Todos tenemos en casa una red básica compuesta por nuestro router y algún que otro dispositivo conectado por cable LAN y, la mayoría por conexión WIFI.

En las empresas, cuando tenemos la necesidad de optimizar y separar redes para distintos propósitos, tenemos que crear lo que se llama, subredes.

En la imagen podemos ver un gráfico de cómo se pueden obtener dos subredes independientes, cada una con distintos puestos de trabajo. Veremos los conceptos básicos para Calcular las subredes.

 ¿ Porqué creamos divisiones  de subredes ? 

Podemos resumir los motivos en:

1º Evita difusiones innecesarias

Los ordenadores de una  red,  envían  pueden enviar información a cualquier PC que esté dentro de su misma red ( a esto se le llama  difusión ) . Las difusiones son debidas  tanto a programas que están ejecutándose en el pc por requerimiento del usuario ( legítimos ) u por otros que se han instalado de forma «causal «, como son los virus y malware.

Si tenemos una red pequeña, esto puede que no se llegue a notar, pero la cosa cambia si tenemos una red compuesta por miles de usuarios. Entonces esta difusión puede provocar un caos en la red haciendo que se ralentice

Hay que tener en cuenta que esas difusiones  no se envían más allá de la subred de un usuario, y por tanto, crear  subredes más pequeñas, hace del problema , algo mucho mas llevadero. Evidentemente, el tema del virus y malware habría que solucionarlo.

2º Aumenta las opciones de seguridad

Toda red tiene elementos mas sensibles y de especial cuidado. Si esos elementos están en una red común, desde todos los sitios se puede acceder y «atacar».

Separar las partes  vitales en subredes especiales,  permite implementar medidas de seguridad especiales, como  cortafuegos (firewalls).

Los cortafuegos se configuran para  que sólo las subredes autorizadas tengan acceso a los servidores que contienen esas partes sensibles del sistema.

3º Simplifica la administración

En una empresa hay varios  departamentos  con requisitos de acceso diferentes. Si queremos hacer cambios administrativos es siempre mejor hacerlo sobre la subred que contienen los usuarios de cada departamento que hacerlo puesto a puesto

4º Controla el crecimiento

Las empresas cambian y, lo ideal, es que crezcan a lo largo del tiempo. Eso lleva implícito ampliar las diferentes subredes que se necesiten en un futuro.

Pongamos un  ejemplo. La red 192.168.2.0, con una máscara 255.255.255.0, da lugar a tener 256 nodos, que si quitamos el de red y difusión, nos queda 254.

Si por algún motivo, la empresa aumenta, se puede crear otra subred del tipo 192.168.3.0  dando lugar a otros 254 nodos. Si la red necesita mas ordenadores, tendremos que tocar la mascara de subred de la forma  255.255.0.0.

Creación de subredes dentro de una red

En la imagen superior tenemos el objetivo del tema. Crear tres subredes para nuestro centro de forma que, compartiendo una infraestructura común, cada subred tenga privilegios diferentes. Por ejemplo, si tenemos un servidor en la subred de profesores con los exámenes del curso presente, debería de estar protegidos y accesible sólo desde la red de profesores. Empezaremos repasando un poco de conversión del sistema binario a decimal

1º Convierte un valor binario a un valor decimal

Vamos a tener valores del tipo 11001111, o sea octetos de 0 y 1. Para para expresarla en decimal tenemos que mirar la ponderación de cada posición. Recordamos que esto se hacía multiplicando el coeficiente por 2 elevado a la posición que ocupa el bit, esto es, cada posición es un valor que se puede obtener de la siguiente tabla

En la fila verde indicamos la ponderación del bit y abajo el valor que nos da. Por ejemplo, el 11000000  sería:

2^7 + 2^6 + 0*2^5+0*2^4+0*2^3+0*2^2+0*2^1+0*2^0 = 128 + 64 = 192

Actividad. Calcular el correspondiente decimal de

1. 11001100
2. 01010101
3. 11100010
4. 10001100

2º Clases de IP

Ya vimos en el tema anterior que existe hasta cinco clases de redes IP. Nos vamos a centrar en las tres primeras para hacer las actividades.

