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VLSM y CIDR con IP v4 – Jose Antonio Guijarro Guijarro – ISSN: 1989-9041, Autodidacta ©

José Antonio Guijarro Guijarro. Profesor de Secundaria Especialidad Informática. Profesor Técnico de Formación Profesional. Especialidad de Sistemas y Aplicaciones Informáticas. IES Castelar (Badajoz) [email protected]

VLSM y CIDR con IP v4

1.- INTRODUCCIÓN Hasta hace unos años, se ha venido usando un método de máscara fija para la subdivisión de redes en subredes, basado en clases, con la idea inicial de aprovechar el número de red y repartirla entre distintos departamentos o dependencias en una organización. Sin embargo esto tenía un inconveniente, ya que si se tenían varias subredes con distinto número de host por subred, había que hacer la división pensando en la subred más grande y desperdiciando direcciones de red en las subredes con menor número de host, que no se usaban a menos que esa subred pequeña creciera. Con la técnica de VLSM (o máscara de subred de longitud variable), podemos afinar más, y hacer una división en subredes mucho más eficiente, siempre y cuando el hardware de la red lo soporte. En este sentido, los protocolos usados por el sistema operativo de los routers de CISCO, tanto OSPF como EIGRP lo soportan; RIP V2 también soporta VLSM, pero RIP V1 no. Mediante VLSM, se diseñan esquemas de direccionamiento usando varias máscaras, en función de la cantidad de hosts que se necesitan en cada subred, y en muchos casos, las direcciones que se dejan sin asignar, pueden ser usadas en un futuro para nuevas subredes, sin variar el esquema de direccionamiento anterior. CIDR es un término que se utiliza para referirse al hecho de que un enrutador sea capaz de usar protocolos que no consideran las clases. CIDR significa que un protocolo tiene en cuenta el direccionamiento VLSM en sus actualizaciones de enrutamiento y puede enviar actualizaciones incluyendo las máscaras (diferentes para cada subred). Basándome en el procedimiento expuesto en el artículo de ―Cálculo manual de subredes con IP v4‖, publicado en la revista Autodidacta del mes de Abril de 2011, y siguiendo la misma técnica, paso a redactar varios ejemplos meramente didácticos que ponen de manifiesto la bondad de la técnica VLSM.

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Como se dice en el mencionado artículo, nombraré con la palabra ―salto‖ a la cantidad de hosts de cada subred. En el tercer ejemplo, al ser redes con un número de host muy grande, se hará uso de logaritmos para calcular el número de bits necesarios para direccionar esos hosts en cada subred. 2.- APLICACIONES PRÁCTICAS 2.1.- PRIMER EJEMPLO En una organización se dispone de la dirección IP 192.168.1.0/24 y se necesita dividir la red en varias subredes con las siguientes condiciones. Una red de 18 host para administración. Una red de 9 host para directivos. Una red de 80 host para almacén. Una red de 50 host para fábrica. Procedimiento Lo primero es ordenar las subredes de mayor a menor número de host, para posteriormente calcular la máscara de subred para cada una de ellas, y el número de hosts teóricos que puede albergar cada subred (lo que en adelante llamaremos salto de subred, como se propone en el artículo de ―Cálculo manual de subredes con ip v. 4.0‖): 1. Red de almacén. a. Necesidad de host reales: 80 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 7 c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^7 = 128  Salto d. Máscara de subred: 255.255.255.128 (o /25). 2. Red de fábrica. a. Necesidad de host reales: 50 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 6 c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^6 = 64  Salto d. Máscara de subred: 255.255.255.192 (o /26). 3. Red de administración. a. Necesidad de host reales: 18 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 5 c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^5 = 32  Salto d. Máscara de subred: 255.255.255.224 (o /27). 4. Red de directivos. a. Necesidad de host reales: 9 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 4 c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^4 = 16  Salto d. Máscara de subred: 255.255.255.240 (o /28).

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Tabla de subredes: Denominación Almacén Ábrica Administración Directivos

