Introducción al routing

A partir de aqui nos adentramos en las configuraciones de los rourters, además de los conocimientos teóricos necesarios e imprescindibles para la aprobación del examen CCNA, es preciso conocer y tener las habilidades suficientes en lo que respecta a configurar y entender el funcionamiento de los dispositivos, para este caso los routers y más adelante nos enfocaremos en los switches. Para esto será necesario contar con un laboratorio con los dispositivos suficientes como para montar las topologías necesarias requeridas por Cisco para el CCNA. Seguramente usted no cuenta con un laboratorio personal, pero existen diferentes posibilidades accesibles y de bajo costo. 

Algunos alumnos cuentan con suerte al trabajar en una empresa con routers y poder “practicar” con ellos, pero lamentablemente son una minoría. Otros prefieren formar grupos de cinco o seis compañeros y comprar dispositivos descontinuados a un precio que puede ser relativamente bajo, tales como routers de la serie 2500 y switches 2900. Perfectamente operacionales para realizar los laboratorios del CCNA. También y como la mejor opción personal está la utilización de simuladores que resulta una elección por demás interesante.

Existen varios tipos de simuladores, pero todos con los inconvnientes de un software que simula un hardware de modo que no tratemos de buscarle peras  al olmo, los hay desde los más básicos para el CCNA  hasta los más específicos para CCNP y sus variantes. Muchos comandos responden o figuran en la ayuda pero aveces no se ejecutan, habrá que tener paciencia. Los simuladores mas comunes son:

•       Packet tracer (el simulador official de cisco)
•             GNS3 Graphic Network Simulator
•             Boson Router Simulator, etc.
•             Router Sim
•       Router Sim Network Visualizer

Personalmente les recomiendo el GNS3 ya que este último nos permite montar la imagen de IOS completa y pueden descargarlo de la página oficial de GNS3 http://www.gns3.net/download

Ejercicios con subredes

Antes de seguir adelante con el estudio del temario CCNA es importante que realice los siguientes ejercicios:

1.Su red utiliza la dirección IP 172.30.0.0/16. Inicialmente existen  25 subredes
Con un mínimo de 1000 hosts por subred. Se proyecta un crecimiento en los próximos años de un total de 55 subredes. ¿Qué mascara de subred se debera utilizar?

A. 255.255.240.0
B. 255.255.248.0
C. 255.255.252.0
D. 255.255.254.0
E. 255.255.255.0

2. Usted planea la migración de 100 ordenadores de IPX/SPX a TCP/IP y que puedan establecer conectividad con Internet. Su  ISP le ha asignado la dirección IP 192.168.16.0/24. Se requieren 10 Subredes con  10 hosts cada una. ¿Que mascara de subred debe utilizarse?

a. 255.255.255.224
b. 255.255.255.192
c. 255.255.255.240
d. 255.255.255.248

3.Una red esta dividida en 8 subredes de una clase B. ¿Que mascara de subred se deberá utilizar si se pretende tener 2500 host por subred

a.255.248.0.0
b.255.255.240.0
c.255.255.248.0
d.255.255.255.255
e.255.255.224.0
f.255.255.252.0
g.172.16.252.0

4. ¿Cuales de los siguientes  factores son mas importantes al momento de designar una dirección IP?

a. El npumero de hosts
b. El numero de servidores de dominio
c. El número de subredes
d. La localización de los Access points
e. La localización de los servidores de dominio

5. ¿cuales de las siguientes subredes no pertenece a la misma red si se ha utilizado la mascara de subred  255.255.224.0?

f.172.16.66.24
g.172.16.65.33
h.172.16.64.42
i.172.16.63.51

6. ¿Cuales de los siguientes son direccionamientos validos clase B?

a. 10011001.01111000.01101101.11111000
b. 01011001.11001010.11100001.01100111
c. 10111001.11001000.00110111.01001100
d. 11011001.01001010.01101001.00110011
e. 10011111.01001011.00111111.00101011