Recordamos que:

Clase A = 0.x.x.x a 127.x.x.x ( empieza en 0 hasta el 127 en el primer octeto )
Clase B =  desde el 128 hasta el 191 , o sea -> 128.0.x.x a 191.255.x.x
Clase C = Desde 192.0 a 223.255, o sea  ->  192.0.0.x a 223.255.255.x

Actividad 1. Busca algunos ejemplos de sitios donde usen cada una de las clases

Actividad  2. Decir a que clase pertenecen las siguientes redes

1. 105.23.55.69
2. 10.59.5.0
3. 120.88.65.0
4. 192.233.5.66
5. 126.23.66.1
6. 200.65.1.1

Actividad 3. Dadas las IP, decir que parte de ella pertenece a la red y que parte al host, por ejemplo, para una 192.168.1.1, la 192.168.1  es la parte de red y la 1 del final es del host

1. 177.100.18.4
2. 209.240.80.78
3. 199.155.77.56
4. 215.45.45.0
5. 92.200.15.0
6. 95.0.21.90
7. 33.0.0.0
8. 58.98.80.0
9. 217.51.6.0
10. 10.25.21.1

2.1  Maneras de indicar la IP y la máscara

Cuando hablamos de los parámetros de conexión de un host a la red, tenemos un valor de IP y un valor de máscara.

Existe dos formas comunes de indicarlos, que detallamos

• a) Forma extendida. En este caso, se indica los 4 octetos de cada uno en forma binaria o decimal de la forma IP -> 192.165.8.1  máscara 255.255.255.0
• b) Forma reducida. Se pone la IP y se termina con un número que indica los unos (1) que contiene la máscara. El ejemplo anterior queda como 192.168.8.1/24 ( la parte en rojo indica la IP y la verde la máscara )

Actividad 4. Expresar en forma reducida la red con IP 172.16.2.5  ( tiene mascara de 255.255.0.0. Porqué ? )

3º Creación de subredes

Para empezar , diseñaremos dos subredes.

Tenemos que , en las prácticas del router ponemos los datos de ip y de mascara como

IP -> 192.168.1.0  

Máscara -> 255.255.255.0

Esto nos dice que vamos a poder conectar  254  ordenadores dentro de esa red. Todos ellos empezando por 192.168.1.X

Eso es así porque la mascara nos marca los bit que pueden variar.

Vamos a pasar esto a binario. Tenemos lo siguiente

IP -> 11000000.10101000.00000001.00000000

Máscara -> 11111111.11111111.11111111.00000000

Vemos que los 1 de la máscara no dejan que cambien el octeto correspondiente de la IP, y sólo cuando es 0 es cuando puede variar los bits del octeto.

Qué pasa ahora si cambiamos la máscara y ponemos un bit mas a uno. Tenemos lo siguiente:

Máscara -> 11111111.11111111.11111111.10000000  Implica que:

IP( 1 ) -> 11000000.10101000.00000001.00000000   

 IP( 2 ) -> 11000000.10101000.00000001.10000000 

Resultado. El cambio a 1 de ese bit ( marcado en verde ) provoca que el bit correspondiente pueda variar de 0 a 1 y, por tanto, crear dos subredes, una que empieza por el 0 y la otra que empieza por el 1 ( dentro del último octeto )

Hemos obtenido las dos redes , que en forma decimal serían las :

192.168.1.0/ 25  y la 192.168.1.128/ 25

Fijaros que la final indicamos los bit de la máscara con el número de unos que tiene. Antes teníamos veinticuatros unos y ahora 25.

Seguimos adelante…..

Crearemos  4  subredes 

Antes hemos visto que:

Si cojo un bit mas de la mascara he visto que puedo crear dos subredes

Ahora:

Si cojo 2 bits , puedo obtener 4 combinaciones de subredes dado por 00, la 01, la 10 y la 11

Tengo que tomar dos bits mas a la máscara para obtener las 4 subredes.

La forma que tiene que tener ahora la máscara es

11111111.11111111.11111111.11000000, o sea, ahora tengo 26 bits a 1 en la máscara.

