Enrutamiento entre dominios sin clases

El enrutamiento entre dominios sin clases ( CIDR , pronunciado "cider" o / ˈ s ɪ d ər / SID -ər ) es un método para asignar direcciones IP para el enrutamiento IP . El Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet introdujo CIDR en 1993 para reemplazar la arquitectura de direccionamiento de red con clases anterior en Internet . Su objetivo era ralentizar el crecimiento de las tablas de enrutamiento en los enrutadores de Internet y ayudar a frenar el rápido agotamiento de las direcciones IPv4 . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Las direcciones IP se componen de dos grupos de bits : los bits más significativos forman el prefijo de red , que identifica una red o subred completa , y los menos significativos constituyen el identificador de host , que especifica una interfaz concreta de un host en dicha red. Esta división sirve de base para el enrutamiento del tráfico entre redes IP y para las políticas de asignación de direcciones.

Mientras que el diseño de red con clases para IPv4 dimensionaba el prefijo de red como uno o más grupos de ocho bits, lo que resultaba en bloques de direcciones de Clase A, B o C, dentro del espacio de direcciones CIDR, que se asignaban a los proveedores de servicios de Internet (ISP) y a los usuarios finales en cualquier límite de bits de dirección. Sin embargo, en IPv6 , el identificador de interfaz tiene un tamaño fijo de 64 bits por convención, y nunca se asignan subredes más pequeñas a los usuarios finales.

CIDR se basa en el enmascaramiento de subred de longitud variable ( VLSM ), en el que los prefijos de red tienen longitud variable en comparación con el prefijo de longitud fija del diseño de red anterior basado en clases. El principal beneficio de esto es que otorga un control más preciso del tamaño de las subredes asignadas a las organizaciones, lo que ralentiza el agotamiento de las direcciones IPv4 debido a la asignación de subredes más grandes de lo necesario. CIDR dio origen a una nueva forma de escribir direcciones IP conocida como notación CIDR, en la que una dirección IP va seguida de un sufijo que indica el número de bits del prefijo. Algunos ejemplos de notación CIDR son las direcciones 192.0.2.0 / 24 para IPv4 y 2001:db8:: / 32 para IPv6. Los bloques de direcciones con prefijos contiguos se pueden agregar como superredes , lo que reduce el número de entradas en la tabla de enrutamiento global .

Cada dirección IP consta de un prefijo de red seguido de un identificador de host . En la arquitectura de red con clases de IPv4 , los tres bits más significativos de la dirección IP de 32 bits definían el tamaño del prefijo de red para la comunicación unicast y determinaban la clase de red A, B o C. ^{[ 3 ]}

La ventaja de este sistema es que el prefijo de red se puede determinar para cualquier dirección IP sin necesidad de información adicional. La desventaja es que las redes solían ser demasiado grandes o demasiado pequeñas para la mayoría de las organizaciones, ya que solo había tres tamaños disponibles. El bloque de asignación y enrutamiento más pequeño contenía 2⁸ ⁼ 256 direcciones, más de lo necesario para redes personales o departamentales, pero demasiado pequeño para la mayoría de las empresas. El siguiente bloque más grande contenía 2¹⁶ ⁼ 65 536 direcciones , demasiado grande para ser utilizado eficientemente incluso por grandes organizaciones. Pero para los usuarios de la red que necesitaban más de 65 536 direcciones, el único otro tamaño (2²⁴ ⁾ proporcionaba demasiadas, más de 16 millones. Esto provocó ineficiencias en el uso de direcciones, así como ineficiencias en el enrutamiento, ya que requería un gran número de redes de clase C asignadas con anuncios de ruta individuales, al estar geográficamente dispersas con poca oportunidad para la agregación de rutas .

Una década después de la invención del Sistema de Nombres de Dominio (DNS), se descubrió que el método de red con clases no era escalable . ^{[ 4 ]} Esto condujo al desarrollo del subneteo y CIDR. Las distinciones de clase, antes significativas y basadas en los bits de dirección más significativos, se abandonaron y el nuevo sistema se describió como "sin clases", en contraste con el sistema anterior, que pasó a conocerse como "con clases". Los protocolos de enrutamiento se revisaron para transportar no solo direcciones IP, sino también sus máscaras de subred. La implementación de CIDR requirió que cada host y enrutador de Internet se reprogramara ligeramente, una hazaña considerable en un momento en que Internet estaba entrando en un período de rápido crecimiento. En 1993, el Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) publicó un nuevo conjunto de estándares, RFC 1518 y RFC 1519, para definir este nuevo principio para la asignación de bloques de direcciones IP y el enrutamiento de paquetes IPv4. Una versión actualizada, RFC 4632, se publicó en 2006. ^{[ 5 ]}

