Beneficios de la máscara de subred de longitud variable - CCNA V6.0
Modulo 1.
Capítulo 8 - División de redes IP en subredes.
Sección 8.1 - División de una red IPv4 en subredes.
Tema 8.1.5 - Beneficios de la máscara de subred de longitud variable.
8.1.5.1 Desperdicio de direcciones en la división en subredes tradicional.
Mediante la división en subredes tradicional, se asigna la misma cantidad de direcciones a cada subred. Si todas las subredes tuvieran los mismos requisitos en cuanto a la cantidad de hosts, estos bloques de direcciones de tamaño fijo serían eficaces. Sin embargo, esto no es lo que suele suceder.
Por ejemplo, la topología que se muestra en la figura 1 requiere siete subredes, una para cada una de las cuatro LAN y una para cada una de las tres conexiones WAN entre los routers. Si se utiliza la división en subredes tradicional con la dirección dada 192.168.20.0/24, se pueden tomar prestados 3 bits de la porción de host en el último octeto para cumplir el requisito de siete subredes. Como se muestra en la figura 2, si se toman prestados 3 bits, se crean 8 subredes, y quedan 5 bits de host con 30 hosts utilizables por subred. Mediante este esquema, se crean las subredes necesarias y se cumplen los requisitos de host de la LAN más grande.
Si bien la división en subredes tradicional satisface las necesidades de la LAN más grande y divide el espacio de direcciones en una cantidad adecuada de subredes, da como resultado un desperdicio significativo de direcciones sin utilizar.
Por ejemplo, solo se necesitan dos direcciones en cada subred para los tres enlaces WAN. Dado que cada subred tiene 30 direcciones utilizables, hay 28 direcciones sin utilizar en cada una de estas subredes. Como se muestra en la figura 3, esto da como resultado 84 direcciones sin utilizar (28 x 3).
Además, de esta forma se limita el crecimiento futuro al reducir el número total de subredes disponibles. Este uso ineficiente de las direcciones es característico de la división en subredes tradicional. La aplicación de un esquema de división en subredes tradicional a esta situación no resulta muy eficiente y genera desperdicio.
La subdivisión de subredes, o el uso de una máscara de subred de longitud variable (VLSM), se diseñó para evitar que se desperdicien direcciones.
8.1.5.2 Máscaras de subred de longitud variable.
Observe que, en todos los ejemplos de división en subredes anteriores, se aplicó la misma máscara de subred a todas las subredes. Esto significa que cada subred tiene la misma cantidad de direcciones de host disponibles.
Como se ilustra en la figura 1, mediante la división en subredes tradicional se crean subredes de igual tamaño. Cada subred en un esquema tradicional utiliza la misma máscara de subred. Como se muestra en la figura 2, VLSM permite dividir un espacio de red en partes desiguales. Con VLSM, la máscara de subred varía según la cantidad de bits que se toman prestados para una subred específica, de lo cual deriva la parte “variable” de la VLSM.
La división en subredes de VLSM es similar a la división en subredes tradicional en cuanto a que se toman prestados bits para crear subredes. Las fórmulas para calcular la cantidad de hosts por subred y la cantidad de subredes que se crean también son válidas para VLSM.
La diferencia es que la división en subredes no es una actividad que conste de un único paso. Con VLSM, la red primero se divide en subredes y, a continuación, las subredes se subdividen en subredes. Este proceso se puede repetir varias veces crear subredes de diversos tamaños.
Nota: cuando utilice la VLSM, siempre comience por cumplir los requisitos de host de la subred más grande. Siga con la división en subredes hasta que se cumplan los requisitos de host de la subred más pequeña.
8.1.5.3 VLSM básica.
Para comprender mejor el proceso de VLSM, vuelva al ejemplo anterior que se muestra en la figura 1. La red 192.168.20.0/24 se dividió en ocho subredes del mismo tamaño. Se asignaron siete de las ocho subredes. Cuatro subredes se utilizaron para las LAN, y tres se utilizaron para las conexiones WAN entre los routers. Recuerde que el espacio de direcciones desperdiciado estaba en las subredes utilizadas para las conexiones WAN, dado que esas subredes requerían solo dos direcciones utilizables: una para cada interfaz de router. Para evitar este desperdicio, se puede utilizar VLSM para crear subredes más pequeñas para las conexiones WAN.