7. Convierta  191.168.10.11 a binario

a.10111001.10101000.00001010.00001011
b.11000001.10101100.00001110.00001011
c.10111111.10101000.00001010.00001011
d.10111111.10101001.00001010.00001011
e.01111111.10101000.00001011.00001011
f.10111111.10101001.00001010.00001011

8. Se tiene una dirección IP 172.17.111.0 mascara 255.255.254.0, ¿cuantas subredes y cuantos host  validos habrá por subred?

a. 126 subnets with each 512 hosts
b. 128 subnets with each 510 hosts
c. 126 subnets with each 510 hosts
d. 126 subnets with each 1022 hosts

9. Convierta  00001010.10101001.00001011.10001011 a decimal?

a. 192.169.13.159
b. 10.169.11.139
c. 10.169.11.141
d. 192.137.9.149

10. Usted esta  designando un direccionamiento IP para cuatro subredes con la red 10.1.1.0, se prevé un crecimiento de una red por año en los próximos cuatro años. ¿Cuál será la mascara que permita la mayor cantidad de host?

a. 255.0.0.0
b. 255.254.0.0
c. 255.240.0.0
d. 255.255.255.0

11. Direccion privada clase A:

a. 00001010.01111000.01101101.11111000
b. 00001011.11111010.11100001.01100111
c. 00101010.11001000.11110111.01001100
d. 00000010.01001010.01101001.11110011

12. A partir de la dirección IP 172.18.71.2   255.255.248.0, ¿cual es la dirección de subred y de broadcast a la que pertece el host?

a. network ID = 172.18.64.0, broadcast address is 172.18.80.255
b. network ID = 172.18.32.0, broadcast address is 172.18.71.255
c. network ID = 172.18.32.0, broadcast address is 172.18.80.255
d. network ID = 172.18.64.0, broadcast address is 172.18.71.255

13. Una red clase B será dividida en 20 subredes a las que se sumaran 30 más en los próximos años ¿que mascara se deberá utilizar para obtener un total de 800 host por subred?

a. 255.248.0.0
b. 255.255.252.0
c. 255.255.224.0
d. 255.255.248.0

14. Una red clase B será dividida en 20 subredes a las que se sumaran 4 más en los próximos años ¿que mascara se deberá utilizar para obtener un total de 2000 host por subred?

a. /19
b. /21
c. /22
d. /24

15. Cuales de las siguientes mascaras de red equivale a: /24

a. 255.0.0.0
b. 224.0.0.0
c. 255.255.0.0
d. 255.255.255.0

16. A partir de la dirección IP 192.168.85.129 255.255.255.192, ¿cual es la dirección de subred y de broadcast a la que pertece el host?

a. network ID = 192.168.85.128, broadcast address is 192.168.85.255
b. network ID = 192.168.84.0, broadcast address is 192.168.92.255
c. network ID = 192.168.85.129, broadcast address is 192.168.85.224
d. network ID = 192.168.85.128, broadcast address is 192.168.85.191

17. Una red clase C 192.168.1.0 255.255.255.252, esta dividida en subredes ¿cuantas subredes y cuantos host por subred tendra cada una?

a. 62 subnets with each 2 hosts
b. 126 subnets with each 4 hosts
c. 126 subnets with each 6 hosts
d. 30 subnets with each 6 hosts
e. 2 subnets with each 62 hosts

18. Usted tiene una IP 156.233.42.56 con una mascara de subred de 7 bits. ¿Cuántos host y cuantas subredes son posibles?

a.126 subnets and 510 hosts
b. 128 subnets and 512 hosts
c. 510 hosts and 126 subnets
d. 512 hosts and 128 subnets

19. Al momento de crear un direccionamiento IP que factores se deben tener en cuenta, elija los dos mejores.

a. Una subred por cada host
b. Un direccionamiento para cada subred
c. Un direccionamiento para cada para cada NIC
d. Un direccionamiento para la conexión WAN

20. Una red clase B será dividida en subredes. ¿Que mascara se deberá utilizar para obtener un total de 500 host por subred?

a. 255.255.224.0
b. 255.255.248.0
c. 255.255.128.0
d. 255.255.254.0

Creación de subredes (resumen)

Este resumen le ayudara a la hora del examen CCNA.

