forma que se usa para las direcciones IP. Por ejemplo, la máscara de subred para un prefijo de enrutamiento que se compone de los 24 bits más significativos de una dirección IPv4 se escribe como 255.255.255.0 .
La forma estándar moderna de especificación del prefijo de red es la notación CIDR, que se utiliza tanto para IPv4 como para IPv6. Cuenta el número de bits en el prefijo y agrega ese número a la dirección después de un separador de caracteres de barra (/). Esta notación se introdujo con Classless Inter-Domain Routing (CIDR). [2] En IPv6, esta es la única forma basada en estándares para indicar prefijos de red o de enrutamiento.
Por ejemplo, la red IPv4 192.0.2.0 con la máscara de subred 255.255.255.0 se escribe 192.0.2.0 / 24 , y la notación IPv6 2001: db8 :: / 32 designa la dirección 2001: db8 :: y su prefijo de red que consta de los 32 bits más significativos.
En redes con clase en IPv4, antes de la introducción de CIDR, el prefijo de red podía obtenerse directamente de la dirección IP, en función de su secuencia de bits de orden más alto. Esto determinaba la clase (A, B, C) de la dirección y, por tanto, la máscara de subred. Sin embargo, desde la introducción de CIDR, la asignación de una dirección IP a una interfaz de red requiere dos parámetros, la dirección y una máscara de subred.
Dada una dirección de origen IPv4, su máscara de subred asociada y la dirección de destino, un enrutador puede determinar si el destino está en una red conectada localmente o en una red remota. La máscara de subred del destino no es necesaria y, por lo general, el enrutador no la conoce. [3] Para IPv6, sin embargo, la determinación en el enlace es diferente en detalle y requiere el Protocolo de descubrimiento de vecinos (NDP). [4] [5] La asignación de direcciones IPv6 a una interfaz no conlleva ningún requisito de un prefijo en el enlace coincidente y viceversa, con la excepción de las direcciones locales de enlace .
Dado que cada subred conectada localmente debe estar representada por una entrada separada en las tablas de enrutamiento de cada enrutador conectado, la división en subredes aumenta la complejidad del enrutamiento. Sin embargo, mediante un diseño cuidadoso de la red, las rutas a colecciones de subredes más distantes dentro de las ramas de una jerarquía de árbol pueden agregarse en una superred y representarse mediante rutas únicas.
Protocolo de Internet versión 4
Determinar el prefijo de red
Una máscara de subred IPv4 consta de 32 bits; es una secuencia de unos ( 1 ) seguida de un bloque de ceros ( 0 ). Los unos indican bits en la dirección utilizada para el prefijo de red y el bloque final de ceros designa esa parte como el identificador de host.
El siguiente ejemplo muestra la separación del prefijo de red y el identificador de host de una dirección ( 192.0.2.130 ) y su máscara de subred / 24 asociada ( 255.255.255.0 ). La operación se visualiza en una tabla utilizando formatos de direcciones binarios .
Forma binaria | Notación decimal de puntos | |
---|---|---|
dirección IP | 11000000.00000000.00000010.10000010 | 192.0.2.130 |
Máscara de subred | 11111111.11111111.11111111.00000000 | 255.255.255.0 |
Prefijo de red | 11000000.00000000.00000010.00000000 | 192.0.2.0 |
Identificador de host | 00000000.00000000.00000000.10000010 | 0.0.0.130 |
El resultado de la operación AND bit a bit de la dirección IP y la máscara de subred es el prefijo de red 192.0.2.0 . La parte del host, que es 130 , se deriva de la operación AND bit a bit de la dirección y el complemento a uno de la máscara de subred.
División en subredes
La división en subredes es el proceso de designar algunos bits de orden superior de la parte del host como parte del prefijo de red y ajustar la máscara de subred de manera apropiada. Esto divide una red en subredes más pequeñas. El siguiente diagrama modifica el ejemplo anterior moviendo 2 bits de la parte del host al prefijo de red para formar cuatro subredes más pequeñas cada una cuarta parte del tamaño anterior.
Forma binaria | Notación decimal de puntos | |
---|---|---|
dirección IP | 11000000.00000000.00000010.10000010 | 192.0.2.130 |
Máscara de subred | 11111111.11111111.11111111.11000000 | 255.255.255.192 |
Prefijo de red | 11000000.00000000.00000010.10000000 | 192.0.2.128 |
Parte del anfitrión | 00000000.00000000.00000000.00000010 | 0.0.0.2 |
Direcciones y subredes especiales
IPv4 utiliza formatos de dirección especialmente designados para facilitar el reconocimiento de la funcionalidad de dirección especial. La primera y la última subredes obtenidas al dividir en subredes una red más grande han tenido tradicionalmente una designación especial y, desde el principio, implicaciones de uso especiales. [6] Además, IPv4 utiliza la dirección de host de todos los unos , es decir, la última dirección dentro de una red, para la transmisión de difusión a todos los hosts en el enlace.
