Una subred , o subred , es una subdivisión lógica de una red IP . [1] : 1, 16 La práctica de dividir una red en dos o más redes se denomina subred .
Las computadoras que pertenecen a la misma subred se direccionan con un grupo idéntico de sus bits más significativos de sus direcciones IP . Esto da como resultado la división lógica de una dirección IP en dos campos: el número de red o prefijo de enrutamiento y el campo restante o identificador de host . El campo restante es un identificador para un host o interfaz de red específico.
El prefijo de enrutamiento se puede expresar como la primera dirección de una red, escrita en notación de enrutamiento entre dominios sin clases (CIDR), seguida de un carácter de barra ( / ) y terminando con la longitud de bits del prefijo. Por ejemplo, 198.51.100.0 / 24 es el prefijo de la red del Protocolo de Internet versión 4 que comienza en la dirección dada, tiene 24 bits asignados para el prefijo de red y los 8 bits restantes reservados para el direccionamiento del host. Las direcciones en el rango 198.51.100.0 a 198.51.100.255 pertenecen a esta red, con 198.51.100.255 como la dirección de difusión de subred . La especificación de dirección IPv6 2001:db8:: / 32 es un bloque de direcciones grande con 2 96 direcciones, que tiene un prefijo de enrutamiento de 32 bits.
En el caso de IPv4, una red también puede caracterizarse por su máscara de subred o máscara de red , que es la máscara de bits que, cuando se aplica mediante una operación AND bit a bit a cualquier dirección IP de la red, genera el prefijo de enrutamiento. Las máscaras de subred también se expresan en notación decimal con punto, como una dirección IP. Por ejemplo, el prefijo 198.51.100.0 / 24 tendría la máscara de subred 255.255.255.0 .
El tráfico se intercambia entre subredes a través de enrutadores cuando los prefijos de enrutamiento de la dirección de origen y la dirección de destino difieren. Un enrutador funciona como un límite lógico o físico entre las subredes.
Los beneficios de dividir en subredes una red existente varían según cada escenario de implementación. En la arquitectura de asignación de direcciones de Internet que utiliza CIDR y en organizaciones de gran tamaño, es necesaria una asignación eficiente del espacio de direcciones. La división en subredes también puede mejorar la eficiencia del enrutamiento o tener ventajas en la administración de la red cuando las subredes están controladas administrativamente por diferentes entidades en una organización más grande. Las subredes se pueden organizar de manera lógica en una arquitectura jerárquica, lo que divide el espacio de direcciones de red de una organización en una estructura de enrutamiento similar a un árbol u otras estructuras, como mallas.
Los equipos que participan en una red IP tienen al menos una dirección de red . Por lo general, esta dirección es única para cada dispositivo y puede ser configurada automáticamente por un servicio de red con el Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP), manualmente por un administrador o automáticamente por el sistema operativo con la configuración automática de direcciones sin estado .
Una dirección cumple las funciones de identificar el host y ubicarlo en la red en el enrutamiento de destino. La arquitectura de direccionamiento de red más común es el Protocolo de Internet versión 4 (IPv4), pero su sucesor, IPv6 , se ha implementado cada vez más desde aproximadamente 2006. Una dirección IPv4 consta de 32 bits. Una dirección IPv6 consta de 128 bits. En ambas arquitecturas, una dirección IP se divide en dos partes lógicas, el prefijo de red y el identificador de host . Todos los hosts en una subred tienen el mismo prefijo de red. Este prefijo ocupa los bits más significativos de la dirección. La cantidad de bits asignados dentro de una red al prefijo puede variar entre subredes, según la arquitectura de red. El identificador de host es una identificación local única y es un número de host en la red local o un identificador de interfaz.
Esta estructura de direccionamiento permite el enrutamiento selectivo de paquetes IP a través de múltiples redes mediante computadoras de enlace especiales, llamadas enrutadores , hacia un host de destino si los prefijos de red de los hosts de origen y destino difieren, o se envían directamente a un host de destino en la red local si son los mismos. Los enrutadores constituyen límites lógicos o físicos entre las subredes y administran el tráfico entre ellas. Cada subred es atendida por un enrutador predeterminado designado, pero puede constar internamente de múltiples segmentos físicos de Ethernet interconectados por conmutadores de red .