Para crear subredes más pequeñas para los enlaces WAN, se dividirá una de las subredes. En este ejemplo, la última subred, 192.168.20.224/27, puede subdividirse aún más.
Recuerde que cuando se conoce la cantidad de direcciones de host necesarias, puede utilizarse la fórmula 2^n - 2 (donde “n” es igual a la cantidad de bits de host restantes). Para proporcionar dos direcciones utilizables, se deben dejar 2 bits de host en la porción de host.
Debido a que hay 5 bits de host en el espacio de direcciones 192.168.20.224/27 subdividido, se pueden tomar prestados 3 bits más y dejar 2 bits en la porción de host, tal como se muestra en la figura 2. Los cálculos que se realizan llegado este punto son exactamente los mismos que se utilizan para la división en subredes tradicional: Se toman prestados los bits, y se determinan los rangos de subred.
Este esquema de división en subredes VLSM reduce la cantidad de direcciones por subred a un tamaño adecuado para las WAN. La división de la subred 7 para las WAN permite que las subredes 4, 5 y 6 estén disponibles para redes futuras y que haya 5 subredes más disponibles para las WAN.
8.1.5.4 Demostración en vídeo: VLSM básica.
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Transcripción de este vídeo: VLSM básico (3 min)
Los elementos básicos de VLSM o máscaras de subred de longitud variable funcionan así. Las subredes no tienen que ser del mismo tamaño mientras no se superpongan los rangos de dirección. Podemos crear subredes de diferentes tamaños. No tienen que ser del mismo tamaño. Al crear subredes es más fácil trabajar de subredes grandes a pequeñas. Por ejemplo, tengo la red 192.168.1.0/24. Divido la red en cuatro subredes, máscaras de subred /26. Así que las subredes aumentan en 64. Ahora tengo cuatro subredes del mismo tamaño. Con VLSM (máscara de subred de longitud variable) puedo decidir que quiero cambiar algunas subredes y dividirlas en subredes más pequeñas mientras los espacios para dirección postal que creo y las subredes que creo no se entrometan en las otras subredes. Por ejemplo, observemos la subred 192.168.1.192. El intervalo de direcciones de esta subred va desde 192 hasta 255. Lo que puedo hacer es, en lugar de tener la subred /26, ¿si tomo el espacio para la dirección postal y lo divido en dos subredes pequeñas de /27 cada una? Si lo hiciera, crearía cinco subredes. Las tres subredes constan de 64 hosts cada una y las dos nuevas subredes que creé de la cuarta subred tienen 32 hosts cada una. El motivo es que mis dos subredes pequeñas no se entrometan en las subredes más grandes. Máscaras de subred de longitud variable. En esta situación, también pude crear cinco subredes. Y evité la limitación de subredes del mismo tamaño de crear subredes en potencia de dos. Esto otorga mayor visibilidad y permite crear subredes de diversos tamaños según los requisitos de la red.
8.1.5.5 VLSM en la práctica.
Si se utilizan subredes VLSM, se pueden direccionar los segmentos LAN y WAN sin desperdicios innecesarios.
Tal como se muestra en la figura 1, a los hosts en cada una de las LAN se les asignan una dirección de host válida con el rango para esa subred y una máscara /27. Cada uno de los cuatro routers tendrá una interfaz de red LAN con una subred /27 y una o más interfaces seriales con una subred /30.
Mediante un esquema de direccionamiento común, la primera dirección IPv4 de host para cada subred se asigna a la interfaz de la red LAN del router. A las interfaces WAN de los routers se les asignan las direcciones IP y la máscara para las subredes /30.
En las figuras de la 2 a la 5, se muestra la configuración de interfaz para cada uno de los routers.
