En las direcciones IPv4 originales, se encuentran dos nivele de jerarquías, siendo estas una de host y una de red, las cuales permiten agrupaciones de redes básicas que facilitan el enrutamiento de paquetes hacia una red de destino, sin embargo cuando las redes crecen, la jerarquía de dos niveles resulta insuficiente, agregando de este modo a la subdivisión un nivel más, convirtiéndola así en tres niveles: red, subred y host.

Una red plana no presenta inconveniente hasta que la red comienza a crecer, siendo necesario segmentar las redes grandes en subredes más pequeñas, con lo que se crean grupos más pequeños de dispositivos y servicios con los fines de:

-  Controlar el tráfico mediante la contención del tráfico de broadcast dentro de la subred.

- Reducir el tráfico general de la red y mejorar el rendimiento de esta

El proceso de segmentación de una red mediante su división en espacios más pequeños se le denomina división de subredes, llevando el nombre de subredes las redes subordinadas.

Para que lo dispositivos en las distintas redes se puedan comunicar se necesita un router, el cual procesa el tráfico destinado a un dispositivo y lo reenvía hacia el destino, determinando si dicho tráfico es local o remoto mediante la máscara de subred, funcionando de la misma forma en la división en subredes. Mediante esta división se crean varias redes lógicas, cada subred se considera un espacio de red independiente, por lo que los dispositivos en la misma subred deben utilizar una dirección, una máscara de subred y un gateway predeterminado, es decir, que cada interfaz del router debe tener una dirección de host IPv4 que pertenezca a la red o subred para conectarse.

Conocer los requisitos de dirección IP permite determinar los rangos de direcciones de host que se deben implementar. Los rangos de direcciones IP privadas son:

* 10.0.0.0 con una máscara de subred de 255.0.0.0

* 172.16.0.0 con una máscara de subred de 255.240.0.0

*192.168.0.0 con una máscara de subred de 255.255.0.0

Las direcciones públicas las suele asignar un proveedor de servicios y se aplican los mismos principios que en la división de subredes. La determinación de cuál es el bloque de direcciones privadas que se necesitan es mediante la cantidad de subredes requeridas y la cantidad máxima de hosts necesario por subred, permitiendo cada uno de estos bloques asignar adecuadamente los host.

Las subredes se crean utilizando uno o más bits de host como bit de red, es decir, que ampliamos la máscara y tomamos prestados los bit necesarios de host, ya que solo se pueden tomar en  esta parte, creando de este modo por cada bit dos subredes. Mientras más bit se usen mayor será la cantidad de subredes que se podrán crear pero habrán menos porciones de host de la dirección, en caso de que no se tome prestado ningún bit, la porción de host de la dirección de red y de la máscara se compone solo de bits 0.

Para las interfaces del router, usualmente se utilizan la primera o ultima dirección disponible en un rango de red, determinando primero las direcciones válidas para cada subred dentro del rango.

 Fórmulas de división en subredes.

 Para calcular la cantidad de subredes se utiliza la siguiente formula:

Debemos tener en cuenta que los dos últimos bits de octeto no se pueden tomar prestados, ya que no habría direcciones de host disponible.

Para calcular la cantidad de hosts se utiliza la misma fórmula que la de subredes, pero en este caso n representa la cantidad de bits restantes en el campo de host. Cada bit de host prestado, permite que se creen 2 subredes y cada una puede tener un total de 126 hosts asignados.

2^n se utiliza para calcular la cantidad de hosts.

-2 la ID de subred y la dirección de broadcast no se pueden utilizar en cada subred.

Creación de subredes

Para la creación de subredes se debe de saber la cantidad de subredes que se desea crear y luego calcular la cantidad de bits a tomar prestados mediante la fórmula, modificando de una vez la máscara de subred.

Como vimos anteriormente tomar prestado un bit nos da solo dos subredes, por lo que si tomamos dos calculándolo con la formula se obtienen 4 como resultado, seguidamente se calcula la cantidad de bit de host dando como resultado que las subredes admiten 62 direcciones de host. De esta misma forma se realizan la creación de ocho y 100 subredes, cambiando solo los valores determinados en las formulas. Sin embargo, para la de 100 es necesario tomar prestado 7 bits, no pudiendo llevarse a cabo ya que los hosts no son suficientes.

Para realizar esta es necesario requerir una red IP con más bits de host, siendo así una IP con máscara subred predeterminada /16, teniendo entonces 16 bits en host para tomar prestados para crear subredes. En esta ocasión se toma un bit por vez hasta alcanzar la cantidad necesaria.

Para calcular el número de host que puede admitir cada subred en esta ocasión, se examina el tercer y cuarto octetos y se aplica la misma fórmula utilizada anteriormente, quedando 510 host en la creación de las 100 subredes, siendo válidos por la subred.

