GUÍA COMPLETA DE SUBREDES Y MÁSCARAS DE SUBRED

Introducción a las Subredes y Máscaras de Subred

Las subredes y las máscaras de subred son conceptos fundamentales en la administración de redes, especialmente para desarrolladores y profesionales de TI que trabajan con direcciones IPv4. Este tutorial ofrece una guía detallada para entender cómo funcionan las direcciones IP, las máscaras de subred, la notación CIDR y las clases de direcciones IP. A través de explicaciones claras, tablas de referencia y ejemplos prácticos, este artículo te ayudará a dominar estos conceptos esenciales para configurar y gestionar redes de manera eficiente. Ya seas un principiante o un experto, esta guía te proporcionará herramientas prácticas para trabajar con subredes en entornos de red modernos.

Tabla de Referencia de Subredes

Una de las herramientas más útiles para trabajar con subredes es una tabla de referencia que detalle las máscaras de subred, máscaras wildcard, el número de direcciones IP y las direcciones utilizables. A continuación, se presenta una tabla completa basada en la notación CIDR, que es ampliamente utilizada en la configuración de redes modernas.

Nota: El caso especial de /31, definido en RFC 3021, permite asignar dos direcciones IP para enlaces punto a punto.

Esta tabla es una referencia esencial para determinar rápidamente cuántas direcciones IP están disponibles en una subred y cuántas son utilizables, teniendo en cuenta que, en la mayoría de los casos, dos direcciones se reservan: una para la identificación de la red y otra para la difusión (broadcast).

Conversión de Máscaras de Subred y Wildcard

Para comprender mejor las máscaras de subred y las máscaras wildcard, es útil conocer sus representaciones binarias. La siguiente tabla muestra las conversiones de valores decimales a binarios para los octetos de las máscaras de subred y wildcard:

La máscara wildcard es simplemente el inverso binario de la máscara de subred. Por ejemplo, una máscara de subred de 255.255.255.0 (/24) tiene una wildcard de 0.0.0.255, lo que indica que el último octeto es variable para las direcciones de host.

¿Cómo Funcionan las Direcciones IP?

Las direcciones IPv4, como 192.168.0.1, son representaciones decimales de cuatro bloques binarios de 8 bits, conocidos como octetos. Cada octeto puede representar valores de 0 a 255, lo que da un total de 32 bits por dirección IP. Por ejemplo, la dirección IP 172.16.254.1 en binario se ve así:

10101100.00010000.11111110.00000001

Para convertir una dirección IP de decimal a binario, puedes usar la siguiente tabla para cada octeto:

Por ejemplo, para convertir el octeto 168:

Esto resulta en 128 + 32 + 8 = 168, o 10101000 en binario. Repite este proceso para cada octeto de la dirección IP 168.210.225.206, y obtendrás:

10101000.11010010.11100001.11001110

Este proceso de conversión es fundamental para entender cómo las direcciones IP se dividen en partes de red y host, lo que lleva al concepto de subredes.

¿Qué es el Subnetting?

El subnetting es el proceso de dividir una dirección IP en subredes más pequeñas, utilizando la porción de host de la dirección para crear redes adicionales. Esto permite una gestión más eficiente de las direcciones IP, especialmente en un mundo donde las direcciones IPv4 son limitadas, con un total de aproximadamente 4.2 mil millones de direcciones posibles.

Sin subnetting, cada dispositivo conectado a Internet necesitaría una dirección IP única. En una red doméstica, por ejemplo, un router recibe una dirección IP pública asignada por el proveedor de servicios de Internet (ISP), mientras que los dispositivos conectados al router usan direcciones IP privadas, como 192.168.1.101. El subnetting permite que los dispositivos determinen si otro dispositivo está en la misma red local o en una red diferente.

Por ejemplo, considera una red doméstica con el siguiente esquema:

Router IP pública: 203.0.113.1
Dispositivo 1: 192.168.1.101
Dispositivo 2: 192.168.1.102
Máscara de subred: 255.255.255.0

El router utiliza la máscara de subred para determinar que los dispositivos con direcciones 192.168.1.x están en la misma red local.

Cómo Funcionan las Máscaras de Subred

Las máscaras de subred actúan como un filtro que separa los bits de red de los bits de host en una dirección IP. Una máscara de subred común, como 255.255.255.0, es ampliamente utilizada en redes domésticas. En binario, esta máscara se representa como:

11111111.11111111.11111111.00000000

Consideremos una dirección IP 192.168.0.101 con una máscara de subred 255.255.255.0:

IP: 11000000.10101000.00000000.01100101
Máscara: 11111111.11111111.11111111.00000000

Donde los bits de la máscara son 1, la dirección IP corresponde a la parte de red. Donde los bits son 0, corresponde a la parte de host. En este caso, 192.168.0 es la parte de red, y 101 es la parte de host. Esto significa que cualquier dispositivo con una dirección 192.168.0.x está en la misma red local.