Paso 1
Piense en binarios.

Paso 2
Encuentre la mascara contando de izquierda a derecha los bits que tomara prestados del rango de host. Cada uno tendrá dos estados, un bit dos subredes, dos bits cuatro subredes, tres bits ocho subredes, y así sucesivamente.

Paso 3
Reste a 256 la suma de los bit que ha tomado en el paso anterior para obtener la primer subred valida que a su vez será el incremento.

Paso 4
Obtenga las direcciones IP de las subredes siguientes sumando a la primera subred el incremento para obtener la segunda, luego a la segunda más el  incremento para obtener la tercera y así hasta la última.

Paso 5
Identifique el rango de host y la correspondiente dirección de broadcast  de cada subred.

 RECUERDE:

Clase A:
Red.Host       Mascara de red
10.0.0.0        255.0.0.0

Clase B:
Red….Host    Mascara de red
172.16.0.0     255.255.0.0

Clase C:
Red…..Host   Mascara de red
192.168.0.0    255.255.255.0

La dirección de broadcast de una subred será la inmediatamente inferior a la subred siguiente.

Las diferentes clases de redes se pueden identificar fácilmente en números binarios observando el comienzo del primer octeto, puesto que:

   Las clases A comienzan con 00xxxxxx
   Las clases B comienzan con 10xxxxxx
   Las clases C comienzan con 11xxxxxx
   Las clases D comienzan con 111xxxxx
   Las clases E comienzan con 1111xxxx 

Proceso para crear subredes

La siguiente explicación lleva un proceso de ejercitación constante, tal como se mencinó en cápitulos anteriores, de nada servirá que se adquiera mucha habilidad en la configuración de router o switches si no se es capaz de direccionar correctamente una red.

En el examen de cerificación CCNA aparecen varias preguntas relacionadas directa o indirectamente relacionadas con el subneting.

Paso 1. Piense en binarios.

Paso 2. Encuentre la mascara adecuada para la cantidad de subredes que le soliciten, independientemente de la dirección IP, lo que nos importa es la clase de red.

Razone, red clase C, el primero octeto, el segundo y el tercero corresponden a la dirección de red por lo tanto trabaje con el cuarto octeto correspondiente a los host. De izquierda a derecha tome la cantidad de bits necesarios de la mascara para la cantidad de subredes que le solicitan:

Crear 10 subredes a partir de una clase C.

Mascara de red 255.255.255.0

          Porción de red           |  Porción de host

11111111.11111111.11111111.00000000

Según la fórmula 2^N  debemos tomar 4 bits de la porcion de host, por lo tanto:

Dos a la cuatro igual a 16.

2⁴=16

Recuerde que no siempre los bits son exactos, coloque en uno de los bots que resultaron de la operación anterior y súmelos, recuerde el valor de cada bit dentro del octeto: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1

11110000

128+64+32+16 = 240

La mascara de subred de clase C para obtner 10 subredes válidas es: 

Numero de subred	Valor del octeto	Valor decimal
0	00000000	0
1	00010000	16
2	00100000	32
3	00110000	48
4	01000000	64
5	01010000	80
6	01100000	96
7	01110000	112
8	10000000	128
9	10010000	144
10	10100000	160
11	10110000	176
12	11000000	192
13	11010000	208
14	11100000	224
15	11110000	240

El resultado indica las direcciones de subred obtenidas. El incremento constante en este caso será de 16.

Paso  3. Obtenga las direcciones IP de las subredes.