De la misma forma que las anteriores es necesario analizar la cantidad de host disponible y si son suficientes para 1000 subredes, en este caso se debe tomar prestado 10 bit, los cuales permitirán crear 1024 subredes, siendo las subredes creadas de 10.0.0.0/18 a 10.255.255.128.0/18 y mascara de subred resultante 255.255.192.0.

Existen dos factores que se deben tener en cuenta al planificar las subredes:

~Cantidad de subredes requerida.

~Cantidad de direcciones de host requeridas.

La selección de una cantidad de bit para la ID de subred afecta tanto la cantidad de subredes posibles como la cantidad de direcciones de host en cada subred. Se debe dejar suficientes bits de host para la red más grande.

La división de subredes basada en redes tiene como clave lograr un equilibrio entre la cantidad de subredes necesaria y la cantidad de host requeridos para la subred más grande. Los administradores de redes deben diseñar un esquema de direccionamiento de red que pueda admitir la cantidad máxima de hosts para cada red y la cantidad de subredes, permitiendo mediante esto el crecimiento de la cantidad las direcciones de host y de subredes.

La subred más grande requiere 40 host, ya que son 9 subredes, tomando prestado un mínimo de 6 bits para desarrollarla, convirtiendo así la dirección de prefijo a /26 con macara de subred 255.255.255.192.

Desperdicio de direcciones de la división en subredes tradicional

En la división en subredes tradicionales, se asigna la misma cantidad de direcciones a cada subred. Las subredes que requieren menos direcciones tienen direcciones sin utilizar, lo que provoca un desperdicio, como ejemplo tenemos que los enlaces WAN solo necesitan dos direcciones. La aplicación del esquema de división en subredes tradicionales no evita esto sin embargo la subdivisión de subredes o la máscara de subred de longitud variable (VLSM), permite un uso más eficiente de las direcciones, evitando que se desperdicien.

La  máscara de subred de longitud variable (VLSM) permite dividir un espacio de red en partes desiguales. Con esto la máscara de subred varían según la cantidad de bit que se toman prestados para una subred especifica. En esta ocasión para calcular la cantidad de subredes y host la red primero se divide en subredes y luego las subredes se vuelven a dividir en subredes, repitiéndose esto hasta crear subredes de diferentes tamaños. Es recomendable iniciar con las subredes más grandes en el proceso de crear subredes con VLSM y terminar con las más pequeñas.

Al utilizarse subredes VLSM, también se pueden direccionar los segmentos LAN y WAN con un mínimo desperdicio, asignando a cada LAN una subred con mascara /27 y a cada enlace WAN una subred con mascara /30.

La asignación de direcciones de red se debe planificar y registrar teniendo en cuenta los siguientes propósitos:

~Evitar duplicación de direcciones

~Proporcionar y controlar el acceso

~Controlar seguridad y rendimiento

Por lo general las direcciones para los clientes se asignan de forma dinámica mediante el protocolo de configuración dinámica de host (DHCP), ya que este reduce la carga para el personal de soporte de la red y elimina los errores de entrada. Otro beneficio es que las direcciones no se asignan de forma permanente.

Los recursos de red como son los servidores, deben tener direcciones estáticas, siendo estos, los periféricos y los dispositivos intermediarios un punto de concentración para el tráfico. Los últimos mencionados ofrecen una ubicación oportuna para la administración, monitoreo y seguridad de red. A diferencia de otros dispositivos intermediarios mencionados, se asigna a los dispositivos de router y firewall una dirección IP para cada interfaz, siendo estos el punto de concentración de tráfico que entra y sale de la red.

Un espacio de red IPv6 se divide en subredes para admitir un diseño jerárquico y lógico de la red. Esta se relaciona con armar una jerarquía de direccionamiento basada en la cantidad de routers y las redes que estos admiten. La dirección IPv6 de unidifusión global consiste, por lo general, en un prefijo de routing global /48, una ID de subred de 16 bits y una ID de interfaz de 64 bits como se muestra a continuación:

El prefijo de routing global. El proveedor asigna esta porción de prefijo, o de red, de la dirección.

ID de subred. Utilizada por organizaciones para identificar subredes dentro de su ubicación. Esta proporciona más subredes que las necesarias y admite más host de los que puedan llegarse a necesitar para una subred.

ID de interfaz. Equivale a la porción de host de una dirección IPv4. Se utiliza dicho término debido a que un único host puede tener varias interfaces, cada una con una o más direcciones IPv6.

De forma similar a con la IPv4, con IPv6 se pueden tomar prestados bits de la ID de interfaz para crear subredes IPv6 adicionales.