Los hosts en cada subred tendrán una dirección IPv4 de host del intervalo de direcciones de host para esa subred y una máscara adecuada. Los hosts utilizarán la dirección de la interfaz de la red LAN del router conectada como dirección de gateway predeterminado.
- El gateway predeterminado para los hosts del edificio A (192.168.20.0/27) es 192.168.20.1.
- El gateway predeterminado para los hosts del edificio B (192.168.20.32/27) es 192.168.20.33.
- El gateway predeterminado para los hosts del edificio C (192.168.20.64/27) es 192.168.20.65.
- El gateway predeterminado para los hosts del edificio D (192.168.20.96/27) es 192.168.20.97.
8.1.5.6 Cuadro de VLSM.
Un cuadro de direccionamiento se puede usar para identificar los bloques de direcciones que están disponibles para usar y cuáles ya se encuentran asignados, tal como se muestra en la figura 1. Este método ayuda a evitar la asignación de direcciones que ya han sido asignadas.
Como se muestra en la figura 2, para utilizar el espacio de direcciones de manera más eficaz, se crean subredes /30 para los enlaces WAN. A fin de mantener juntos los bloques de direcciones sin utilizar en un bloque de espacio de direcciones contiguo, la última subred /27 se volvió a subdividir para crear subredes /30. Las primeras 3 subredes se asignaron a enlaces WAN.
Diseñar el esquema de direccionamiento de esta manera deja 3 subredes /27 continuas sin utilizar y 5 subredes /30 contiguas sin utilizar.
8.1.5.7 Demostración en vídeo: ejemplo de VLSM.
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Transcripción de este vídeo: Ejemplo de VLSM (11 min)
En esta situación, la tarea es dividir la red 172.16.0.0/23 para crear las subredes siguientes: una red para 200 hosts, una red para 100 hosts, una red para 50 hosts, una red para 25 hosts, una red para 10 hosts y 4 redes de punto a punto para 2 hosts cada una. Antes de comenzar a crear estas subredes, debo ver si tengo direcciones suficientes en el espacio para la dirección postal de estas subredes. Entonces, si escribimos la red y la máscara de subred en binario, tenemos una máscara de subred /23. Son 23 en binario; el último bit está en lugar del dos. Si analizamos este grupo de ocho bits en el tercer octeto, vemos que la última está en el lugar del dos. Significa que las subredes suben de a dos. Entonces, la subred siguiente será 172.16.2.0/23 así que el espacio para la dirección postal que usamos va desde 172.16.0.0 hasta 1.255.
Veamos si hay direcciones suficientes para crear todas estas subredes para la cantidad especificada de hosts. Puedo ver que desde la máscara de subred /23 tenemos nueve bits de host. Entonces, hay 512 hosts. Examinamos cada subred que crearemos. No puedo crear una subred de 200 hosts, pero sí una subred para 256 hosts. Esa cifra no refleja los hosts utilizables, sino la cantidad total de direcciones en la subred. Del mismo modo, no puedo crear una subred de 100 hosts, pero sí una subred de 128 hosts. Una subred de 64 hosts, una de 32, de 16 y 4 subredes de 4 hosts cumplirán estos requisitos. Si sumo estos números, 256, 128, 64, 32, 16 y 4 subredes de 4, el número total es 512. Tendré suficientes direcciones de host para crear subredes variables y cumplir los requisitos.
Una vez más, estos números de los tamaños de subredes que crearemos no reflejan las direcciones de host utilizables, sino la cantidad total de direcciones en la porción de host de los rangos de subredes, incluida la dirección de red y la dirección de difusión. Comencemos la división de subredes con VLSM (máscara de subred de longitud variable) y trabajemos de las subredes más grandes a las más chicas para crear todas las subredes requeridas. Al trabajar desde la más grande a la más pequeña primero debo crear una red para 256 hosts para cumplir el requisito de 200 hosts. Lo que puedo hacer es subdividir esta única red de 512 hosts en dos subredes más chicas de 256 hosts cada una. En lugar de tener la red 172.16.0.0 /23, cambio la máscara de subred a /24. Esto crea dos redes, 0.0 y 1.0, Cada subred tiene 256 u 8 bits de host. Observa cómo la máscara de subred ha cambiado de /23 a /24 y ahora tengo 2 subredes de 256 hosts. Ahora puedo mantener la primera de estas subredes y subdividir la segunda. Para ello simplemente tomo la subred 172.16.1.0/24 y la cambio de /24 a /25. Entonces, tengo la subred 172.16.1.0/25 lo que crea la subred 172.16.1.128. Ambas subredes tienen el número mágico 128, es decir, las redes aumentan en 128. Tomé esta red de 256 hosts y la subdividí en dos redes de 128 hosts cada una.
