Superred o CIDR (Classless Internet Domain Routing)
Problemas:
Inflexible la división del espacio de direcciones Internet o IPv4 en clases clases A, B y C: • Terminación del espacio de direcciones Internet o IPv4
Aumento del tamaño en las tablas de encaminamiento y de la información que se ha de intercambiar
Soluciones:
Asignar más direcciones de red de clase C en vez de una sola SUPERREDES . RFC-1338 de clase B: SUPERREDES. Reducir la información de encaminamiento que los routers almacenan e intercambian: CIDR (Encaminamiento entre Dominios sin Clase). Clase). RFC-1518, 1519
Figura 1.- Soluciones a los problemas de direccionamiento IPv4.
La experiencia ha demostrado que la división del espacio de direcciones numéricas en clases A, B y C ha resultado ser bastante inflexible e ineficiente en muchos casos. Hay que tener en cuenta que muchas organizaciones utilizan ineficientemente los bits para identificar máquinas en las direcciones de red de la clase B, mientras que muchas otras necesitan más direcciones para identificar sus computadoras que las que proporciona una dirección de red de la clase C . Si una organización que sólo necesita unos cientos o unos pocos miles de direcciones de máquina, dispone de una dirección de la clase B (65.534 máquinas) , se desperdician muchas direcciones. Por otra parte, si se le asigna
una única dirección de la clase C (254 máquinas) puede que no tenga suficientes bits para identificar sus máquinas. Sería preferible, y mucho más óptimo, asignar a las máquinas de las distintas organizaciones el número de bits que realmente necesiten. Asimismo, si se hubiera asignado una dirección de red de la clase B (16.384 redes) a cada organización que necesite conectar más de 254 máquinas, se habría agotado el espacio de direcciones de IP, debido al rápido crecimiento de Internet. Esto último todavía supone un caso más extremo con las direcciones de red de la clase A (126 redes).
Para evitar terminar con el espacio de direcciones de IP de la clase B y poder hacer un uso más óptimo del espacio de direccionamiento en función del número de máquinas que, en realidad, se desea conectar; se ha creado el concepto de SUPERRED o CIDR (encaminamiento entre dominios sin clase) que se basa en una técnica que permite resumir un conjunto variable de direcciones IP contiguas de red de una clase (en la 1
práctica de la clase C) en una misma dirección de IP de red de esa clase para, por un lado, disponer de un espacio de direccionamiento superior sin necesidad de solicitar
1
También, el concepto de superred se puede aplicar a las direcciones de la clase B para ahorrar
direcciones de la clase A.
una dirección de rango superior (en la práctica de la clase B); y, por otro lado, evitar que las tablas de encaminamiento, y los mensajes para una actualización dinámica de éstas entre routers contiguos, crezcan demasiado .
En este contexto, si aumenta el número de redes de la clase C , provocaría aumentar el número de entradas en las correspondientes tablas de encaminamiento de las máquinas de la organización e incluso de otras organizaciones. Asimismo, esto provocaría también un aumento muy significativo en el intercambio dinámico de la información de encaminamiento en la misma organización y con respecto a otras organizaciones. Consecuentemente, asignar muchas direcciones de la clase C en vez de una sola de la clase B, conserva las direcciones de la clase B y resuelve el problema inmediato de la
terminación del espacio de direcciones. Sin embargo, crea un nuevo problema ya reseñado: La información que los routers almacenan e intercambian aumenta dramáticamente. Por todo lo anterior, en 1993 se eliminó la restricción del espacio de
direcciones con clase, adoptándose un esquema o notación en el que se utiliza una longitud de prefijo común arbitraria para indicar la dirección común de red de un bloque de direcciones de red contiguas que se quieren resumir en una sola dirección de red. Este esquema o notación es lo que se conoce como formato CIDR o de superred y que representa una alternativa al direccionamiento IP con clase
.