El prefijo de enrutamiento de una dirección se identifica mediante la máscara de subred , escrita en el mismo formato que se utiliza para las direcciones IP. Por ejemplo, la máscara de subred para un prefijo de enrutamiento que se compone de los 24 bits más significativos de una dirección IPv4 se escribe como 255.255.255.0 .
La forma estándar moderna de especificación del prefijo de red es la notación CIDR, utilizada tanto para IPv4 como para IPv6. Cuenta la cantidad de bits del prefijo y agrega ese número a la dirección después de un carácter separador de barra (/). Esta notación se introdujo con el enrutamiento entre dominios sin clases (CIDR). [2] En IPv6, esta es la única forma basada en estándares para indicar prefijos de red o enrutamiento.
Por ejemplo, la red IPv4 192.0.2.0 con la máscara de subred 255.255.255.0 se escribe como 192.0.2.0 / 24 , y la notación IPv6 2001:db8:: / 32 designa la dirección 2001:db8:: y su prefijo de red que consta de los 32 bits más significativos.
En las redes con clases de IPv4, antes de la introducción de CIDR, el prefijo de red se podía obtener directamente de la dirección IP, basándose en su secuencia de bits de orden más alto. Esto determinaba la clase (A, B, C) de la dirección y, por lo tanto, la máscara de subred. Sin embargo, desde la introducción de CIDR, la asignación de una dirección IP a una interfaz de red requiere dos parámetros: la dirección y una máscara de subred.
Dada una dirección de origen IPv4, su máscara de subred asociada y la dirección de destino, un enrutador puede determinar si el destino está en una red conectada localmente o en una red remota. La máscara de subred del destino no es necesaria y, por lo general, el enrutador no la conoce. [3] Sin embargo, para IPv6, la determinación en el enlace es diferente en detalle y requiere el Protocolo de descubrimiento de vecinos (NDP). [4] [5] La asignación de direcciones IPv6 a una interfaz no conlleva ningún requisito de un prefijo en el enlace coincidente y viceversa, con la excepción de las direcciones locales del enlace .
Dado que cada subred conectada localmente debe estar representada por una entrada independiente en las tablas de enrutamiento de cada enrutador conectado, la división en subredes aumenta la complejidad del enrutamiento. Sin embargo, mediante un diseño cuidadoso de la red, las rutas a conjuntos de subredes más distantes dentro de las ramas de una jerarquía de árbol se pueden agregar en una superred y representar mediante rutas individuales.
Una máscara de subred IPv4 consta de 32 bits; es una secuencia de unos ( 1 ) seguida de un bloque de ceros ( 0 ). Los unos indican los bits de la dirección que se utilizan para el prefijo de red y el bloque de ceros final designa esa parte como el identificador del host.
El siguiente ejemplo muestra la separación del prefijo de red y el identificador de host de una dirección ( 192.0.2.130 ) y su máscara de subred / 24 asociada ( 255.255.255.0 ). La operación se visualiza en una tabla utilizando formatos de direcciones binarias.
El resultado de la operación AND bit a bit de la dirección IP y la máscara de subred es el prefijo de red 192.0.2.0 . La parte del host, que es 130 , se obtiene mediante la operación AND bit a bit de la dirección y el complemento a uno de la máscara de subred.
La subred es el proceso de designar algunos bits de orden superior de la parte del host como parte del prefijo de red y ajustar la máscara de subred de manera adecuada. Esto divide una red en subredes más pequeñas. El siguiente diagrama modifica el ejemplo anterior al mover 2 bits de la parte del host al prefijo de red para formar cuatro subredes más pequeñas, cada una de un cuarto del tamaño anterior.
IPv4 utiliza formatos de direcciones especialmente designados para facilitar el reconocimiento de funciones de direcciones especiales. La primera y la última subred obtenidas al dividir en subredes una red más grande tradicionalmente han tenido una designación especial y, desde el principio, implicaciones de uso especiales. [6] Además, IPv4 utiliza la dirección de host de todos unos , es decir, la última dirección dentro de una red, para la transmisión de difusión a todos los hosts en el enlace.