La primera subred obtenida al dividir en subredes una red más grande tiene todos los bits del grupo de bits de subred establecidos en cero (0). Por tanto, se denomina subred cero . [7] La última subred obtenida al dividir en subredes una red más grande tiene todos los bits del grupo de bits de subred establecidos en uno (1). Por lo tanto, se denomina subred de todos unos . [8]
El IETF originalmente desaconsejó el uso de producción de estas dos subredes. Cuando la longitud del prefijo no está disponible, la red más grande y la primera subred tienen la misma dirección, lo que puede generar confusión. Una confusión similar es la posible dirección de transmisión al final de la última subred. Por lo tanto, se recomendó reservar los valores de subred que constan de todos ceros y todos en la Internet pública, [9] reduciendo el número de subredes disponibles en dos para cada división en subredes. Esta ineficiencia se eliminó y la práctica se declaró obsoleta en 1995 y solo es relevante cuando se trata de equipos heredados. [10]
Aunque los valores de host todos ceros y todos unos están reservados para la dirección de red de la subred y su dirección de transmisión , respectivamente, en los sistemas que usan CIDR todas las subredes están disponibles en una red subdividida. Por ejemplo, una red / 24 se puede dividir en dieciséis redes / 28 utilizables . Cada dirección de transmisión, es decir, * .15 , * .31 ,…, * .255 , reduce solo el número de hosts en cada subred.
Recuento de hosts de subred
El número de subredes disponibles y el número de posibles hosts en una red se pueden calcular fácilmente. Por ejemplo, la red 192.168.5.0 / 24 se puede subdividir en las siguientes cuatro subredes / 26 . Los dos bits de dirección resaltados pasan a formar parte del número de red en este proceso.
La red | Red (binaria) | Dirección de Difusión |
---|---|---|
192.168.5.0/26 | 11000000.10101000.00000101.00000000 | 192.168.5.63 |
192.168.5.64/26 | 11000000.10101000.00000101.01000000 | 192.168.5.127 |
192.168.5.128/26 | 11000000.10101000.00000101.10000000 | 192.168.5.191 |
192.168.5.192/26 | 11000000.10101000.00000101.11000000 | 192.168.5.255 |
Los bits restantes después de los bits de subred se utilizan para direccionar hosts dentro de la subred. En el ejemplo anterior, la máscara de subred consta de 26 bits, por lo que es 255.255.255.192, dejando 6 bits para el identificador de host. Esto permite 62 combinaciones de host (2 6 −2).
En general, el número de hosts disponibles en una subred es 2 h −2, donde h es el número de bits utilizados para la parte de host de la dirección. El número de subredes disponibles es 2 n , donde n es el número de bits utilizados para la parte de red de la dirección.
Hay una excepción a esta regla para las máscaras de subred de 31 bits, [11] lo que significa que el identificador de host tiene solo un bit de longitud para dos direcciones permitidas. En tales redes, generalmente enlaces punto a punto , solo se pueden conectar dos hosts (los puntos finales) y no es necesaria una especificación de las direcciones de red y transmisión.
Protocolo de Internet versión 6
El diseño del espacio de direcciones IPv6 difiere significativamente de IPv4. La razón principal para dividir en subredes en IPv4 es mejorar la eficiencia en la utilización del espacio de direcciones relativamente pequeño disponible, particularmente para las empresas. No existen tales limitaciones en IPv6, ya que el gran espacio de direcciones disponible, incluso para los usuarios finales, no es un factor limitante.
Al igual que en IPv4, la división en subredes en IPv6 se basa en los conceptos de enmascaramiento de subred de longitud variable (VLSM) y la metodología de enrutamiento entre dominios sin clases . Se utiliza para enrutar el tráfico entre los espacios de asignación global y dentro de las redes de los clientes entre las subredes e Internet en general.
