Mecanismos de la división en subredes
Las clases de direcciones IP ofrecen de 256 a 16,8 millones de Hosts, como se vio con anterioridad. Para administrar de forma eficiente un número limitado de direcciones IP, todas las clases pueden subdividirse en subredes más pequeñas.
Introducción y razones para realizar subredes
Para crear la estructura de subred, los bits de host se deben reasignar como bits de subred. Este proceso es a veces denominado "pedir bits prestados". Sin embargo, un término más preciso sería "prestar" bits. El punto de inicio de este proceso se encuentra siempre en el bit del Host del extremo izquierdo, aquel que se encuentra más cerca del octeto de red anterior.
Las direcciones de subred incluyen la porción de red Clase A, Clase B o Clase C además de un campo de subred y un campo de Host. El campo de subred y el campo de Host se crean a partir de la porción de Host original de la dirección IP entera. Esto se hace mediante la reasignación de bits de la parte de host a la parte original de red de la dirección. La capacidad de dividir la porción de Host original de la dirección en nuevas subredes y campos de Host ofrece flexibilidad de direccionamiento al administrador de la red.
Además de la necesidad de contar con flexibilidad, la división en subredes permite que el administrador de la red brinde contención de broadcast y seguridad de bajo nivel en la LAN. La división en subredes ofrece algo de seguridad ya que el acceso a las otras subredes está disponible solamente a través de los servicios de un Router. Además, el uso de listas de acceso puede ofrecer seguridad en el acceso. Estas listas pueden permitir o negar el acceso a la subred, tomando en cuenta varios criterios, de esta manera brindan mayor seguridad. Más tarde se estudiarán las listas de acceso. Algunos propietarios de redes Clases A y B han descubierto que la división en subredes crea una fuente de ingresos para la organización a través del alquiler o venta de direcciones IP que anteriormente no se utilizaban.
Una LAN se percibe como una sola red sin conocimiento de su estructura de red interna. Esta visión de la red hace que las tablas de enrutamiento sean pequeñas y eficientes. Dada una dirección de nodo local 147.10.43.14 de la subred 147.10.43.0, el mundo exteriorsólo puede ver la red mayor que se anuncia, la 147.10.0.0. Esto tiene su razón en que la dirección de la subred local 147.10.43.0 sólo es válida dentro de la LAN donde se aplica el subneteo.
Cómo establecer la dirección de la máscara de subred
La selección del número de bits a utilizar en el proceso de división en subredes dependerá del número máximo de Hosts que se requiere por subred. Es necesario tener una buena comprensión de la matemática binaria básica y del valor de posición de los bits en cada octeto para calcular el número de subredes y Hosts creados cuando se pide bits prestados.
Es posible que los últimos dos bits del último octeto nunca se asignen a la subred, sea cual sea la clase de dirección IP. Estos bits se denominan los dos últimos bits significativos. El uso de todos los bits disponibles para crear subredes, excepto los dos últimos, dará como resultado subredes con sólo dos Hosts utilizables. Este es un método práctico de conservación de direcciones para el direccionamiento de enlace serial de Routers. Sin embargo, para una LAN que está en funcionamiento, puede que esto origine gastos prohibitivos en equipos.
La máscara de subred da al Router la información necesaria para determinar en qué red y subred se encuentra un Host determinado. La máscara de subred se crea mediante el uso de 1s binarios en los bits de red. Los bits de subred se determinan mediante la suma de los valores de las posiciones donde se colocaron estos bits. Si se pidieron prestados tres bits, la máscara para direcciones de Clase C sería 255.255.255.224. Esta máscara se puede representar con una barra inclinada seguida por un número, por ejemplo /27. El número representa el número total de bits que fueron utilizados por la red y la porción de subred.
Para determinar el número de bits que se deberán utilizar, el diseñador de redes calcula cuántos Hosts necesita la subred más grande y el número de subredes necesarias. Como ejemplo, la red require de 6 subredes con 25 usuarios cada una. Un atajo para determinar cuántos bits se deben reasignar es mediante la tabla original. Vea el renglón de Subredes a Usar, la tabla indica que por cada 6 subredes que se pueden usar se requieren tres bits en la máscara de subred. La tabla también muestra que se crean hasta 30 usuarios por subred, lo cual satisface las demandas del esquema que se platea. La diferencia entre las direcciones válidas y el total es el resultado del uso de la primera dirección como el ID de la subred y de la última como la dirección de broadcast para cada subred. El tomar prestados el número adecuado de bits para obtener un número determinado de subredes y de hosts por subred puede generar el desperdicio de direcciones válidas en algunas subredes. La habilidad de usar estas direcciones no la proporciona un enrutamiento con distinción de clase. Sin embargo, el enrutamiento sin distinción de clase, el cual se cubrirá más adelante en el curso, permite el uso de estas direcciones.