Después de un período de experimentación con varias alternativas, el enrutamiento entre dominios sin clases se basó en el enmascaramiento de subred de longitud variable (VLSM), que permite dividir cada red en subredes de varios tamaños que son potencias de dos, de modo que cada subred pueda dimensionarse adecuadamente para las necesidades locales. Las máscaras de subred de longitud variable se mencionaron como una alternativa en RFC 950. ^{[ 6 ] : §2.1} Las técnicas para agrupar direcciones para operaciones comunes se basaron en el concepto de direccionamiento de clúster, propuesto por primera vez por Carl-Herbert Rokitansky. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

La notación CIDR es una representación compacta de una dirección IP y su máscara de subred asociada . Esta notación fue inventada por Phil Karn en la década de 1980. ^{[ 9 ] [ 10 ]} La notación CIDR especifica una dirección IP, un carácter de barra inclinada ⟨/⟩ y un número decimal. El número decimal es la cantidad de bits 1 consecutivos iniciales (de izquierda a derecha) en la máscara de red. Cada bit 1 denota un bit del rango de direcciones que debe permanecer idéntico a la dirección IP dada. La dirección IP en notación CIDR siempre se representa de acuerdo con los estándares para IPv4 o IPv6 .

La dirección puede indicar una dirección de interfaz específica (incluido un identificador de host , como 10.0.0.1/8 ) , o puede ser la dirección inicial de una red completa (utilizando un identificador de host de 0, como en 10.0.0.0/8 o su equivalente 10/8 ) . La notación CIDR incluso puede utilizarse sin ninguna dirección IP, por ejemplo, al referirse a una / 24 como descripción genérica de una red IPv4 con un prefijo de 24 bits y números de host de 8 bits.

Por ejemplo:

• 198.51.100.14 / 24 representa la dirección IPv4 198.51.100.14 y su prefijo de red asociado 198.51.100.0 , o equivalentemente, su máscara de subred 255.255.255.0 , que tiene 241.
• El bloque IPv4 198.51.100.0 / 22 representa las 1024 direcciones IPv4 desde 198.51.100.0 hasta 198.51.103.255 .
• El bloque IPv6 2001:db8:: / 48 representa el bloque de direcciones IPv6 desde 2001:db8:0:0:0:0:0:0 hasta 2001:db8:0:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff .
• ::1 / 128 representa lade bucle invertido. Su longitud de prefijo es 128, que es el número de bits en la dirección.

En IPv4, la notación CIDR se popularizó solo después de la implementación del método, que se documentó utilizando la especificación de máscara de subred decimal con puntos después de la barra, por ejemplo, 192.24.12.0 / 255.255.252.0 . ^{[ 2 ]} Describir el ancho del prefijo de red como un solo número ( 192.24.12.0 / 22 ) fue más fácil de conceptualizar y calcular para los administradores de red. Se incorporó gradualmente a documentos de estándares posteriores ^{[ 11 ] [ 12 ]} y a las interfaces de configuración de red.

El número de direcciones de una red se puede calcular como 2 ^{longitud de dirección − longitud de prefijo} , donde "longitud de dirección" es 128 para IPv6 y 32 para IPv4. Por ejemplo, en IPv4, la longitud del prefijo / 29 da: 2 ³²⁻²⁹ = 2 ³ = 8 direcciones .

Una máscara de subred es una máscara de bits que codifica la longitud del prefijo asociada a una dirección o red IPv4 en notación de cuatro puntos: 32 bits, comenzando con un número de unos igual a la longitud del prefijo, terminando con ceros, y codificada en formato decimal con puntos de cuatro partes: 255.255.255.0 . Una máscara de subred codifica la misma información que una longitud de prefijo, pero es anterior a la llegada de CIDR. En la notación CIDR, los bits del prefijo siempre son contiguos. Las máscaras de subred fueron permitidas por RFC 950 ^{[ 6 ] : §2.1} para especificar bits no contiguos hasta que RFC 4632 ^{[ 5 ] : §5.1} estableció que la máscara debe consistir únicamente en unos contiguos, si los hay, en los bits más significativos y ceros contiguos, si los hay, en los bits menos significativos. Dada esta restricción, una máscara de subred y la notación CIDR cumplen exactamente la misma función.