Dirección IP de la red cero: 192.168.1.0  255.255.255.0

Dirección IP de la 1º subred:  192.168.1.16  255.255.255.240
Dirección IP de la 2º subred:  192.168.1.32  255.255.255.240
Dirección IP de la 3º subred:  192.168.1.48  255.255.255.240
Dirección IP de la 4º subred:  192.168.1.64  255.255.255.240

…………………………………………………………………………………………

Dirección IP de la 13º subred:  192.168.1.208  255.255.255.240
Dirección IP de la 14º subred:  192.168.1.224  255.255.255.240
  

Otra forma de identificar las mascaras es sumar los bits en uno y  colocarlos detrás de la dirección IP separados por una barra:

Dirección IP de la red cero:     192.168.1.0/28
Dirección IP de la 1º subred:   192.168.1.16/28
Dirección IP de la 2º subred:   192.168.1.32/28
Dirección IP de la 3º subred:   192.168.1.48/28
Dirección IP de la 4º subred:   192.168.1.64/28 

...........................................................................................................................

Dirección IP de la 13º subred:  192.168.1.208/28 
Dirección IP de la 14º subred:  192.168.1.224/28

Paso 4- Identifique el rango de Host que integran las subredes.
Hasta ahora hemos trabajado con los bits del rango de red, es decir de izquierda a derecha en el octeto correspondiente, ahora lo haremos con los bits restantes del rango de host, es decir de derecha a izquierda. 

Tomemos como ejemplo la subred 196.168.1.16/28 y apliquemos la formula 2^N-2, nos han quedado 4 bits libres por lo tanto: 2⁴-2=16-2=14     Estas subredes tendrán 14 host validos utilizables cada una.

En el caso de los host, se descartan la primera y ultima direccion puesto que son la direccion de red y la de broadcast respectivamente.

 

Número       Valor                Valor
de Host       del octeto         decimal

                 00010000         subred
1               00010001         17
2               00010010         18
3               00010011         19
4               00010100         20
5               00010101         21
6               00010110         22
7               00010111         23
8               00011000         24
9               00011001         25
10             00011010         26
11             00011011         27
12             00011100         28
13             00011101         29
14             00011110         30
15             00011111         broadcast

El Rango de Host valido para la subred 192.168.1.16/28 será:
192.168.1.17 al 30

El mismo procedimiento se lleva a cabo con el resto de las subredes:

Nº de                               Rango de host
subred                              validos                   Broadcast    
                            
192.168.1.16                    17 al 30                           31
192.168.1.32                    33 al 62                           63
192.168.1.64                    65 al 78                           79
192.168.1.80                    81 al 94                           95
192.168.1.96                    97 al 110                         111
……………….                  …………….                    ……..
192.169.1.224                  225 al 238                       239

La dirección de broadcast de una subred será la inmediatamente inferior a la subred siguiente.

*En la versión anterior de la curricula de cisco se hacia referencia a restar 2 a la cantidad de redes obtenidas, actualmente eso esta en desuso, solo se aplica al calculo de los host*

Subneting

Los siguentes conceptos son FUNDAMENTALES para el examen CCNA

Las redes se pueden dividir en segmentos  más pequeños (sub redes) para el mayor aprovechamiento de las mismas, además de contar con esta flexibilidad, la división en subredes permite que el administrador de la red brinde contención de broadcast y seguridad de bajo nivel en la LAN. La división en subredes, además, ofrece seguridad ya que el acceso a las otras subredes está disponible solamente a través de los servicios de un Router. Las clases de direcciones IP disponen de 256 a 16,8 millones de Hosts según su clase.

El proceso de creación de subredes comienza pidiendo “prestado” al rango de host la cantidad de bits necesaria para la cantidad subredes requeridas. Se debe tener especial cuidado en esta acción de pedir ya que deben quedar como mínimo dos bits del rango de host. La máxima cantidad de bits disponibles para este propósito en una clase A es de 22, en una clase B es de 14 y en una clase C es de 6.