Como el 0 indica que puede variar el valor del bit de la IP, tengo las siguientes Ip

Al hacer 4 subredes, tengo 6 bits que pueden variar en el rango de la IP, que significa 2^6 = 64 IP. Si quitamos las dos que se usan para red y broadcasting, nos queda 4 subredes para conectar 62 ordenadores en cada uno.

Nos lanzamos a una mas grande. Para la red 192.168.1.0 con mascara 255.255.255.0, obtener 8 subredes de 30 puestos cada una.

Es posible ?.

Cómo tenemos que poner la máscara ?

Lo primero que tenemos que hacer es respetar la ip de red y la de broadcasting, y por tanto, tenemos que quitar 2 * 8 = 16 ip

De las 256 que tiene un octeto ( 2^8 = 256 ordenadores o IP ), nos queda:

256 – 16 = 240 ordenadores que se pueden conectar

Como tenemos que tener 8 redes y en cada una queremos 30, nos sale justo, ya que :

8 redes por 30 = 240 IP

¿ Pero cómo seleccionamos cada subred ?. Pues con la mascara de subred, así que, si tenemos 8 redes vamos a necesitar… veamos

• Si cojo un bit mas de la mascara he visto que puedo crear dos subredes
• Si cojo 2 bits , puedo obtener 4 combinaciones de subredes dado por 00, la 01, la 10 y la 11
• Si ahora tomo 3 bits mas de la máscara , tengo 2^3 combinaciones, o sea, 8 subredes. Pues ya está, tengo que tomar prestados otros 3 bits mas y ponerlos a 1 dentro de la máscara, que nos va a quedar como :

11111111.11111111.11111111.11100000

Hemos pasado de tener una
Mascara origen: 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0)

a una
Mascara ampliada: 11111111.11111111.11111111.11100000 (255.255.255.224)

Importante: A partir de este momento, tenemos que usar la  máscara ampliada  para cada una de las subredes.

Veremos como nos ha quedado la tabla de las 8 redes. Mostramos cómo quedan las  4 primeras subredes y el rango de dominio de las iP en cada una de ellas:

Explicamos un poco. La red 0 tiene como primera dirección la 192.168.1.0 usada para la red ( dispositivo encargado que de servicio a la subred ). Luego tenemos un rango disponible que va desde la primera 192.168.1.1 hasta la última 192.168.1.30. La de broadcasting es la 192.168.1.31

Actividad 5. Completa la tabla añadiendo la red 6 y 7

Actividad 6 Crear las subredes necesarias para que contengan 120 host mínimo, tomando en cuenta que   IP: 202.15.35.0 con  Máscara: 255.255.255.0. Calcular la Ip de red, broadcast y rango de cada subred

Ejemplo 2.  Crear 8 Subredes de la red con  IP 180.10.1.0 y  Máscara: 255.255.254.0. Queremos que cada red tenga un mínimo de 60 host

1º Vemos que la máscara nos va a permitir lo que nos pide, gracias a que ha liberado un 1. Me explico. Tenemos que

Máscara = 11111111.11111111.11111110.00000000

Esa máscara nos permite crear 2^9 host = 512 host

Y 60 puestos por 8 redes = 480 . Por tanto es posible

2º Vemos los bits para las subredes dentro de la mascara. Creamos la máscara ampliada.

Para 8 subredes se necesitan 3 bits, por tanto la mascara amplicada queda como

11111111.11111111.11111111.11000000

3º Veremos cómo quedan las subredes

Vamos a poner en binario la Ip de origen 180.10.1.0  que en binario es

10110100.00001010.00000001.00000000

Como la máscara ampliada  permite variar 3 bits extra tenemos que la primera combinación es sustituir los tres bits correspondientes de la iP por 000

Esto da lugar a

10110100.00001010.00000000.00000000

o lo que es lo mismo en decimal, tenemos la ip de red 180.10.0.0

La última dirección será la marcada por 10110100.00001010.00000000.00111111, o  en decimal 180.10.0.63

Pasamos a la 2º subred. En este caso, la 2º combinación de esos 3 bits que varían es el 001, por tanto lo ponemos ahora en la IP y nos queda la 2º subred como