CIDR es principalmente un estándar basado en prefijos y a nivel de bits para la representación de direcciones IP y sus propiedades de enrutamiento. Facilita el enrutamiento al permitir agrupar bloques de direcciones en entradas únicas de la tabla de enrutamiento. Estos grupos, comúnmente llamados bloques CIDR, comparten una secuencia inicial de bits en la representación binaria de sus direcciones IP. Los bloques CIDR IPv4 se identifican mediante una sintaxis similar a la de las direcciones IPv4: una dirección en formato decimal con puntos, seguida de una barra inclinada y un número del 0 al 32, es decir, abcd / n . La parte decimal con puntos es la dirección IPv4. El número que sigue a la barra inclinada es la longitud del prefijo, la cantidad de bits iniciales compartidos, contando desde el bit más significativo de la dirección. Cuando se enfatiza solo el tamaño de una red, la parte de la dirección de la notación generalmente se omite. Por lo tanto, un bloque /20 es un bloque CIDR con un prefijo de 20 bits no especificado.

Una dirección IP forma parte de un bloque CIDR y se dice que coincide con el prefijo CIDR si los n bits iniciales de la dirección y del prefijo CIDR son iguales. Una dirección IPv4 tiene 32 bits, por lo que un prefijo CIDR de n bits deja 32−n bits sin coincidir, lo que significa que 2³² ⁻ⁿ direcciones IPv4 coinciden con un prefijo CIDR de n bits dado. Los prefijos CIDR más cortos coinciden con más direcciones, mientras que los más largos coinciden con menos. En el caso de bloques CIDR superpuestos, una dirección puede coincidir con varios prefijos CIDR de diferentes longitudes.

CIDR también se utiliza para direcciones IPv6 y la sintaxis es idéntica. La longitud del prefijo puede variar de 0 a 128, debido a la mayor cantidad de bits en la dirección. Sin embargo, por convención, una subred en redes de capa MAC de difusión siempre tiene identificadores de host de 64 bits. ^{[ 13 ]} Los prefijos más largos (/127) solo se utilizan en algunos enlaces punto a punto entre enrutadores, por razones de seguridad y políticas. ^{[ 14 ]}

La Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) emite a los registros regionales de Internet (RIR) grandes bloques CIDR de prefijo corto. Sin embargo, el bloque más grande que IANA asignará es / 8 (con más de dieciséis millones de direcciones). Por ejemplo, 62.0.0.0 / 8 es administrado por RIPE NCC , el RIR europeo. Los RIR, cada uno responsable de una gran área geográfica, como Europa o Norteamérica, subdividen estos bloques y asignan subredes a los registros locales de Internet (LIR). Esta subdivisión puede repetirse varias veces en niveles inferiores de delegación. Las redes de usuarios finales reciben subredes dimensionadas según sus necesidades proyectadas a corto plazo. Las redes atendidas por un único ISP deben, según las recomendaciones del IETF , obtener espacio de direcciones IP directamente de su ISP. Por otro lado, las redes atendidas por varios ISP pueden obtener espacio de direcciones independiente del proveedor directamente del RIR correspondiente.

Por ejemplo, a finales de la década de 1990, la dirección IP 208.130.29.33 ( reasignada posteriormente) era utilizada por www.freesoft.org. Un análisis de esta dirección identificó tres prefijos CIDR. El bloque CIDR 208.128.0.0/11 , un gran bloque que contenía más de 2 millones de direcciones, había sido asignado por ARIN (el RIR norteamericano) a MCI . Automation Research Systems (ARS), un VAR de Virginia , arrendó una conexión a Internet a MCI y se le asignó el bloque 208.130.28.0/22 , capaz de direccionar algo más de 1000 dispositivos. ARS utilizaba un bloque / 24 para sus servidores de acceso público, entre los que se encontraba 208.130.29.33 . Todos estos prefijos CIDR se utilizarían en diferentes ubicaciones de la red. Fuera de la red de MCI, el prefijo 208.128.0.0 / 11 se usaría para dirigir el tráfico de MCI no solo a 208.130.29.33 , sino también a cualquiera de las aproximadamente dos millones de direcciones IP con los mismos 11 bits iniciales. Dentro de la red de MCI, el prefijo 208.130.28.0 / 22 se haría visible, dirigiendo el tráfico a la línea arrendada que da servicio a ARS. El prefijo 208.130.29.0 / 24 solo se habría utilizado dentro de la red corporativa de ARS .

En subredes enrutadas mayores que / 31 o / 32 , el número de direcciones de host disponibles generalmente se reduce en dos, a saber, la dirección más grande, que se reserva como dirección de difusión , y la dirección más pequeña, que identifica la propia red ^{[ 16 ]} y se reserva exclusivamente para este propósito. ^{[ 17 ] : §4.2.3.1}

En este caso, una red / 31 , con un solo dígito binario en el identificador de host, resulta inutilizable, ya que dicha subred no proporcionaría direcciones de host disponibles tras esta reducción. El RFC 3021 crea una excepción a las reglas de "host con todos los dígitos en uno" y "host con todos los dígitos en cero" para que las redes / 31 sean utilizables para enlaces punto a punto. Las direcciones / 32 (red de un solo host) deben ser accedidas mediante reglas de enrutamiento explícitas, dado que no hay ninguna dirección disponible para una puerta de enlace.