El número de subredes que se pueden usar es igual a: 2 elevado a la potencia del número de bits asignados a subred. 
                                         2^N=Numero de subredes

Donde N es la cantidad de bits tomados al rango de host

Por lo tanto si se quieren crear 8 subredes, es decir cumpliendo la formula 2^N tendrá que tomar del rango de host 3 bits:

2³=8

*Observe que no siempre el resultado es exacto,
en el caso que se pidan 5 subredes se obtendrán 6, debido a la portencia de 2 no es posible obtener siempre valores exactos.

Dirección de broadcast

Existe un direccionamiento particular cuando los bits están todos en UNOS llamada dirección de broadcast, o de difusión. Este direccionamiento particular no debe utilizarse para identificar a los host. Una cantidad excesiva de estas difusiones provocara una tormenta de broadcast que hará ineficiente el uso de la red, consumiendo gran cantidad de ancho de banda y haciendo que los host utilicen demasiados recursos de hardware al estar “obligados” a leer esos paquetes ya que están dirigidos a todos los host que integran ese Dominio de Broadcast.

Más sobre IPv6

Si bien la siguiente informacion no es temario del examen CCNA servira para aclarar algunas dudas de varios lectores del blog.

Para identificar a un host como perteneciente a una red dada, IPv6 ha sustituido el método de las  máscaras de red por el de los Identificadores, de tal forma que el RFC 1884 define la identificación  completa de un host en una red como:

[suscriber prefix][subnet ID][interface ID]

Donde el ID de interfaz se construye mediante los 48 bits que ididentifican la tarjeta de red del host (dirección física), con lo que se unen de forma efectiva ambos tipos de direcciones, física y lógica, cosa posible siempre que la tarjeta de red cumpla las especificaciones IEEE-802. Es por esto que se dice que IPv6 identifica directamente a los nodos e interfaces.

En cuanto a los datagramas IP, se han añadido nuevos campos a la cabecera, y se han eliminado otros. Además, se han implementado las denominadas extensiones de cabecera, que se incluyen en el campo “Next Header”, y que aportarán información adicional sobre el enrutamiento, la encapsulación, la autenticación, etc.).

También se elimina el checksum (suma de comprobación de errores), y se permite el uso de datagramas de tamaños excepcionalmente grandes, conocidos como jumbograms, para su uso en aplicaciones de supercomputadores.

IPv6 no usará la fragmentación de paquetes en los routers, estando estos limitados al manejo de paquetes de 576 bytes como máximo. Si un paquete es mayor que este límite será rechazado por el router, quedando bajo la responsabilidad del host emisor el fragmentarlo de forma adecuada para su transmisión.

Para compatibilizar IP v6 con IP v4, se añaden a la IP v4 80 bits 0 y 16 bits 1 al inicio de la IP v6, quedando los últimos 32 bits como antes y no existe el concepto de subred tal como se expresa en su anterior versión:

(IP v4) 205.2.30.4 <---> 0:0:0:0:0:FFFF.205.2.30.4 (IP v6).

Comparación entre el direccionamiento IPv4 e IPv6

Cuando se adoptó TCP/IP en los años 80, la Versión 4 del IP (IPv4) ofrecía una estrategia de direccionamiento que, aunque resultó escalable durante algún tiempo, produjo una asignación poco eficiente de las direccione.

A mediados de los años 90 se comenzaron a detectar las siguientes dificultades sobre IPv4

• Agotamiento de las restantes direcciones de red IPv4 no asignadas. En ese entonces, el espacio de Clase B estaba a punto de agotarse.
• Se produjo un gran y rápido aumento en el tamaño de las tablas de enrutamiento de Internet a medida que las redes Clase C se conectaban en línea. La inundación resultante de nueva información en la red amenazaba la capacidad de los Routers de Internet para ejercer una efectiva administración.

Durante las últimas dos décadas, se desarrollaron numerosas extensiones al IPv4. Estas extensiones se diseñaron específicamente para mejorar la eficiencia con la cual es posible utilizar un espacio de direccionamiento de 32 bits como VLSM y CIDR.