Por consiguiente, el
concepto de clases A, B y C desaparece al usar prefijos diferentes a los prefijos obligatorios de dichas clases. Como ya se ha comentado, el formato CIDR resume un grupo de direcciones contiguas, básicamente, de la clase C en una sola dirección de red de la clase C y, por tanto, en una sola entrada en la tabla de encaminamiento. Para llevar esto a la práctica, se maneja una notación en función de los siguientes dos parámetros : (dirección de red/longitud)
en donde: •
Dirección de red : Representa la dirección más baja del bloque o grupo contiguo
de direcciones de IP que se quieren resumir en una única dirección de destino o entrada en la tabla de encaminamiento. •
Longitud : Indica el número de bits que delimitan la máscara de CIDR o de superred o de prefijo , que definen el prefijo común formado por un número de
bits contiguos y comunes, situados más a la izquierda, y que comparten todas las direcciones de red del bloque de direcciones adyacentes que se desean resumir en una sola dirección. Dicho de otra forma, define el número de bits que se van a usar como prefijo común del bloque contiguo de direcciones, cuya primera dirección es la dirección de red especificada (primer parámetro). En función de la máscara natural o por omisión, éste parámetro determina, a su vez, el bloque
CIDR que es el número de direcciones de red contiguas que conforman el bloque
o grupo de direcciones que se desea resumir en una sola dirección de red. Formato CIDR = (220.1.0.0/22) = (220.1.0.0, 255.255.252.0) Prefijo común de 22 bits de longitud
220.1.0.0 = 11011100.00000001.00000000 .00000000 Máscara natural o por omisión
Máscara
11111111.11111111. 11111111 .00000000
por omisión
=
Máscara CIDR o de superred o d e prefijo
Máscara de superred
=
11111111.11111111. 111111 xx .00000000
Una red se denomina SUPERRED cuando la máscara CIDR
Bloque CIDR = 2 bits = 2 2 = 4 redes contiguas
contiene menos bits que la máscara por omisión de la red. 220.1.0000 00 xx.0 xx = 00 = 0; xx = 01 = 1
220.1.0.0; 220.1.1.0 220.1.2.0; 220.1.3.0
xx = 10 = 2; xx = 11 = 3
Figura 2.- Ejemplo de formato y bloque CIDR.
Como se puede comprobar en la anterior Figura 2: Bloque CIDR = máscara por omisión – máscara CIDR
En donde la máscara de CIDR es un número de 32 bits que contiene unos en los bits que identifican la dirección o prefijo común de red del bloque de direcciones contiguas que se desea resumir. Si el bloque CIDR = 0, es porque la máscara por omisión es igual a la máscara de CIDR y, por tanto, la máscara está denotando una sola dirección de red. En el ejemplo de la anterior Figura 2, se dispone del siguiente formato CIDR: 2
Formato CIDR = (220.1.0.0/22) = (220.1.0.0, 255.255.252.0)
Ambas notaciones (220.1.0.0/22) y (220.1.0.0, 255.255.252.0) son representaciones equivalentes del bloque CIDR. En este ejemplo se utiliza una longitud de prefijo de 22 bits (/22) que son los 22 bits a unos de la máscara de CIDR que definen un prefijo común de 22 bits y que es equivalente en tamaño a cuatro redes de la clase C .
2
Un proveedor asigna a su cliente (por ejemplo, una organización), un formato de encaminamiento de
superred o de entre dominios sin clase (CIDR) a partir de una dirección I P de red de la clase C (220.1.0.0) y con una determinada longitud (22).
Como se ya se indicó, en función de la máscara por omisión, la máscara de CIDR define el número de bits que se va a utilizar para identificar las distintas direcciones de red del correspondiente bloque contiguo de direcciones que se desea resumir. 2
En el ejemplo, Bloque CIDR = 24 bits (clase C) – 22 bits = 2bits = 2 = 4 direcciones de
redes
contiguas .