La primera subred obtenida al dividir en subredes una red más grande tiene todos los bits del grupo de bits de la subred establecidos en cero. Por lo tanto, se denomina subred cero . [7] La última subred obtenida al dividir en subredes una red más grande tiene todos los bits del grupo de bits de la subred establecidos en uno. Por lo tanto, se denomina subred de todos unos . [8]
En un principio, la IETF desaconsejó el uso en producción de estas dos subredes. Cuando no se dispone de la longitud del prefijo, la red más grande y la primera subred tienen la misma dirección, lo que puede generar confusión. Es posible que se produzca una confusión similar con la dirección de difusión al final de la última subred. Por lo tanto, se recomendó reservar los valores de subred que consisten en todos los ceros y todos los unos en Internet pública [9] , reduciendo el número de subredes disponibles en dos para cada subred. Esta ineficiencia se eliminó y la práctica se declaró obsoleta en 1995 y solo es relevante cuando se trata de equipos antiguos [10] .
Aunque los valores de host de todos ceros y todos unos están reservados para la dirección de red de la subred y su dirección de difusión , respectivamente, en los sistemas que utilizan CIDR todas las subredes están disponibles en una red subdividida. Por ejemplo, una red / 24 se puede dividir en dieciséis redes / 28 utilizables . Cada dirección de difusión, es decir, *.15 , *.31 , …, *.255 , reduce solo el recuento de host en cada subred.
La cantidad de subredes disponibles y la cantidad de hosts posibles en una red se pueden calcular fácilmente. Por ejemplo, la red 192.168.5.0 / 24 se puede subdividir en las siguientes cuatro subredes / 26. Los dos bits de dirección resaltados se convierten en parte del número de red en este proceso.
Los bits restantes después de los bits de subred se utilizan para direccionar los hosts dentro de la subred. En el ejemplo anterior, la máscara de subred consta de 26 bits, lo que la convierte en 255.255.255.192, y quedan 6 bits para el identificador de host. Esto permite 62 combinaciones de host (2 6 −2).
En general, la cantidad de hosts disponibles en una subred es 2 h −2, donde h es la cantidad de bits utilizados para la parte de host de la dirección. La cantidad de subredes disponibles es 2 n , donde n es la cantidad de bits utilizados para la parte de red de la dirección.
Existe una excepción a esta regla para las máscaras de subred de 31 bits, [11] lo que significa que el identificador de host tiene solo un bit de longitud para dos direcciones permitidas. En dichas redes, generalmente enlaces punto a punto , solo se pueden conectar dos hosts (los puntos finales) y no es necesaria una especificación de direcciones de red y de difusión.
El diseño del espacio de direcciones IPv6 difiere significativamente del de IPv4. La razón principal para la división en subredes en IPv4 es mejorar la eficiencia en la utilización del espacio de direcciones relativamente pequeño disponible, en particular para las empresas. No existen tales limitaciones en IPv6, ya que el gran espacio de direcciones disponible, incluso para los usuarios finales, no es un factor limitante.
Al igual que en IPv4, la división en subredes en IPv6 se basa en los conceptos de máscara de subred de longitud variable (VLSM) y la metodología de enrutamiento entre dominios sin clases . Se utiliza para enrutar el tráfico entre los espacios de asignación global y dentro de las redes de clientes entre subredes e Internet en general.