Ahora, tengo una subred para cumplir el segundo requisito. Desde allí conservaré la primera de estas subredes y volveré a subdividir la segunda. Ahora, ya no tenemos la red 1.0. En su lugar, tenemos la subred 1.0 y la subred 1.128. Luego, subdivido la subred .128 en dos subredes más pequeñas /26 cada una. Ahora, ya no existe una subred .128. Hay dos subredes en su lugar, una subred 128 y una subred 192. Ambas subredes tienen una máscara de subred /26. Si tuviera que escribir la máscara en la tabla de conversión binaria, veríamos que en el cuarto octeto /26 significa que la última de la máscara de subred está en 64 y las redes aumentan en 64. Además, con la máscara de subred /26 tendrá solamente uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis bits de host y 2 a la 6.ª potencia es 64, o sea, hay 64 hosts, 62 utilizables por subred. Tengo mi subred de 256 hosts, tengo mi subred de 128 hosts y mi subred de 64 hosts. Puedo subdividir la segunda de estas dos subredes en 2 subredes más chicas de 32 hosts cada una. Para ello, tomo la subred .192 y la subdivido cambiando la máscara de subred de /26 a /27, lo que genera 2 subredes de 32 hosts cada una. Ya no estoy usando la subred .192/26. La estoy usando como subred .192/27 y una subred .224/27.
Aquí, aún necesito una subred para 10 hosts. Puedo tomar la segunda subred para 32 hosts y subdividirla en dos subredes de 16 hosts. Para ello tomamos la subred .224/27, cambiamos la máscara de /27 a /28 y tenemos dos subredes más pequeñas. Desde aquí, tomamos la segunda subred de 16 hosts. Solo necesito una. Usaré la segunda para 4 subredes de 4 hosts cada una. Ahora, en lugar de la subred .240/28, tengo la .240/30, la .244/30, la .248/30 y la .252/30. Al analizar las subredes que quedaron, tenemos la subred 172.16.0.0/24; esto es bueno para 256 hosts. Tenemos la subred 172.16.1.0/25; esto es bueno para 128 hosts. La subred 172.16.1.128 /26 es buena para 64 hosts. Y la subred .192/27 es buena para 32 hosts. La .224/28 es tiene 16 hosts. Y las últimas 4 subredes /30 cada una, .240, .244, .248 y .252 son buenas para 4 hosts cada una. De nuevo, estos tamaños no reflejan los hosts usables de cada subred, sino la cantidad de direcciones en la porción de host. Con las direcciones de host usables, necesitas menos dos de cada subred.
Si vemos las direcciones de host en detalle vemos que ninguna de las subredes se superpone. En otras palabras, la subred 172.16.0 va de cero hasta el final, que es /24 a 255. Puede ver que la siguiente subred comienza en 172.16.1.0 y las dos subredes no se superponen. Del mismo modo, esta segunda subred va de cero a 127 y podemos verlo desde el host cero al 127, la subred siguiente en 172.16.1.128/26 no se superpone. Esta subred termina en 127; la siguiente comienza en 128, etc. Al final, creamos nueve subredes de diversos tamaños, de 256, 128, 64, 32, 16 y 4 subredes de 4 hosts. Esto es VLSM y permite crear subredes o redes específicas según cómo lo requiera la red.
8.1.5.8 Actividad: Práctica de VLSM.
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