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
• Hemos visto:

– Direccionamiento Classful
– Subnetting

• Ahora veremos:

– VLSM (Variable Length Subnet Masks)
– Supernetting
– CIDR (Classless Interdomain Routing)

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

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Direccionamiento IP (2ª parte)

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Problemas con Subnetting

• Subnetting permite dividir un espacio de direcciones en subredes
• La restricción es que todas las subredes deben emplear la misma

máscara

• Si las subredes no son de tamaño (número de hosts) homogéneo esto

pueda dar lugar a un desaprovechamiento de direcciones

• Ejemplo:

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Problemas con Subnetting

• Ejemplo:

- En la red C 193.65.67.0 se crean tres subredes
- El número de hosts en cada subred se quiere que sea: 50 en la subred 1, 20 en la subred 2 y
20 en la subred 3
- Total 90 hosts. Tenemos una red C con 254 direcciones disponibles. ¿Suficiente?
- El host ID de la red C es de 8 bits
- Para tener 3 subredes el mínimo subnetwork ID es de 3 bits (22-2=2, 23-2=6)
- Para tener 50 hosts en una red hacen falta al menos 6 bits en el host ID (25-2=30, 26-2=62)

193.65.67.
Network ID

Subnetwork ID

host ID

¡Imposible!

Host ID

Subred 2
20 hosts

Subred 3

20 hosts

50 hosts

Subred 1

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Problemas con Subnetting

• ¿Dónde se han perdido las direcciones?

- Red C, 254 direcciones, no debería tener problemas con 90 hosts pero
- Al emplearse una máscara de tamaño fijo para toda la red hay que dimensionarla para la
subred más grande. Es decir, la máscara de subred debe tener al menos 6 bits para hosts
- Las subredes que no necesitan tantos bits los tendrán, desperdiciando direcciones
- Para 20 hosts vale con 5 bits, 25-2=30 IPs y se desperdician 10 direcciones
- Asignando 6 bits se desperdician 26-2-20=40 direcciones en la subred 2 y en la subred 3

193.65.67.
Network ID

Subnetwork ID host ID

¡Imposible!

Host ID

Subred 2
20 hosts

Subred 3

20 hosts

50 hosts

Subred 1

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Problemas con Subnetting

• ¿Dónde se han perdido las direcciones?

- Además, para hacer 3 subredes necesitamos al menos 3 bits en el subnetwork ID
- Pero 3 bits dan para 23-2=6 subredes
- Estamos empleando 3 subredes, ¡¡ desperdiciamos 3x26=192 direcciones !!
- De hecho, con la subred 0 (000 en binario) y la 7 (111) estamos desperdiciando 2x26=128
direcciones más
- Todo este desaprovechamiento hace que sea imposible el direccionamiento

193.65.67.
Network ID

Subnetwork ID host ID

¡Imposible!

Host ID

Subred 2
20 hosts

Subred 3

20 hosts

50 hosts

Subred 1

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VLSM

• ¿Cómo podrían aprovecharse mejor las direcciones de esa red?

- Supongamos por un lado la subred 1 y por otro lado las otras dos subredes que en conjunto
llamaremos ahora subred 2 (ficticia, solo para calcular el reparto en subredes)
- La subred 1 tiene 50 hosts, la subred 2 tiene 40 hosts (en 2 sub-subredes), empleamos 6
bits para host ID en la subred 1 y fijamos el subnetwork ID a 01
- A la subred 2 le asignamos las direcciones que tienen el subnetwork ID 10

10
01

193.65.67.
Network ID

Máscara 255.255.255.192

Subred 2

20 hosts

20 hosts

50 hosts

Subred 1

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VLSM

• ¿Cómo podrían aprovecharse mejor las direcciones de esa red?

- Ahora podemos empezar de nuevo el problema suponiendo que a la subred 2 se le asigna un
espacio de direcciones con 6 bits para el host ID
- Tiene dos (sub-)subredes con 20 hosts cada una
- Empleamos 1 bit para distinguir una (sub-)subred de otra y nos quedan 5 bits para host ID

101
10
0
01

193.65.67.
Network ID

Máscara 255.255.255.224
Máscara 255.255.255.224

Máscara 255.255.255.192

(sub-)subred 1

Subred 2

(sub-)subred 2

20 hosts

20 hosts

50 hosts

Subred 1

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VLSM

• ¿Resultado?

- Subred 1: Dirección de red 193.65.67.64 máscara 255.255.255.192
- Subred 2: Dirección de red 193.65.67.128 máscara 255.255.255.224
- Subred 3: Dirección de red 193.65.67.160 máscara 255.255.255.224
- Quedan disponibles las direcciones:

193.65.67.0 máscara 255.255.255.192
193.65.67.192 máscara 255.255.255.192

• Ahora la máscara es más importante porque puede ser diferente según la subred
• VLSM = Variable Length Subnet Masks
• Los routers deben ser capaces de almacenar en cada ruta no sola la dirección de la red
sino también la máscara
• Veremos más adelante que requiere que el protocolo de enrutamiento transporte no
solo las direcciones de las redes sino también las máscaras

Subred 2
20 hosts

Subred 3

20 hosts

50 hosts

Subred 1

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Supernetting

El problema

• Supongamos otra situación: Se desea un espacio
de direcciones para una red que dispone de 1000
máquinas

• Una red de clase C solo dispone de 254

direcciones: insuficiente

• Tendríamos que solicitar una red de clase B pero
• Desperdiciaríamos 216-2-1000=64534 direcciones,

¡¡ el 98% de las direcciones !!