El identificador de red (Network ID) para esta configuración es 192.168.0.0. Este proceso permite a los dispositivos determinar cómo comunicarse con otros dispositivos, ya sea localmente o a través de una red externa.

¿Qué es CIDR y la Notación CIDR?

CIDR, o Classless Inter-Domain Routing, es un método introducido en 1993 para reemplazar el sistema de clases de direcciones IP, que era ineficiente. CIDR permite una asignación más flexible de direcciones IP mediante el uso de máscaras de subred de longitud variable (VLSM). La notación CIDR es una forma compacta de representar una dirección IP y su máscara de subred. Por ejemplo, 192.168.0.101/24 es equivalente a 192.168.0.101 con una máscara de subred 255.255.255.0.

Para calcular la notación CIDR, convierte la máscara de subred a binario y cuenta los bits encendidos (1). Por ejemplo:

Máscara: 255.255.255.0
Binario: 11111111.11111111.11111111.00000000

Esto tiene 24 bits encendidos, por lo que la notación CIDR es /24. La notación CIDR siempre se escribe con el identificador de red, por lo que la dirección completa sería 192.168.0.0/24.

Direccionamiento IP por Clases

Antes de la introducción de CIDR, las direcciones IP se organizaban en clases (A, B, C, D y E). Este sistema, conocido como direccionamiento por clases, asignaba rangos de direcciones según las necesidades de las organizaciones, pero era ineficiente.

Clase A

Las direcciones de Clase A usan el primer octeto (8 bits) para la red y los tres octetos restantes (24 bits) para los hosts. El rango es de 1.0.0.0 a 127.255.255.255, con una máscara predeterminada de 255.0.0.0 (/8). Esto permite 128 redes y 16,777,214 direcciones utilizables por red. El rango 127.0.0.0 a 127.255.255.255 está reservado para direcciones de loopback.

Clase B

Las direcciones de Clase B usan los primeros dos octetos (16 bits) para la red y los dos últimos (16 bits) para los hosts. El rango es de 128.0.0.0 a 191.255.255.255, con una máscara predeterminada de 255.255.0.0 (/16). Esto permite 16,384 redes y 65,534 direcciones utilizables por red.

Clase C

Las direcciones de Clase C usan los primeros tres octetos (24 bits) para la red y el último octeto (8 bits) para los hosts. El rango es de 192.0.0.0 a 223.255.255.255, con una máscara predeterminada de 255.255.255.0 (/24). Esto permite 2,097,152 redes y 254 direcciones utilizables por red.

Clases D y E

Las direcciones de Clase D (224.0.0.0 a 239.255.255.255) están reservadas para multidifusión, mientras que las de Clase E (240.0.0.0 en adelante) son experimentales y no se utilizan en redes públicas.

Problemas del Direccionamiento por Clases

El sistema de clases era ineficiente porque asignaba bloques de direcciones que a menudo excedían las necesidades reales de las organizaciones. Por ejemplo, una empresa con 1,000 dispositivos requería una red de Clase B, que ofrecía 65,534 direcciones utilizables, resultando en un desperdicio significativo. Este problema llevó al desarrollo de CIDR y el subnetting moderno.

Ejemplo Práctico: Configuración de una Subred

Supongamos que tienes una red con la dirección 192.168.1.0/24 y deseas dividirla en dos subredes. Cada subred necesitará una máscara de subred más específica, como /25, que proporciona 128 direcciones por subred (126 utilizables).

Red original: 192.168.1.0/24
Máscara: 255.255.255.0
Subred 1: 192.168.1.0/25 (Máscara: 255.255.255.128)
Subred 2: 192.168.1.128/25 (Máscara: 255.255.255.128)

Cada subred puede contener hasta 126 dispositivos, lo que es ideal para redes pequeñas. Este ejemplo ilustra cómo el subnetting permite una asignación más eficiente de direcciones IP.

Conclusiones

El subnetting y las máscaras de subred son herramientas esenciales para la gestión de redes modernas. Comprender cómo funcionan las direcciones IP, las máscaras de subred y la notación CIDR permite a los administradores de red optimizar el uso de direcciones IPv4 y garantizar una comunicación eficiente entre dispositivos. Aunque el sistema de clases IP fue reemplazado por CIDR en 1993, su estudio proporciona una base histórica para entender la evolución de las redes. Con las tablas de referencia y los ejemplos prácticos proporcionados, puedes aplicar estos conceptos en configuraciones de red reales, desde redes domésticas hasta entornos empresariales. Mantenerse actualizado con estos fundamentos es crucial en un mundo donde la conectividad y la eficiencia de las redes son más importantes que nunca.