IP Subred 192.168.1.0 192.168.1.128 192.168.1.192 192.168.1.224

Primer Host 192.168.1.1 192.168.1.129 192.168.1.193 192.168.1.225

Último host 192.168.1.126 192.168.1.190 192.168.1.222 192.168.1.238

Broadcast 192.168.1.127 192.168.1.191 192.168.1.223 192.168.1.239

Como puede apreciarse en la tabla precedente, aún quedan números de IP disponibles (desde la 192.168.1.240 hasta la 192.168.1.254) disponibles para futuras subredes o bien para servidores, routers o dispositivos de enlace de red. 2.2.- SEGUNDO EJEMPLO Supongamos ahora que a la organización se le asigna la IP número 172.23.0.0 y se quiere subdividir en las siguientes subredes: 2 subredes de 2000 hosts cada una. 2 subredes de 1000 hosts cada una. 1 subred de 350 host. 1 subred de 210 host. 2 subredes de 30 host. 1 subred de 10 host. Procedimiento Seguiríamos el mismo procedimiento que en el caso anterior. Comenzamos ordenando las subredes de mayor a menor número de host, para posteriormente calcular la máscara de subred de cada una de ellas y el ―salto‖ para cada subred (número de host teóricos). 1. 1ª red de 2000 hosts. a. Necesidad de host reales: 2000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 11 c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^11 = 2048  Salto d. Máscara de subred: 255.255.248.0 (ó /21). 2. 2ª red de 2000 hosts. a. Necesidad de host reales: 2000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 11 c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^11 = 2048  Salto d. Máscara de subred: 255.255.248.0 (ó /21). 3. 1ª red de 1000 hosts. a. Necesidad de host reales: 1000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 10 c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^10 = 1024  Salto d. Máscara de subred: 255.255.252.0 (ó /22) 4. 2ª red de 1000 hosts. a. Necesidad de host reales: 1000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 10

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c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^10 = 1024  Salto d. Máscara de subred: 255.255.252.0 (ó /22). 5. Red de 350 hosts. a. Necesidad de host reales: 350 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 9 c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^9 = 512  Salto d. Máscara de subred: 255.255.254.0 (ó /23). 6. Red de 210 hosts. e. Necesidad de host reales: 210 f. Bits de host que se tienen que utilizar: 8 g. Número de host teóricos que puede albergar: 2^8 = 256  Salto h. Máscara de subred: 255.255.255.0 (ó /24). 7. 1ª Red de 30 hosts. i. Necesidad de host reales: 30 j. Bits de host que se tienen que utilizar: 5 k. Número de host teóricos que puede albergar: 2^5 = 32  Salto l. Máscara de subred: 255.255.255.224 (ó /27). 8. 2ª Red de 30 hosts. m. Necesidad de host reales: 30 n. Bits de host que se tienen que utilizar: 5 o. Número de host teóricos que puede albergar: 2^5 = 32  Salto p. Máscara de subred: 255.255.255.224 (ó /27). 9. Red de 10 hosts. q. Necesidad de host reales: 10 r. Bits de host que se tienen que utilizar: 4 s. Número de host teóricos que puede albergar: 2^4 = 16  Salto t. Máscara de subred: 255.255.255.240 (ó /28).

Tabla de subredes Denominación SBR-2000 SBR-2000 SBR-1000 SBR-1000 SBR-350 SBR-210 SBR-30 SBR-30 SBR-10

IP Subred 172.23.0.0 172.23.8.0 172.23.16.0 172.23.20.0 172.23.24.0 172.23.26.0 172.23.27.0 172.23.27.32 172.23.27.64

Primer Host 172.23.0.1 172.23.8.1 172.23.16.1 172.23.20.1 172.23.24.1 172.23.26.1 172.23.27.1 172.23.27.33 172.23.27.65

Último host 172.23.7.254 172.23.15.254 172.23.19.254 172.23.23.254 172.23.25.254 172.23.26.254 172.23.27.30 172.23.27.62 172.23.27.78

Broadcast 172.23.7.255 172.23.15.255 172.23.19.255 172.23.23.255 172.23.25.255 172.23.26.255 172.23.27.31 172.23.27.63 172.23.27.79

¿En qué subred se desperdician más números de IP? Como puede verse en la tabla precedente, en cada una de las dos primeras subredes, se desperdician 48 posiciones, en las dos siguientes 24, en la subred de 350 hosts, quedan libres (512350=162), en la de 210, se desperdician 256 – 210 = 46, en las de 30 se aprovechan

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todas y en la última sólo 6 posiciones quedan sin ser utilizadas. Por lo que el mayor número de IP desaprovechadas corresponde a la quinta subred. Hacer notar que desde la 172.23.27.79 hasta la 172.23.255.255, quedan muchas ip aprovechables para ampliaciones futuras de la organización, tanto en subredes como en hosts.

2.3.- TERCER EJEMPLO Veamos ahora otro ejemplo con la red 10.0.0.0 que se quiere dividir en varias subredes:  2 de 100000 hosts  5 de 24000 hosts  3 de 15000 hosts

Procedimiento: Haremos igual que en los ejemplos anteriores, primero ordenamos las subredes de mayor a menor número de hosts, luego calcularemos el número de hosts teóricos que puede albergar cada subred, y posteriormente haremos la tabla de subredes.

1. 1ª red de 100000 hosts. a. Necesidad de host reales: 100000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 17* c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^17 = 131072  Salto d. Máscara de subred: 255.254.0.0 (ó /15). 