10110100.00001010.00000000.01000000 que en decimal es 180.10.0.64

y la última de esa subred es 10110100.00001010.00000000.01111111 o en decimal 180.10.0.127 

4º Si seguimos este procedimiento, tenemos los siguientes valores para

Ejemplo 3. Diseñar 100 subredes que contenga un  mínimo de 130.000 host si contamos con una IP 10.0.0.0 y  Máscara: 255.0.0.0. Obtener la IP de red, rango y broadcast de la número 0,  76 y la última , la  99

1º 130.000 son muchos , y tendremos que saber cuantos bit necesitamos. Para calcularlos tenemos que hacer la operación de 2^x = 130000, o mayor de ese número.

Ya sabemos que para 8 bits tenemos 256, cada bit de mas significa multiplicar por 2 los host, por tanto

Ya sabemos que necesitamos 17 bits para crear esa subred

2º Veremos la mascara ampliada.

Partimos de la mascara 255.0.0.0 . Necesitamos unos bits para crear las 100 redes y otros para el rango de las IP.

Para las 100 redes se requieren tomar 9 bits, que sumado a los 17 calculados antes, tenemos 26 bits. Vamos a indicar la nueva máscara ampliada

255.11111110.00000000.00000000

Con la nueva máscara y para la primera red, tenemos

• Red 0
• Dirección de subred:  10.0.0.0
• Dirección de subred en forma binaria : 00001010.0000000.00000000.00000000
• Dirección de broadcast: 10.1.255.255
• Dirección de broadcast en forma binaria: 00001010.00000001.11111111.11111111

Vamos a ver otra mas.

Observamos que el «avance de posiciones » de cada ip es de 2 octetos completos, por tanto, la tabla completa sería como

Vemos la relación?. A cada valor de red, el inicio se obtiene multiplicando por 2, por tanto para 76 sería ( 76 *2  = 152) -> 10.152.0.0  hasta la 10.153.255.255 

4º Máscaras de subred de longitud variable ( VLSM )

En  los casos  vistos  anteriormente tenemos que la creación de  las subredes ha supuesto tener la misma cantidad de direcciones de host disponibles.

En la práctica no sucede que la necesidad de cada subred requiera el mimos número de host. En el ejemplo de la Universidad, la subred de alumnos debería de ser mucho mayor que la de profesores. Este desperdicio de host se soluciona con la técnica del VLSM

Veremos un ejemplo de VLSM

Necesitamos crear un sistema de subredes que reuna los siguientes requisitos:

• Red A  debe contener 14 hosts
• Red B  debe contener  28 hosts
• Red C debe contener  2 hosts
• Red D debe contener  7 hosts
• Red D debe contener 28 hosts

La primera red necesita 14 host. El número de bits que se necesita es 2^4 = 16, por tanto con 4 bits los «cubrimos». La máscara será  a /28 (255.255.255.240)

Para la subred B se procede igual, pero como necesita 28 hosts, se necesitan ahora los últimos 5 bits y, por tanto, la máscara nos queda B /27 (255.255.255.224)

Para el resto, el procedimiento es el mismo. Obtenemos:

1. C /30 (255.255.255.252)
2. D /28 (255.255.255.240)
3. E/27 (255.255.255.224)

Los rangos de las subredes, empezando por la mayor para mayor facilidad , será

realizar la asignación de este modo:

red B: 204.15.5.0/27  rango  1 to 30
red E: 204.15.5.32/27 rango  33 to 62
red A: 204.15.5.64/28 rango  65 to 78
red D: 204.15.5.80/28 rango  81 to 94
red C: 204.15.5.96/30 rango  97 to 98

Actividad 7 : Tenemos una dirección 192.168.7.0 /24  y queremos tener  3 subredes con un mínimo de 50 hosts  dentro de cada subred. Obtener  la Mascara de red ampliada , la cantidad de host  que tiene cada  subred y el rango de cada subred.

