CIDR (Enrutamiento entre Dominios sin Clases)

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) es un método para asignar direcciones IP y enrutar paquetes de Protocolo de Internet de manera más eficiente que el sistema de direccionamiento original basado en clases, utilizando una máscara de subred de longitud variable representada por una longitud de prefijo. Fue introducido en 1993 por el Internet Engineering Task Force (IETF) para abordar el rápido agotamiento de las direcciones IPv4 y el crecimiento de las tablas de enrutamiento.

La Evolución a CIDR

Antes de CIDR, las direcciones IPv4 se dividían en "clases" fijas (A, B, C, D, E). Cada clase tenía una porción de red y de host predefinida, lo que llevaba a una utilización ineficiente de las direcciones. Por ejemplo, una red de Clase B ofrecía 65,534 direcciones de host, a menudo muchas más de las que una sola organización requería, lo que resultaba en un desperdicio de espacio IP. Por el contrario, una red de Clase C, con solo 254 direcciones de host, a menudo era demasiado pequeña.

El enrutamiento basado en clases también significaba que las tablas de enrutamiento en la columna vertebral de Internet crecían rápidamente porque cada red de Clase A, B o C requería una entrada separada, independientemente de su relación jerárquica con otras redes.

Comprensión de la Notación CIDR

CIDR abandona el concepto de clases fijas al permitir que la porción de red de una dirección IP tenga una longitud arbitraria. Esta longitud se indica mediante un sufijo a la dirección IP, /prefix_length.

Una dirección IPv4 es un número de 32 bits. La prefix_length especifica cuántos de los bits más a la izquierda constituyen la porción de red de la dirección. Los bits restantes representan la porción de host.

Ejemplo: 192.168.1.0/24
* 192.168.1.0 es la dirección IP.
* /24 indica que los primeros 24 bits son la porción de red.

Equivalencia de la Máscara de Subred

La prefix_length corresponde directamente a una máscara de subred tradicional en formato decimal con puntos. La máscara de subred se forma estableciendo los primeros prefix_length bits en 1 y los bits restantes en 0.

Cómo Funciona CIDR: Cálculo de Direcciones

Para determinar la dirección de red, la dirección de difusión (broadcast) y el rango de hosts utilizables para un bloque CIDR dado, se realizan cálculos específicos.

Dirección de Red

La dirección de red (o ID de red) es la primera dirección en el bloque CIDR. Se obtiene realizando una operación AND a nivel de bits entre cualquier dirección IP dentro del bloque y la máscara de subred. Todos los bits de host en la dirección de red son 0.

Dirección de Difusión (Broadcast)

La dirección de difusión es la última dirección en el bloque CIDR. Se obtiene estableciendo todos los bits de host de la dirección de red en 1. Los paquetes enviados a esta dirección se entregan a todos los hosts dentro de ese segmento de red específico.

Rango de Hosts Utilizables

El rango de hosts utilizables comprende todas las direcciones IP entre la dirección de red y la dirección de difusión, excluyendo ambas. Estas son las direcciones que se pueden asignar a los dispositivos en la red.

Número de Hosts

El número de direcciones IP disponibles dentro de un bloque CIDR se calcula como 2^(32 - prefix_length). El número de direcciones de host utilizables es 2^(32 - prefix_length) - 2 (restando las direcciones de red y de difusión).

Ejemplo: 192.168.10.64/27

Desglosemos el bloque CIDR 192.168.10.64/27.

1. Longitud del Prefijo: /27
2. Máscara de Subred: Los primeros 27 bits son 1, los últimos 5 bits son 0.
   11111111.11111111.11111111.11100000 (binario)
   255.255.255.224 (decimal con puntos)
3. Dirección IP en Binario:
   192.168.10.64 = 11000000.10101000.00001010.01000000
4. Dirección de Red: Realizar AND a nivel de bits con la máscara de subred.
   11000000.10101000.00001010.01000000 (IP)
   11111111.11111111.11111111.11100000 (Máscara)
   -----------------------------------
   11000000.10101000.00001010.01000000 (ID de Red)
   192.168.10.64
   (Nota: La IP dada 192.168.10.64 ya es la dirección de red para este bloque /27)
5. Dirección de Difusión (Broadcast): Establecer los bits de host (últimos 5 bits) de la dirección de red en 1.
   ID de Red: 11000000.10101000.00001010.01000000
   Broadcast: 11000000.10101000.00001010.01011111
192.168.10.95
6. Rango de Hosts Utilizables:
   • Primera IP utilizable: 192.168.10.65
   • Última IP utilizable: 192.168.10.94
7. Número de Hosts:
   32 - 27 = 5 bits de host.
   2^5 = 32 direcciones totales.
   32 - 2 = 30 direcciones de host utilizables.

Beneficios de CIDR

Asignación Eficiente de Direcciones IP

CIDR permite un subneteo flexible, lo que permite a los administradores elegir una longitud de prefijo que coincida precisamente con el número de hosts requeridos para un segmento de red particular. Esto minimiza el desperdicio de direcciones IP en comparación con el direccionamiento basado en clases.

Agregación de Rutas (Supernetting)

CIDR permite que múltiples redes más pequeñas se combinen en un único bloque de red más grande para fines de enrutamiento. Por ejemplo, a un ISP se le podría asignar 203.0.113.0/20. Luego puede subdividir esto en bloques /24 o /27 más pequeños para sus clientes. Desde la perspectiva de Internet en general, solo la ruta /20 única necesita ser anunciada, lo que reduce significativamente el tamaño de las tablas de enrutamiento globales. Este proceso se denomina agregación de rutas o supernetting.

Tamaño Reducido de la Tabla de Enrutamiento

Al habilitar la agregación de rutas, CIDR reduce el número de entradas en las tablas de enrutamiento de los routers troncales. Esto mejora la eficiencia del enrutamiento y reduce los requisitos de memoria y procesamiento para los routers.

Enrutamiento Jerárquico

CIDR facilita una estructura de enrutamiento jerárquica, donde los bloques CIDR más grandes se asignan a los principales ISP o registros regionales de Internet, que