• Ante esta situación, redes de tamaño medio
reservaban redes B sin utilizarlas a penas con lo
que el espacio de direcciones de las redes B se
agotaba

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Supernetting

• Una alternativa es asignarle varias redes C
• Una red de 1000 hosts necesitaría al menos 4 redes C y se necesitaría una
entrada en las tablas de rutas de todos los routers de Internet por cada red C
• Solución:

– Asignar redes C “consecutivas”
– Ejemplo:

200.45.64.0 11001000 00101101 01000000 00000000
200.45.65.0 11001000 00101101 01000001 00000000
200.45.66.0 11001000 00101101 01000010 00000000
200.45.67.0 11001000 00101101 01000011 00000000
11001000 00101101 01000000 00000000
11111111 11111111 11111100 00000000

Red: 200.45.64.0
Máscara: 255.255.255.252.0

• Se agrupan las redes consecutivas en un solo prefijo/máscara
• Los routers pueden almacenar una sola entrada en su tabla de rutas
siempre que sean capaces de recordar también la máscara de la red

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CIDR

• Classless InterDomain Routing
• Respuesta a los problemas que estaba teniendo Internet de:

– Agotamiento de direcciones
– Crecimiento de las tablas de rutas
Junta el funcionamiento de VLSM y Supernetting

•
• Las clases (A, B y C) dejan de tener significado
• Las entradas en las tablas de rutas de los routers deben tener no solo la

dirección de la red sino también la máscara

• El protocolo de enrutamiento que se emplee debe transportan las

máscaras
• Permite:

– Asignar redes más ajustadas al tamaño necesario. Se asigna un identificador de red

y una máscara del tamaño deseado (VLSM)

– Al no tener significado las clases la red puede estar en cualquier rango disponible

(no hace falta que sea dentro de una red B o agrupando redes C)

– Reducir el número de entradas en las tablas de rutas “resumiendo” varias entradas

en una (Supernetting)

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CIDR

Ejemplo de agregación de rutas

Hacia el exterior anuncia:
130.204.0.0/14
10000010 110011XX XXXXXXXX XXXXXXXX

130.204.0.0/15
10000010 1100110X XXXXXXXX XXXXXXXX

LAN

LAN

130.206.0.0/15
10000010 1100111X XXXXXXXX XXXXXXXX

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CIDR

Envío y reenvío de paquetes

• ¿Cómo actúan los routers/hosts?

– Tienen configurado:

• La dirección IP de cada uno de sus interfaces
• Cada interfaz tiene configurada la máscara empleada en la red a la que está conectado
• Una tabla de rutas con rutas a redes. Cada entrada identifica la red destino con su

dirección de red Y una máscara de red

• La máscara puede no ser la de la red destino final

– Si tiene un paquete IP que no es para una de sus direcciones:

• Comprueba con todas las entradas en su tabla de rutas si esa IP pertenece a la red

especificada por la ruta (teniendo en cuenta la máscara de red)

– Si no pertenece a ninguna, descarta el paquete
– Si encuentra una o más rutas válidas:

Escoge aquella con la máscara más “larga” (mayor número de 1s)

»
» Reenvía el paquete por donde indica esa ruta

– Nombre: Longest Match

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CIDR

Ejemplo

• El Router R2 tiene un paquete dirigido a la dirección 130.206.66.45
- Busca en su tabla de rutas aquellas redes destino a las que pertenece esta IP (solo
130.206.0.0/16)
- De ellas emplea la del prefijo más largo
- Fin

Tabla de rutas de R2

Red destino

130.206.0.0/16
131.57.0.0/17
131.58.0.0/17

Next-hop

IPR1,0
IPR1,0
IPR1,0

Interfaz

Ethernet 0
Ethernet 0
Ethernet 0

130.206.0.0/19

130.206.128.0/19

R2

130.206.64.0/19

130.206.192.0/19

130.206.32.0/20

IPR1,0

131.58.0.0/17

131.57.0.0/17

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CIDR

Ejemplo

• El Router R1 tiene un paquete dirigido a la dirección 130.206.66.45

- Busca en su tabla de rutas aquellas redes destino a las que pertenece esta IP
(130.206.0.0/16, 130.206.64.0/19 y 0.0.0.0/0)
- De ellas emplea la del prefijo más largo (130.206.64.0/19)
- Fin

Tabla de rutas de R1

Red destino

130.206.0.0/16
130.206.128.0/19
130.206.32.0/20
131.57.0.0/17
131.58.0.0/17
130.206.64.0/19

0.0.0.0/0

Next-hop

IPR3,0

-
-
-

IPR5,0
IPR5,0
IPR2,0

Interfaz

Ethernet 0
Ethernet 0
Ethernet 1
Ethernet 2
Ethernet 2
Ethernet 2
Ethernet 3

130.206.0.0/19

130.206.128.0/19

130.206.64.0/19

IPR3,0

130.206.32.0/20

130.206.192.0/19

R1

131.58.0.0/17

IPR5,0
131.57.0.0/17

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CIDR

• Ya no existe un “Subnetwork ID”
•

Por lo t