Asimismo, 11011100.00000001.000000xx.
todas
ellas
tienen
como
prefijo
común:
Una máscara de CIDR aplicada a una dirección de red de la clase C (cuya máscara por omisión es siempre 255.255.255.0) significa que únicamente del tercer octeto se van a usar correlativamente y de forma contigua todos los bits “cubiertos” por la máscara por omisión y que no “cubre” la máscara de CIDR . Por consiguiente, Dirección de superred = Prefijo común (11011100.00000001.000000) + Bloque CIDR (xx). 220.1.0000 00 xx.0 xx = 00 = 0 (decimal) = 220.1.0.0 xx = 01 = 1 (decimal) = 220.1.1.0 xx = 10 = 2 (decimal) = 220.1.2.0 xx = 11 = 3 (decimal) = 220.1.3.0
Este formato proporciona un mecanismo para reunir fácilmente todas las rutas más específicas (220.1.0.0, 220.1.1.0, 220.1.2.0 y 220.1.3.0) definidas por la notación 220.1.0.0/22, en una publicación denominada agregada . Es fácil confundirse debido a la terminología, especialmente porque los términos agregado, bloque CIDR y superred , a menudo, se utilizan indistintamente. Generalmente, todos estos términos indican que un grupo de redes IP contiguas se han resumido en una publicación de ruta. Todas las redes que son un subconjunto de un agregado o bloque CIDR son conocidas como más específicas porque proporcionan más información sobre la ubicación de una red. Esta técnica de agregar rutas ha provocado una reducción significativa en el crecimiento de las tablas de encaminamiento. Sin la implementación de CIDR, el tamaño de las tablas de encaminamiento en el núcleo de Internet hubiera superado varios cientos de miles de rutas. Una red se denomina de SUPERRED cuando la máscara de CIDR contiene menos bits a unos que la máscara por omisión de la red . Es decir, con una máscara más corta en
cuanto al número de unos que la máscara natural (255.255.252.0 es menor que 255.255.255.0 o lo que es lo mismo 22 es menor que 24), la red se define como una superred . Por tanto, cuando una entidad IP detecte lo anterior en una entrada de la tabla de encaminamiento, sabe que no está ante una dirección de red sino, ante una dirección
de superred (prefijo común + bloque CIDR) que resume un bloque de direcciones adyacentes de red. Consecuentemente, las máquinas (de usuario y routers) que usan el direccionamiento de superred necesitan un software de encaminamiento no convencional que entienda los correspondientes rangos de direcciones. R2
I)
Organización
R1
Dirección oficial IP: 140.100.0.0
...
Nº máx = 65.534 máqui máquinas nas
...
...
Diestino Máscara Ruta 140.100.0.0, 255.255.0.0 R1
(140.100.0.0,255.255.0.0)
La organización desea conectar sólo 1016 máquinas como máximo
...
220.1.0.0 = 254 máquinas
II) ...
Asignación de Asignación redes contiguas contiguas
R2 1
R1 1 2
220.1.1.0 = 254 máquinas
3 4
Diestino Máscara Ruta Interfaz 220.1.0.0, 255.255.255.0 1 255.255.255.0 R1 220.1.1.0, 255.255.255.0 255.255.255.0 R1 1 220.1.2.0, 255.255.255.0 255.255.255.0 R1 1 220.1.3.0, 255.255.255.0 255.255.255.0 R1 1 ...
(220.1.0.0, 255.255.255.0) (220.1.1.0, 255.255.255.0) (220.1.2.0, 255.255.255.0) (220.1.3.0, 255.255.255.0)
220.1.3.0
220.1.2.0 = 254 máquinas
= 254 máquinas máquinas
Figura 3.- Ejemplo de asignación de redes contiguas.