Una subred IPv6 compatible siempre utiliza direcciones con 64 bits en el identificador de host. [12] Dado el tamaño de la dirección de 128 bits, tiene un prefijo de enrutamiento /64. Aunque es técnicamente posible utilizar subredes más pequeñas, [13] no son prácticas para redes de área local basadas en tecnología Ethernet, porque se requieren 64 bits para la autoconfiguración de direcciones sin estado . [14] El Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet recomienda el uso de subredes / 127 para enlaces punto a punto, que tienen solo dos hosts. [15] [16]
IPv6 no implementa formatos de dirección especiales para el tráfico de difusión o los números de red, [17] y, por lo tanto, todas las direcciones en una subred son aceptables para el direccionamiento de host. La dirección que contiene todos los ceros se reserva como la dirección anycast del enrutador de subred. [18] La dirección anycast del enrutador de subred es la dirección más baja en la subred, por lo que se parece a la "dirección de red". Si un enrutador tiene varias subredes en el mismo enlace, entonces tiene varias direcciones anycast del enrutador de subred en ese enlace. [19] No se permite asignar la primera y la última dirección en cualquier red o subred a ningún host individual.
En el pasado, la asignación recomendada para un sitio de cliente IPv6 era un espacio de direcciones con un prefijo de 48 bits ( / 48 ). [20] Sin embargo, esta recomendación se revisó para fomentar bloques más pequeños, por ejemplo utilizando prefijos de 56 bits. [21] Otro tamaño de asignación común para redes de clientes residenciales tiene un prefijo de 64 bits.
Tradicionalmente, se recomendaba enfáticamente que la subred cero y la subred de todos los unos no se utilizaran para el direccionamiento. [...] Hoy en día, el uso de la subred cero y la subred de todos los unos es generalmente aceptado y la mayoría de los proveedores respaldan su uso.
la primera [...] subred [...], conocida como subred cero
[...] la última subred [...], conocida como [...] la subred de todos los unos
Resulta útil preservar y ampliar la interpretación de estas direcciones especiales en redes divididas en subredes. Esto significa que los valores de todos los ceros y todos los unos en el campo de subred no deben asignarse a subredes reales (físicas).
¡Esta práctica está obsoleta! El software moderno podrá utilizar todas las redes definibles.(RFC informativo, degradado a categoría Histórico )
Para todas las direcciones de unidifusión, excepto aquellas que comienzan con el valor binario 000, se requiere que los identificadores de interfaz tengan una longitud de 64 bits y se construyan en formato EUI-64 modificado.(Actualizado por RFC 5952, RFC 6052, RFC 7136, RFC 7346, RFC 7371, RFC 8064.)
Es responsabilidad del administrador del sistema garantizar que las longitudes de los prefijos contenidos en los anuncios de enrutador sean coherentes con la longitud de los identificadores de interfaz para ese tipo de enlace. [...] una implementación no debe asumir una constante particular. En cambio, debe esperar cualquier longitud de identificadores de interfaz.(Actualizado por RFC 7527.)
El identificador de interfaz [AARCH] para una interfaz Ethernet se basa en el identificador EUI-64 [EUI64] derivado de la dirección IEEE 802 de 48 bits incorporada de la interfaz. [...] Un prefijo de dirección IPv6 utilizado para la autoconfiguración sin estado [ACONF] de una interfaz Ethernet debe tener una longitud de 64 bits.(Actualizado por RFC 6085, RFC 8064.)
En los enlaces punto a punto entre enrutadores, resulta útil, por motivos de seguridad y otros, utilizar prefijos IPv6 de 127 bits.
Este documento pasa "El uso de la longitud del prefijo /127 entre enrutadores se considera perjudicial" (RFC 3627) al estado histórico para reflejar la guía actualizada contenida en "Uso de prefijos IPv6 de 127 bits en enlaces entre enrutadores" (RFC 6164).
No hay direcciones de difusión en IPv6, su función es reemplazada por direcciones de multidifusión. [...] En IPv6, todos los ceros y todos los unos son valores legales para cualquier campo, a menos que se excluyan específicamente.
Esta dirección anycast es sintácticamente la misma que una dirección unicast para una interfaz en el enlace con el identificador de interfaz establecido en cero.
los clientes obtienen un /48 a menos que puedan demostrar que necesitan más de 65k subredes. [...] Si tiene muchos clientes consumidores, es posible que desee asignar /56 a sitios residenciales privados.
APNIC, ARIN y RIPE han revisado la política de asignación de sitios finales para fomentar la asignación de bloques más pequeños (es decir, /56) a los sitios finales.