El gran tamaño de dirección de IPv6 permitió la suma de rutas a nivel mundial y garantizó suficientes grupos de direcciones en cada sitio. El tamaño de subred estándar para redes IPv6 es un bloque / 64 , que es necesario para el funcionamiento de la autoconfiguración de direcciones sin estado . ^{[ 18 ]} En un principio, el IETF recomendó en RFC 3177 como una buena práctica que todos los sitios finales recibieran asignaciones de direcciones / 48 , ^{[ 19 ]} pero las críticas y la reevaluación de las necesidades y prácticas reales han llevado a recomendaciones de asignación más flexibles en RFC 6177 ^{[ 20 ]} sugiriendo una asignación significativamente menor para algunos sitios, como un bloque / 56 para redes residenciales.

Esta referencia de subredes IPv6 enumera los tamaños para las subredes IPv6 . Los diferentes tipos de enlaces de red pueden requerir diferentes tamaños de subred. ^{[ 21 ]} La máscara de subred separa los bits del prefijo del identificador de red de los bits del identificador de interfaz. Seleccionar un tamaño de prefijo más pequeño da como resultado un menor número de redes cubiertas, pero con más direcciones dentro de cada red. ^{[ 22 ]}

2001:0db8:0123:4567:89ab:cdef:1234:5678 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||128 Puntos finales únicos y bucle de retorno |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||127 Enlaces punto a punto (entre enrutadores) |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||124 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| |120 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||| 116 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |||112 |||| |||| |||| |||| |||| |||| ||108 |||| |||| |||| |||| |||| |||| |104 |||| |||| |||| |||| |||| |||| 100 |||| |||| |||| |||| |||| |||96 |||| |||| |||| |||| |||| ||92 |||| |||| |||| |||| |||| |88 |||| |||| |||| |||| |||| 84 |||| |||| |||| |||| |||80 |||| |||| |||| |||| ||76 |||| |||| |||| |||| |72 |||| |||| |||| |||| 68 |||| |||| |||| |||64 LAN única; tamaño de prefijo predeterminado para SLAAC |||| |||| |||| ||60 Algunas implementaciones de 6.º (muy limitadas) (/60 = 16 bloques /64) |||| |||| |||| |56 Asignación mínima de sitio final; [ 20 ] p. ej. red doméstica (/56 = 256 /64 bloques) |||| |||| |||| 52 /52 bloques = 4096 /64 bloques |||| |||| |||48 Asignación típica para sitios más grandes (/48 = 65536 /64 bloques) |||| |||| ||44 |||| |||| |40 |||| |||| 36 posibles asignaciones extrapequeñas futuras del registro local de Internet (LIR) |||| |||32 asignaciones mínimas LIR |||| ||28 asignaciones medianas LIR |||| |24 grandes asignaciones LIR |||| 20 asignaciones extra grandes de LIR |||16 ||12 Asignaciones de registros regionales de Internet (RIR) de IANA [ 23 ] |8 4 

Topológicamente, el conjunto de subredes descrito por CIDR representa una cobertura del espacio de direcciones correspondiente. El intervalo descrito por la notación numérica corresponde a direcciones de la forma (para IPv4) y (para IPv6), donde y tiene los bits inferiores establecidos a 0. Para un fijo , el conjunto de todas las subredes constituye una partición , es decir, una cobertura de conjuntos que no se superponen. Al aumentar produce subparticiones cada vez más finas. Por lo tanto, dos subredes y son disjuntas o una es una subred de la otra. ${\displaystyle X/n}$${\displaystyle [x\cdot 2^{32-n},x\cdot 2^{32-n}+2^{32-n}-1]}$${\displaystyle [x\cdot 2^{128n},x\cdot 2^{128n}+2^{128-n}-1]}$${\displaystyle X=x\cdot 2^{32-n}}$${\displaystyle X=x\cdot 2^{128-n}}$${\displaystyle n}$${\displaystyle n}$${\displaystyle X/n}$${\displaystyle n}$${\displaystyle X/n}$${\displaystyle Y/m}$

CIDR proporciona una agregación de prefijos de enrutamiento de grano fino . Por ejemplo, si los primeros 20 bits de sus prefijos de red coinciden, dieciséis redes contiguas / 24 pueden agregarse y anunciarse a una red más grande como una única entrada en la tabla de enrutamiento / 20 . Esto reduce la cantidad de rutas que deben anunciarse.

• conjunto de protocolos de Internet

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• Informe CIDR (actualizado diariamente)