En la anterior Figura 3 se muestra la ineficiencia y falta de flexibilidad en la división del espacio de direcciones de IP en clases A, B y C . En la situación I, del ejemplo, una organización desea conectar 1016 máquinas y se le ha asignado la dirección de IP oficial de la clase B: 140.100.0.0. A una dirección de red de la clase B se la pueden conectar 65.534 máquinas como máximo. Teniendo en cuenta que se desean conectar como máximo 1016 máquinas, sobran pues 64.510 potenciales direcciones, lo cual supone todo un desperdicio. Posteriormente, y suponiendo un encaminamiento dinámico (que ya se estudiará), R1 informa a R2 del nuevo destino 140.100.0.0. En la situación II , (Asignación de redes contiguas) del ejemplo, mediante el concepto
de superred, se asigna a la organización cuatro direcciones contiguas de red de la clase C (4 x 254 = 1016). De esta forma, no se pierde una dirección de la clase B y el espacio de direccionamiento (mediante redes contiguas de la clase C) está más aprovechado. Seguidamente, y suponiendo un encaminamiento dinámico (que ya se estudiará), R1 envía a R2 toda la información de encaminamiento con respecto a estas cuatro redes creadas. Con esta información R2 actualiza su correspondiente tabla, la cual irá creciendo a medida que vaya conociendo nuevos destinos procedentes de otros routers vecinos.
II)
220.1.0.0 = 254 máquinas
Asignación de redes contiguas
R2
1
220.1.1.0 = 254 máquinas
2
1
...
R1
3 4
Destino
Máscara
220.1.0.0, 255.255.255.0 220.1.1.0, 255.255.255.0 220.1.2.0, 255.255.255.0 220.1.3.0, 255.255.255.0 ...
III)
220.1.2.0 = 254 máquinas
Ruta Interfaz R1 R1 R1 R1
(220.1.0.0, 255.255.255.0) (220.1.1.0, 255.255.255.0) (220.1.2.0, 255.255.255.0) (220.1.3.0, 255.255.255.0)
1 1 1 1
Superred con CIDR
R2
220.1.3.0
= 254 máquinas
R1 Diestino Diestino Máscara Ruta Interfaz 2 20 .1 .0 .0 , 2 55 .2 55 .2 55 .0 D ir 1 2 20 .1 .1 .0 , 2 55 .2 55 .2 55 .0 D ir 2
Destino Máscara Ruta Interfaz 220.1.0.0, 255.255.252.0 R1 1 ...
(220.1.0.0/22)
2 20 .1 .2 .0 , 2 55 .2 55 .2 55 .0 2 20 .1 .3 .0 , 2 55 .2 55 .2 55 .0
D ir D ir
3 4
Figura 4.- Ejemplo de formato CIDR.
, (Asignación de redes contiguas) del ejemplo, se muestra el En la situación II inconveniente, de tener que enviar más información (más direcciones de redes) de encaminamiento a los routers vecinos o contiguos. Consecuentemente, las tablas de encaminamiento aumentan en la misma medida. Según se ha comentado con anterioridad, para solventar este último problema se ha diseñado el formato CIDR (situación III de la anterior Figura 4) que permite resumir un grupo de direcciones contiguas, básicamente, de la clase C en una sola entrada en la tabla de encaminamiento con el objetivo de disminuir tanto el tamaño de los mensajes con la información de encaminamiento como las mismas tablas de encaminamiento. La utilización de prefijos de longitud variable requiere que se busque en las tablas, entradas con el prefijo más grande. Por ejemplo, una tabla de encaminamiento puede contener entradas para la superred del ejemplo, como las siguientes: 220.1.0.0/22 220.1.0.0/16 . Un datagrama con la dirección de destino de 220.1.1.1 produce una
coincidencia en ambas entradas, de forma que el algoritmo debe seleccionar la coincidencia con el prefijo más grande. Las tablas de encaminamiento pueden contener decenas de miles de entradas; entonces, para desarrollar dispositivos de encaminamiento rápidos se necesitan algoritmos rápidos y eficientes que busquen coincidencias con los prefijos más grandes. En este contexto, se han implementado varios de estos algoritmos para routers rápidos.