Mientras tanto, se ha definido y desarrollado una versión más extensible y escalable del IP, la Versión 6 del IP (IPv6). IPv6 utiliza 128 bits en lugar de los 32 bits que en la actualidad utiliza el IPv4. IPv6 utiliza números hexadecimales para representar los 128 bits. IPv6 proporciona 640 sextillones de direcciones. Esta versión del IP proporciona un número de direcciones suficientes para futuras necesidades de comunicación.

Las direcciones IPv6 miden 128 bits y son identificadores de interfaces individuales y conjuntos de interfaces. Las direcciones IPv6 se asignan a interfaces, no a nodos. Como cada interfaz pertenece a un solo nodo, cualquiera de las direcciones unicast asignada a las interfaces del nodo se pueden usar como identificadores del nodo. Las direcciones IPv6 se escriben en hexadecimal, separados por dos puntos. Los campos IPv6 tienen una longitud de 16 bits.Dirección IPv6:

24ae:0002:f2f3:b542:0001:5687:a2ff:6184

Para que las direcciones sean más fáciles de leer, es posible omitir los ceros iniciales de cada campo.

El campo: 0002: se escribe :2: el campo: 0001: se escribe :1:

24ae:2:f2f3:b542:1:5687:a2ff:6184

Direccionamiento IP

Para que dos dispositivos se comuniquen entre si, es necesario poder identificarlos claramente. Una dirección IP es una secuencia de unos y ceros de 32 bits. Para hacer más comprensible el direccionamiento una dirección IP aparece escrita en forma de cuatro números decimales separados por puntos. La notación decimal punteada es un método más sencillo de comprender que el método binario de unos y ceros. Esta notación decimal punteada también evita que se produzca una gran cantidad de errores por transposición, que sí se produciría si sólo se utilizaran números binarios. El uso de decimales separados por puntos permite una mejor comprensión de los patrones numéricos.

Una dirección IP consta de dos partes. Una parte identifica la red donde se conecta el sistema y la segunda identifica el sistema en particular de esa red. Este tipo de dirección recibe el nombre de dirección jerárquica porque contiene diferentes niveles. Una dirección IP combina estos dos identificadores en un solo número. Este número debe ser un número exclusivo, porque las direcciones repetidas harían imposible el enrutamiento. La primera parte identifica la dirección de la red del sistema. La segunda parte, la parte del host, identifica qué máquina en particular de la red.

Las direcciones IP se dividen en clases para definir las redes de tamaño pequeño, mediano y grande: 

• Las direcciones Clase A se asignan a las redes de mayor tamaño. 
• Las direcciones Clase B se utilizan para las redes de tamaño medio 
• Las de Clase C para redes pequeñas. 

Dentro de cara rango existen direcciones llamadas privadas para uso interno que no veremos en INTERNET. Las direcciones de clase D son de uso multicast y las de clase E, experimentales.

Clases de direccionamiento IP.

Direccionamiento Clase A:
Rango de direcciones IP 1.0.0.0 a 127.0.0.0
Mascara de red 255.0.0.0
Direcciones privadas 10.0.0.0 a 10.255.255.255

Direccionamiento Clase B:

Rango de direcciones IP: 128.0.0.0 a 191.255.0.0
Mascara de red: 255.255.0.0
Direcciones privadas 172.16.0.0 a 172.31.255.255

Direccionamiento Clase C:
Rango de direcciones IP: 192.0.0.0 a 223.255.255.0
Mascara de red: 255.255.255.0
Direcciones privadas 192.168.0.0 a 192.168.255.255

Direccionamiento Clase D:
Rango de direcciones IP: 224.0.0.0 a 239.255.255.255
Uso multicast o multidifución

Direccionamiento Clase E:
Rango de direcciones IP: 240.0.0.0 a 247.255.255.255
Uso experimental o científico

* La dirección 127.0.0.0  es llamada Dirección de loop back o interfaz virtual y esta reservada para identificar a la interfaz local.