Actividad 8. Tenemos  la dirección Dirección de Red de clase B 165.100.0.0 y queremos crear 1000 subredes con 60 hosts útiles mínimo . Calcular rango , hosts de cada red, etc

Actividad 9. Calcular si un dispositivo  con ip 172.16.17.30/20 y otro con B con IP  172.16.28.15/20 están dentro de la misma red

Prácticas

Para hacer subredes y tomar en cuenta las configuraciones propias, no bajamos el programa tracer de Cisco y haremos las actividades que se indican a continuación

1º  Practica 1. Práctica totalmente tutorada donde tenemos que montar un swich junto a varios PC. La tenemos en el DRIVE

2º Práctica 2. Haremos dos subredes con las siguientes características:

• La RED 1 tiene IP  de red 192.168.10.0, IP de difusión 192.168.10.127 y máscara 255.255.255.128
• La RED 2
• tiene IP  de red 192.168.10.129, IP de difusión 192.168.10.255 y máscara 255.255.255.128
• Cada subred tiene 4 PC
• Añadir un swich a cada subred y un router para comunicar las dos subredes. Comprobar que existe comunicacion entre el 1º PC de la RED 1 y el último PC de la red 2

3º Práctica 3. 

a) Implementar 3 redes (formada cada una por 4 PC y un swicth)  de las tres clases privadas (A,B y C). Tener cuidado con la configuración de  IP y máscaras de red  en cada una de las redes.

b) Comprobar que existen comunicación entre cada pc de cada red

c) Conectar un router para comunicar la clase B y la C. Hacer un ping desde el 1º ordenador de la clase B al último de la clase C.

IOS. Comandos de intarface para Cisco

Un paso mas. Ahora nos meteremos con mayor profundidad en la programación de dispositivos ( terminales, routers, etc ) para que realicen tareas específicas. Un control de la red nos va a otorgar mejor respuesta y dominio de la misma.

Pongamos un ejemplo , que servirá de práctica tutorada ( seguir los pasos y os saldrá )

Dentro de las instrucciones que tiene IOS, existen las listas de acceso, que sirven para que se ejecuten unas determinadas tareas. Es algo así como decirle al dispositivo que quieres que haga con el tráfico de los dispositivos que hay en la red, que privilegios que tiene cada uno, etc.

Situación real. Tenemos tres redes ( vale la práctica del ejercicio anterior ) y queremos poner en la red C una impresora. La ponemos y conectamos a un puerto ethernet libre del swich, pero sólo quiero que tengan acceso los usuarios de la red C y no quiero que desde B o A se vea esa impresora  ( Capito ? ).  Pues aquí viene la práctica. hacer los pasos como indico

Lo que vamos a hacer es entrar en esa consola, poderla editar y crear una lista donde se diga que la impresora no debe salir de la red C.

4º Práctica control de impresora

1. Sobre la red anterior, montar una impresora en la red C. Comprobar que existe comunicación entre la impresora y cualquier dispositivo de cualquier red
2. Creación de ACL. Vamos a la consola del Router y pinchamos en la pestaña CLI.  Para poder editar la lista, primero tenemos que entrar en modo edición. Esto hace pasar de la forma Router> a Router#. Para conseguir esto, ponemos la palabra enable
3. Ya estamos en Router#. Para poder crear la lista entramos en modo configuración. Para ello ponemos configure terminal.  Ahora vamos a tener la linea con una entrada como Router(config)#
4. La impresora está conectada al swich y tiene una dirección Ip 193.168.1.10. Para evitar que el resto de los PC que no están en la red C entren en la impresora, escribimos lo siguiente: access-list 1 deny 193.168.1.10 0.0.0.0
5. Explicando un poco lo de arriba, decir que access-list 1 crea la lista con numero 1 ( puede ser otro numero del 1 al 99 ). Luego deny, que indica denegar, luego la ip de la impresora y luego la máscara indicando que es esa ip y nada mas. Si la mascara fuese 0.0.0.255, indicaría que sería toda la red completa.
6. Como queremos dejar trafico al resto de los PC, tenemos que indicarlo de la forma: access-list 1 permit any
7. Ahora tenemos que decir al router en que puerto tiene que aplicarlo. Para ello escribimos interface FastEthernet 2/0. Decimos 2/0 porque es el nombre del puerto ethernet que está conectado al swich de la impresora
8. Por último , poner ip access-group 1 in  para indicar que se aplique a la red