Una subred compatible con IPv6 siempre usa direcciones con 64 bits en el identificador de host. [12] Dado el tamaño de la dirección de 128 bits, tiene un prefijo de enrutamiento / 64. Aunque es técnicamente posible utilizar subredes más pequeñas, [13] no son prácticas para redes de área local basadas en tecnología Ethernet, porque se requieren 64 bits para la autoconfiguración de direcciones sin estado . [14] El Grupo de trabajo de ingeniería de Internet recomienda el uso de subredes / 127 para enlaces punto a punto, que solo tienen dos hosts. [15] [16]
IPv6 no implementa formatos de dirección especiales para el tráfico de transmisión o números de red, [17] y, por lo tanto, todas las direcciones en una subred son aceptables para el direccionamiento de host. La dirección de todos ceros está reservada como la dirección anycast del enrutador de subred. [18]
En el pasado, la asignación recomendada para un sitio de cliente IPv6 era un espacio de direcciones con un prefijo de 48 bits ( / 48 ). [19] Sin embargo, esta recomendación se revisó para fomentar bloques más pequeños, por ejemplo, utilizando prefijos de 56 bits. [20] Otro tamaño de asignación común para redes de clientes residenciales tiene un prefijo de 64 bits.
Ver también
- Sistema autónomo (Internet)
Referencias
- ^ Jeffrey Mogul; Jon Postel (agosto de 1985). Procedimiento de división en subredes estándar de Internet . IETF . doi : 10.17487 / RFC0950 . RFC 950 . Actualizado por RFC 6918.
- ^ V. Fuller; T. Li (agosto de 2006). Enrutamiento entre dominios sin clases (CIDR): el plan de agregación y asignación de direcciones de Internet . Grupo de trabajo en red. doi : 10.17487 / RFC4632 . RFC 4632 .
- ^ R. Braden, ed. (Octubre de 1989). Requisitos para hosts de Internet: capas de comunicación . Grupo de trabajo en red IETF . segundo. 3.3.1. doi : 10.17487 / RFC1122 . RFC 1122 . Actualizado por RFC 1349, RFC 4379, RFC 5884, RFC 6093, RFC 6298, RFC 6633, RFC 6864, RFC 8029.
- ^ T. Narten; E. Nordmark; W. Simpson; H. Soliman (septiembre de 2007). Vecino Discovery para IP versión 6 (IPv6) . Grupo de trabajo en red. doi : 10.17487 / RFC4861 . RFC 4861 .
- ^ H. Singh; W. Beebee; E. Nordmark (julio de 2010). Modelo de subred IPv6: la relación entre enlaces y prefijos de subred . IETF . doi : 10.17487 / RFC5942 . RFC 5942 .
- ^ "ID de documento 13711 - Subred cero y la subred de todos" . Cisco Systems . 2005-08-10 . Consultado el 25 de abril de 2010 .
Tradicionalmente, se recomendaba enfáticamente que la subred cero y la subred de todos unos no se usaran para el direccionamiento. [...] Hoy en día, el uso de la subred cero y la subred de todos unos es generalmente aceptado y la mayoría de los proveedores admiten su uso.
- ^ "ID de documento 13711 - Subred cero y la subred de todos" . Cisco Systems . 2005-08-10 . Consultado el 23 de abril de 2010 .
la primera [...] subred, [...] conocida como subred cero
- ^ "ID de documento 13711 - Subred cero y la subred de todos" . Cisco Systems . 2005-08-10 . Consultado el 23 de abril de 2010 .
[...] la última subred [...], conocida como [...] la subred de todos unos
- ^ Jeffrey Mogul; Jon Postel (agosto de 1985). Procedimiento de división en subredes estándar de Internet . IETF . pag. 6. doi : 10.17487 / RFC0950 . RFC 950 .
Es útil preservar y ampliar la interpretación de estas direcciones especiales en redes en subredes. Esto significa que los valores de todos los ceros y todos los del campo de subred no deben asignarse a subredes reales (físicas).
- ^ Troy Pummill; Bill Manning (diciembre de 1995). Tabla de subred de longitud variable para IPv4 . IETF . doi : 10.17487 / RFC1878 . RFC 1878 .
¡Esta práctica es obsoleta! El software moderno podrá utilizar todas las redes definibles.
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Para todas las direcciones de unidifusión, excepto aquellas que comienzan con el valor binario 000, se requiere que las ID de interfaz tengan una longitud de 64 bits y se construyan en formato EUI-64 modificado.
(Actualizado por RFC 5952, RFC 6052, RFC 7136, RFC 7346, RFC 7371, RFC 8064.) - ^ S. Thomson; T. Narten; T. Jinmei (septiembre de 2007). Autoconfiguración de direcciones sin estado IPv6 - sección 5.5.3. (D) Procesamiento de anuncios de enrutadores . IETF . segundo. 5.5.3. doi : 10.17487 / RFC4862 . RFC 4862 .
