PDF de programación - Direccionamiento IP (2ª parte)

Direccionamiento IP

(2ª parte)

Daniel Morató

Departamento de Automática y Computación

Area de Ingeniería Telemática
Universidad Pública de Navarra

[email protected]

Laboratorio de Programación de Redes

http://www.tlm.unavarra.es/asignaturas/lpr

Esquemas de direccionamiento IP
• Vamos a ver desde una perspectiva histórica cómo
ha evolucionado la forma de crear redes y
subredes IP

• Veremos:

– Direccionamiento Classful
– Subnetting
– VLSM (Variable Length Subnet Masks)
– Supernetting
– CIDR (Classless InterDomain Routing)

Hoy

• Hay que tener claro que la técnica actual empleada
es CIDR pero resultará útil entender los conceptos
uno a uno como se fueron creando

20 Oct

Direccionamiento IP

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1

Subnetting

• El esquema Classful ocasionaba ciertos problemas prácticos:

– Las redes pueden llegar a ser muy grandes
– Una red de clase A contiene direcciones para millones de hosts pero es difícil

que una tecnología de LAN soporte esa cifra de máquinas conectadas

– Podemos necesitar conectar dentro de la red con otro tipo de tecnología que

nos permita llegar mayores distancias

– Puede que el tráfico de broadcast a nivel de enlace sea demasiado abundante

y queramos reducir el tamaño de la red

LAN

LAN

LAN

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Direccionamiento IP

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Subnetting

• Empezó como una solución interna practicada por algunas

redes muy grandes hasta que se estandarizó

• También llamado FLSM (Fixed Length Subnet Masks)
• Desde el exterior es como si la LAN no hubiera cambiado
• En el interior se divide la LAN en LANs más pequeñas

interconectadas por routers

20 Oct

Direccionamiento IP

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2

Subnetting

• Empezó como una solución interna practicada por algunas

redes muy grandes hasta que se estandarizó

• Tambien llamado FLSM (Fixed Length Subnet Masks)
• Desde el exterior es como si la LAN no hubiera cambiado
• En el interior se divide la LAN en LANs más pequeñas

interconectadas por routers...

Subred

Subred

Subred

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Direccionamiento IP

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Subnetting

• Generalmente se aplicó en redes de clase B porque:

- Redes de clase A hay muy pocas
- Las de clase C son muy pequeñas (solo 254 hosts)

• Lo que se hace es dividir la parte del HostID en dos...

bit 0

10

Network ID

Subnetwork ID

Host ID

Host ID

Extended Network ID

bit 31

- A la primera parte se le llama el Subnetwork ID e identifica a la Subred dentro de la Red
- La segunda parte es el Host ID e identifica al host dentro de la Subred
- A la concatenación del Network ID y el Subnetwork ID se le llamó el Extended Network ID

Subred

Subred

Subred

20 Oct

Direccionamiento IP

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3

Subnetting

bit 0

10

Network ID

Subnetwork ID

Host ID

Host ID

Extended Network ID

bit 31

• El Subnetwork ID puede tener cualquier número de bits entre 2 y la longitud
del Host ID original menos 2 (al menos 2 bits para el Host ID)
• ¿Cómo sabemos dónde acaba el Extended Network ID?

- Se añade a la configuración de los interfaces de red otro número de 32 bits
- Este número se llama la máscara
- La máscara tiene 1s en el Extended Network ID y 0s en el Host ID

11111...................111 000.....00

Subred

Subred

Subred

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Direccionamiento IP

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Subnetting

bit 0

bit 31

Network ID

10
11111...................111 000.....00

Subnetwork ID

Host ID

Host ID

• La máscara está asociada al interfaz de red
• Debe ser la misma para todos los interfaces conectados a esta red
• Aparecen nuevas direcciones reservadas:

- La dirección con el Host ID a 0s es la dirección de la Subred
- La dirección con el Host ID a 1s en la dirección de broadcast de la Subred
- El Subnetwork ID todo 0s hace referencia a toda la red así que no se puede emplear para identificar a
una subred (la direccion de esa subred se confundiría con la de la red)
- El Subnetwork ID todo 1s hace referencia a todas las subredes, tampoco se puede emplear para
identificar a una subred (la direccion de broadcast de esa subred se confundiría con la de toda la red)

Subred

Subred

Subred

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Direccionamiento IP

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4

Subnetting

Ejemplo

• Supongamos que nuestra LAN tiene asignada la red 135.65.0.0
• Queremos separar nuestra red en varias subredes como se ve en la figura

135.65.0.0

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Direccionamiento IP

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Subnetting

Ejemplo

• Supongamos que nuestra LAN tiene asignada la red 135.65.0.0
• Queremos separar nuestra red en varias subredes como se ve en la figura
• ¿Cuál es el número mínimo de bits que debe tener el Subnetwork ID si deseo crear 3 subredes?...
• Con 2 bits tengo 4 posibles valores del subnetwork ID (00, 01, 10 y 11) pero 2 de ellos están
reservados así que solo me quedan 2 (como se ve menos de 2 bits no dejaría ninguno libre)
• Con 3 bits tengo 8 posibles valores del subnetwork ID, menos los 2 reservados me deja 6
identificadores de subred diferentes. Este sería el mínimo.
• El resto de bits los puedo repartir entre el subnetwork ID y el host ID como quiera:

- Cuantos más haya en el subnetwork ID más subredes podré crear en el futuro
- Cuantos más haya en el host ID más hosts podré direccionar en cada subred

135.65.0.0

Subred

Subred

Subred

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Direccionamiento IP

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Subnetting

Ejemplo

• Supongamos que decidimos emplear 4 bits para el subnetwork ID:

bit 0

bit 31

1000011101000001

WXYZ

Host IDHost ID

135.65

• Numeramos las subredes con esos 4 bits WXYZ. Por ejemplo empleamos 0001, 0010 y 0011
• La dirección de la red 0001 será: 10000111010000010001000000000000 = 135.65.16.0
• La máscara a emplear por todos los interfaces de la red será:

11111111111111111111000000000000 = 255.255.240.0

• Por ejemplo las direcciones para hosts de la subred 2 irán de la 135.65.32.1 a la 135.65.47.254 y la
dirección de broadcast de la subred será 135.65.47.255

135.65.0.0

135.65.16.0

Subred

1

Subred

2

135.65.32.0

Subred

3

135.65.48.0

20 Oct

Direccionamiento IP

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Subnetting

Ejemplo

• Supongamos la siguiente asignación de direcciones a los interfaces de los routers:
• Las tablas de rutas de los routers de la red serán:

Red destino

135.65.16.0
135.65.32.0
135.65.48.0

64.0.0.0
130.14.0.0
(etc...)

Router R1
Next-hop

-

135.65.16.2
135.65.16.2
otro router
otro router

Interfaz

Red destino

Router R2
Next-hop

Ethernet 0
Ethernet 0
Ethernet 0
Ethernet 1
Ethernet 1

135.65.16.0
135.65.32.0
135.65.48.0

0.0.0.0

-
-

135.65.32.1
135.65.16.1

Interfaz

Ethernet 0
Ethernet 1
Ethernet 1
Ethernet 0

Router R3
Next-hop

135.65.32.2

-
-

Red destino

135.65.16.0
135.65.32.0
135.65.48.0

0.0.0.0

135.65.32.2

Interfaz

Ethernet 0
Ethernet 0
Ethernet 1
Ethernet 0

(etc...)
135.65.0.0

R3

Subred

2

135.65.32.1

135.65.48.1

135.65.32.0

135.65.32.2
R2

135.65.16.2

Subred

3

135.65.48.0

Direccionamiento IP

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R1

135.65.16.0

Subred

1

135.65.16.1

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Subnetting
Envío y reenvío de paquetes

• ¿Cómo actúan los hosts?:

- Tienen configurado:

• Su dirección IP
• La máscara de red
• La dirección IP que tiene el router de salida de su LAN en el interfaz en la
misma
• Pueden averiguar el Extended Network ID de su subred aplicando a su
dirección IP la máscara con una operación AND de bits. Por ejemplo:
IP 129.65.19.54 = 10000001010000010001001100110110
11111111111111111111000000000000
10000001010000010001000000000000

AND

Máscara 255.255.255.240 =
ExtNetID 129.65.16.0 =

- Dada la IP del destino al que desean enviar un paquete :

• Le aplica la máscara de su interfaz
• ¿El resultado es igual a mi Extended Network ID?

- Sí: está en mi subred, se lo envío directamente (a su MAC)
- No: está en otra red o subred, se lo envío al router (a la MAC del router)

20 Oct

Direccionamiento IP

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Subnetting
Envío y reenvío de paquetes

¿Cómo actúan los routers?:

- Tienen configurado:

• La dirección IP de cada uno de sus interfaces (cada interfaz está en una LAN y por lo tanto tiene una
IP de dentro de esa LAN)
• Cada interfaz tiene configurada la máscara empleada en la red en la que está conectado
• Una tabla de rutas con rutas a subredes de redes a las que esta conectado y tal vez rutas a otras redes

- Sin estado. Toman decisiones para cada paquete.
- Si recibe un paquete que no es para ninguna de sus direcciones IP:

• Busca en la tabla si hay alguna fila que en el campo Red destino tenga esa dirección IP. ¿Encuentra?

- Sí: Es una ruta a ese host en concreto, lo envía según indica la fila
- No: Calcula el NetID de la red a la que pertenece esa IP (classful)

¿Tiene algún interfaz en esa red?
- No: Ya tiene el identificador de la red destino
- Sí: Extrae la mascara de un interfaz que tenga en esa red. La aplica (AND) a la
direccion. Ya tiene el identificador de la subred destino
Busca ese identificador de red o subred en su tabla de rutas. ¿Lo encuentra?

- Sí: Lo envía según indica la fila
- No: Busca una ruta por defecto en la tabla de rutas. ¿Encuentra?

- Sí: Lo envía según indica la fila
- No: No sabe cómo hacer llegar el paquete al destino. Lo descarta.

20 Oct

Direccionamiento IP

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Subnetting
Envío y reenvío de paquetes

El router R2 tiene un paquete cuya dirección IP destino es 190.65.32.14

• Ejemplo 1:

- La tabla de rutas de R2 es por ejemplo:

Red destino

Next-hop

Interfaz

190.65.0.0
45.0.0.0
64.0.0.0

192.15.24.0

(etc...)

R4 IPiface0
R4 IPiface0
R1 IPiface0
R3 IPiface0

(etc...)

0
0
1
2

- ¿Tiene una ruta a ese host?
- No... El NetID de esa red es 190.65.0.0 (es clase B). ¿Algún interfaz en esa red?
- No... Busca ese identificador en la tabla de rutas. ¿Lo encuentra?
- Sí... Indica reenviar al router R4, a su interfaz 0 (en la tabla aparecerá su IP). Lo reenvía.
- Fin

R1

45.0.0.0
255.255.0.0

R7

45.2.0.0

45.1.0.0

45.3.0.0

R8

R9

45.4.0.0

R2

R3

190.65.32.0

R4

190.65.16.0

R5

R6

190.65.48.0

190.65.0.0
255.255.240.0

20 Oct

Direccionamiento IP

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Subnetting
Envío y reenvío de paquetes

El router R4 tiene un paquete cuya dirección IP destino es 190.65.32.14

• Ejemplo 2:

- La tabla de