Para realizar este cálculo, como es un número grande que no se ve a simple vista el número de bits, podemos usar el siguiente razonamiento basada en el cambio de base de logarítmos: Sabemos que si llamamos “x” al número de hosts que vamos a direccional, e “y” al número de bits necesarios para direccionar los hosts, la relación entre x e y es la siguiente:: 2 y >= x Aplicando logaritmos en ambos lados de esta expresión, nos queda que: log 2 2y >= log 2 x, Y teniendo en cuenta que por teoría de logarítmos: 1) log 2 2y = y 2) log 2 x = log 10 x / log 10 2

Podemos aplicar esto a nuestro caso concreto, y quedarnos con la fórmula del cambio de base para averiguar el número de bits necesarios para direccional 100000 host en las subredes. De esta forma,

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log 2 100000 = log 10 100000 / log 10 2 y nos queda que log 2 100000 = 5 / .3010 = 16. 611 Redondeando este número hacia arriba, obtenemos el número de bits que tenemos que utilizar para satisfacer la demanda de 100000 hosts, es decir, necesitamos 17 bits. 2. 2ª red de 100000 hosts. a. Necesidad de host reales: 100000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 17* c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^17 = 131072  Salto d. Máscara de subred: 255.254.0.0 (ó /15). 3. 1ª red de 24000 hosts. a. Necesidad de host reales: 24000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 15* c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^15 = 32768  Salto d. Máscara de subred: 255.255.128.0 (ó /17).

4. 2ª red de 24000 hosts. a. Necesidad de host reales: 24000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 15* c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^15 = 32768  Salto d. Máscara de subred: 255.255.128.0 (ó /17). 5. 3ª red de 24000 hosts. a. Necesidad de host reales: 24000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 15* c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^15 = 32768  Salto d. Máscara de subred: 255.255.128.0 (ó /17). 6. 4ª red de 24000 hosts. a. Necesidad de host reales: 24000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 15* c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^15 = 32768  Salto d. Máscara de subred: 255.255.128.0 (ó /17). 7. 5ª red de 24000 hosts. a. Necesidad de host reales: 24000 b. Bits de host que se tienen que utilizar: 15* c. Número de host teóricos que puede albergar: 2^15 = 32768  Salto d. Máscara de subred: 255.255.128.0 (ó /17). 8. 1ª red de 15000 hosts. e. Necesidad de host reales: 15000 f. Bits de host que se tienen que utilizar: 14* g. Número de host teóricos que puede albergar: 2^14 = 16384  Salto h. Máscara de subred: 255.255.192.0 (ó /18).

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9. 2ª red de 15000 hosts. i. Necesidad de host reales: 15000 j. Bits de host que se tienen que utilizar: 14* k. Número de host teóricos que puede albergar: 2^14 = 16384  Salto l. Máscara de subred: 255.255.192.0 (ó /18). 10. 3ª red de 15000 hosts. m. Necesidad de host reales: 15000 n. Bits de host que se tienen que utilizar: 14* o. Número de host teóricos que puede albergar: 2^14 = 16384  Salto p. Máscara de subred: 255.255.192.0 (ó /18). Tabla de subredes Denominación IP Subred SBR1-100000 SBR2-100000 SBR1-24000 SBR2-24000 SBR3-24000 SBR4-24000 SBR5-24000 SBR1-15000 SBR2-15000 SBR3-15000

10.0.0.0 10.2.0.0 10.4.0.0 10.4.128.0 10.5.0.0 10.5.128.0 10.6.0.0 10.6.128.0 10.6.192.0 10.7.0.0

Primer Host 10.0.0.1 10.2.0.1 10.4.0.1 10.4.128.1 10.5.0.1 10.5.128.1 10.6.0.1 10.6.128.1 10.6.192.1 10.7.0.1

Último host

Broadcast

MÁSCARA

10.1.255.254 10.3.255.254 10.4.127.254 10.4.255.254 10.5.127.254 10.5.255.254 10.6.127.254 10.6.191.254 10.6.255.254 10.7.63.254

10.1.255.255 10.3.255.255 10.4.127.255 10.4.255.255 10.5.127.255 10.5.255.255 10.6.127.255 10.6.191.255 10.6.255.255 10.7.63.255

/15 /15 /17 /17 /17 /17 /17 /18 /18 /18

¿Cuál es la siguiente dirección IP libre? ¿Cuántas direcciones se han utilizado? ¿Cuántas se han desaprovechado en lo que podríamos llamar una ―fragmentación interna‖ del espacio de direcciones? ¿Cuántas direcciones ip quedan libres desde la 10.7.64.0 hasta la 10.255.255.255?

Se dejan sin resolver estas preguntas para que el lector pueda hacer sus cálculos. Se pueden comprobar estos resultados en http://www.vlsm-calc.net/ BIBLIOGRAFÍA

http://www.anpebadajoz.es/autodidacta/autodidacta_archivos/numero_6_archivos/articu lo22.htm http://www.vlsm-calc.net/ http://programoweb.com/71514/%C2%BFque-es-vlsm-y-por-que-se-usa/ http://www.cisco.com/en/US/tech/tk365/technologies_tech_note09186a00800a67f5.sht ml

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