Es responsabilidad del administrador del sistema asegurarse de que la longitud de los prefijos contenidos en los anuncios de enrutador sea coherente con la longitud de los identificadores de interfaz para ese tipo de enlace. [...] una implementación no debe asumir una constante particular. Más bien, debería esperar cualquier longitud de identificadores de interfaz.
(Actualizado por RFC 7527.) - ^ M. Crawford (diciembre de 1998). Transmisión de paquetes IPv6 a través de redes Ethernet - sección 4 Autoconfiguración sin estado . IETF . segundo. 4. doi : 10.17487 / RFC2464 . RFC 2464 .
El identificador de interfaz [AARCH] para una interfaz Ethernet se basa en el identificador EUI-64 [EUI64] derivado de la dirección IEEE 802 de 48 bits incorporada en la interfaz. [...] Un prefijo de dirección IPv6 utilizado para la configuración automática sin estado [ACONF] de una interfaz Ethernet debe tener una longitud de 64 bits.
(Actualizado por RFC 6085, RFC 8064.) - ^ M. Kohno; B. Nitzan; R. Bush; Y. Matsuzaki; L. Colitti; T. Narten (abril de 2011). Uso de prefijos IPv6 de 127 bits en enlaces entre enrutadores . IETF . doi : 10.17487 / RFC6164 . RFC 6164 .
En enlaces punto a punto entre enrutadores, es útil, por razones de seguridad y otras, usar prefijos IPv6 de 127 bits.
- ^ W. George (febrero de 2012). RFC 3627 al estado histórico . IETF . doi : 10.17487 / RFC6547 . RFC 6547 .
Este documento mueve "Uso de la longitud del prefijo / 127 entre enrutadores considerados nocivos" (RFC 3627) al estado histórico para reflejar la guía actualizada contenida en "Uso de prefijos IPv6 de 127 bits en enlaces entre enrutadores" (RFC 6164).
- ^ R. Hinden; S. Deering (febrero de 2006). Arquitectura de direccionamiento IP versión 6: sección 2 Direccionamiento IPv6 . IETF . segundo. 2. doi : 10.17487 / RFC4291 . RFC 4291 .
No hay direcciones de difusión en IPv6, su función es reemplazada por direcciones de multidifusión. [...] En IPv6, todos los ceros y todos los unos son valores legales para cualquier campo, a menos que se excluyan específicamente.
- ^ R. Hinden; S. Deering (febrero de 2006). Arquitectura de direccionamiento IP versión 6: sección 2.6.1 Dirección Anycast requerida . IETF . segundo. 2.6.1. doi : 10.17487 / RFC4291 . RFC 4291 .
Esta dirección anycast es sintácticamente la misma que una dirección unicast para una interfaz en el enlace con el identificador de interfaz establecido en cero.
- ^ "Planes de direccionamiento IPv6" . Wiki de ARIN IPv6 . Consultado el 25 de abril de 2010 .
Todos los clientes obtienen una / 48 a menos que puedan demostrar que necesitan más de 65k subredes. [...] Si tiene muchos clientes consumidores, es posible que desee asignar / 56s a sitios de residencia privada.
- ^ T. Narten; G. Huston; L. Roberts (marzo de 2011). Asignación de direcciones IPv6 a sitios finales . IETF . doi : 10.17487 / RFC6177 . ISSN 2070-1721 . BCP 157. RFC 6177 .
APNIC, ARIN y RIPE han revisado la política de asignación de sitios finales para fomentar la asignación de bloques más pequeños (es decir, / 56) a los sitios finales.
Otras lecturas
- Requisitos para enrutadores IPv4 . doi : 10.17487 / RFC1812 . RFC 1812 .
- Utilidad de subredes de redes de Internet . doi : 10.17487 / RFC0917 . RFC 917 .
- Codificaciones DNS de nombres de red y otros tipos . doi : 10.17487 / RFC1101 . RFC 1101 .
- En blanco, Andrew G. (2006). Fundamentos de TCP / IP . Wiley. ISBN 9780782151138.
- Lammle, Todd (2005). Guía de estudio de CCNA Cisco Certified Network Associate 5.ª edición . San Francisco, Londres: Sybex.
- Groth, David; Skandier, Toby (2005). Red + Guía de estudio (4ª ed.). San Francisco, Londres: Wiley.
enlaces externos
- Direccionamiento IP de Cisco y división en subredes para nuevos usuarios
- Trabajando en subredes en Curlie
- Gráfico de referencia rápida de Netmask