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.

Sistema hexadecimal

Los números hexadecimales se basan en potencias de 16, utilizando símbolos alfanuméricos,  la siguiente tabla le ayudara a convertir números hexadecimales en binarios o en decimales:

NUMERO DECIMAL	NUMERO HEXADECIMAL	NUMERO BINARIO
0 1	0 1	0000 0001
2	2	0010
3	3	0011
4	4	0100
5	5	0101
6	6	0110
7	7	0111
8	8	1000
9	9	1001
10	A	1010
11	B	1011
12	C	1100
13	D	1101
14	E	1110
15	F	1111

Siguiendo el ejemplo anterior el número 195 es igual al número binario:11000011

• Primero: divida este octeto en dos grupos de cuatro, 1100   0011.
• Busque el valor correspondiente en la tabla de estos dos grupos de bits.
• Al numero binario 1100 le corresponde el numero hexadecimal C.
• Al numero binario 0011 le corresponde el  numero hexadecimal 3.
• Por lo tanto 195 es igual a 11000011 en binario y al C3 en hexadecimal. 
• Para que no existan confusiones los números hexadecimales se identifican  con un 0x adelante, en este caso 0xC3.
• El proceso inverso seria si tenemos el numero hexadecimal 0xAE donde
• A es igual a 1010
• E es igual a 1110
• Por lo tanto 0xAE es igual el numero binario 10101110 si convertimos este número a decimal.

2⁷+0+2⁵+0+2³+2²+2¹+0 = 174

Existen varias técnicas para hacer conversiones de un sistema numérico a otro, un matemático, un físico o un informático podrían utilizar diferentes métodos de conversión con iguales resultados. El estudiante podrá utilizar el método que crea más conveniente según su propio criterio.