Podemos resumir todo esto en lo siguiente

Router enable

Router#  configure terminal
Router(config)#  access-list 1 deny 193.168.1.10 0.0.0.0
Router(config)#  access-list 1 permit any
Router(config)#  interface FastEthernet 2/0
Router(config-if)#ip access-group 1 in

Voy a ver qué tengo configurado . Para ello he escrito

Router>enable
Router#show access-list 10

Y tengo como respuesta lo siguiente

Standard IP access list 10
deny host 193.168.1.10 (8 match(es))
permit any (4 match(es))

Todo bien. Me dice que 8 no tienen acceso a la impresora y 4 sí ( los de mi red C )

Una vez finalizado, comprobar que desde otro pc de la red A o B  no se puede acceder a la impresora.

Práctica Extra . Esta tarea puntúa de forma extraordinaria y sólo debe hacerse si se tiene tiempo y se quiere un extra en la nota.   Busca información en Internet sobre el sistema OSI de cisco y las listas y crea una red nueva ( dos redes C por ejemplo ) donde existan algunos PC con privilegios sobre otros.

Para esa tarea, puede venir bien estas páginas

•  http://aprenderedes. com/2006/11/proceso-de-configuracion-de-acl/
• https://www.cisco. com/c/es_mx/support/docs/ip/access-lists/26448-ACLsamples.html#anc6

5º Enrutamiento estático (2 router) Packet Tracer

Esta práctica se puede ver en el siguiente enlace:

 

Aunque en el vídeo se muestra un solo PC por red, añadir otro mas por cada red. Tenemos que hacer dos redes del tipo C, con dos swichs y dos routers, que estarán conectados por interfaz serial. Los pasos a seguir son:
1.- Creamos dos subredes de clase C. Por ejemplo: 192.168.1.0/24 y la 220.168.1.1/24 con 2 PC en cada subred.

2. Conectar 2 switch una para cada subred.

3. Conectar los dos  2 router.  Que no se olvide activar las puertas de enlaces

4. Añadir el interfaz serial del router (WIC-2T). No te olvides de apagar de router para añadir este interfaz.

5. Seguir el procedimiento que se indica en el video

6 Mirar la configuración y, repetir la práctica sin hacer uso de los comandos OSI

Soluciones a los ejercicios

Actividad 3 :

•   255.255.255.192
•  host por subred  = 62 host
• Rango Red 0:   192.168.7.0  –> 192.168.7.63 62
• Rango Red 1:  192.168.7.64   –>192.168.7.127 62
• Rango Red 2:  192.168.7.128 –>192.168.7.191 62
• Rango Red 3:  192.168.7.192 –>192.168.7.255

Actividad 4

• La máscara por defecto es la 255.255.0.0
• Como necesitamos 1000 redes, necesitamos «prestados» 10 bits ( 2^10 = 1024  )
• La mascara ampliada se queda en 11111111.11111111.11111111.11000000
• La máscara ampliada en decimal es 255.255.255.192
• Número de subredes creadas 1024 – 2 = 1022 ( se quitan 2 para la red )
• Número de host por subred = 2^6 – 2 = 64 – 2 = 62
• Primera red desde 165.100.0.0  hasta 165.100.0.63

Actividad 9.   a = 172.16.17.30/20 y  B con IP  =  172.16.28.15/20 están dentro de la misma red ?

• Determinamos  la subred  a la que pertenece el A:. La IP en forma binaria es  10101100.00010000.00010001.00011110. La máscara tiene 20 Unos, que nos da en binario el  11111111.11111111.11110000.00000000
• Multiplicamos bit a bit ( en el orden adecuado ) el bit de la IP con el bit de la máscara. Tenemos el valor = 10101100.00010000.00010000.00000000  que en su forma decimal es 172.16.16.0. Ya tenemos la subred de esa IP.
• Vamos ahora a calcular la subred del dispositivo B. Hacemos lo mismo que antes y tenemos el valor 10101100.00010000.00010000.00000000, o sea, 172.16.16.0.
• Llegamos a la conclusión que ambos dispositivos están dentro de la misma subred