El método que se utilizó para crear la tabla de subred puede usarse para resolver todos los problemas con subredes. Este método utiliza la siguiente fórmula:
El número de subredes que se pueden usar es igual a dos a la potencia del número de bitsasignados a subred, menos dos. La razón de restar dos es por las direcciones reservadas de ID de red y la dirección de broadcast.
(2 potencia de bits prestados)-2=subredes utilizables
(23)-2=6
Número de Hosts utilizables = dos elevado a la potencia de los bits restantes, menos dos (direcciones reservadas para el ID de subred y el broadcast de subred)
(2 potencia de los bits restantes del Host)-2=Hosts utilizables
(25)-2=30
Aplicación de la máscara de subred
Una vez que la máscara está establecida, puede utilizarse para crear el esquema de subred. La tabla es un ejemplo de subredes y direcciones que se crean al asignar tres bits al campo de la subred. Esto creará ocho subredes con 32 Hosts por subred. Comience desde cero (0) al asignar números a las subredes. La primera subred es siempre llamada subred cero.
Al llenar la tabla de subred, tres de los campos son automáticos, otros requieren de cálculos. El ID de subred de la subred 0 equivale al número principal de la red, en este caso 192.168.10.0. El ID de broadcast de toda la red es el máximo número posible, en este caso 192.168.10.255. El tercer número representa el ID de subred para la subred número siete. Este número consiste en los tres octetos de red con el número de máscara de subred insertado en la posición del cuarto octeto. Se asignaron tres bits al campo de subred con un valor acumulativo de 224. El ID de la subred siete es 192.168.10.224. Al insertar estos números, se establecen puntos de referencia que verificarán la exactitud cuando se complete la tabla.
Al consultar la tabla de subredes o al utilizar la fórmula, los tres bits asignados al campo de la subred darán como resultado 32 Hosts en total, asignados a cada subred. Esta información da el número de pasos de cada ID de subred. El ID de cada subred se establece agregando 32 a cada número anterior, comenzando con cero. Observe que el ID de la subred tiene ceros binarios en la porción de Host.
El campo de broadcast es el último número en cada subred, y tiene unos binarios en la porción de Host. La dirección tiene la capacidad de emitir broadcast sólo a los miembros de una sola subred. Ya que el ID de subred para la subred cero es 192.168.10.0 y hay un total de 32 Hosts, el ID de broadcast será 192.168.10.31 Comenzando con el cero, el trigésimo segundo número secuencial es el 31.Es importante recordar que cero (0) es un número real en el mundo de networking.
El resultado de la columna ID de broadcast puede completarse usando el mismo proceso que fue utilizado para la columna ID de la subred. Simplemente agregue 32 al ID de broadcast anterior de la subred. Otra opción es comenzar por el final de la columna y calcular hacia arriba restando uno al ID de subred anterior.
Cómo dividir las redes de Clase A y B en subredes
El procedimiento de dividir las redes de Clase A y B en subredes es idéntico al proceso utilizado para la Clase C, excepto que puede haber muchos más bits involucrados. Hay 22 bits disponibles para asignación a los campos de subred en una dirección de Clase A, y 14 bits en la de B.  
Al asignar 12 bits de una dirección de Clase B a un campo de subred, se crea una máscara de subred de 255.255.255.240 o /28. Los ocho bits fueron asignados al tercer octeto dando como resultado 255, el valor total de los ocho bits juntos. Se asignaron cuatro bits en el cuarto octeto dando 240 como resultado. Recuerde que el número después de la barra inclinada equivale a la suma total de todos los bits asignados al campo de subred más los bits de red fijos. 
Al asignar 20 bits de una dirección de Clase B a un campo de subred, se crea una máscara de subred de 255.255.255.240 o /28. Los ocho bits del segundo y tercer octeto fueron asignados al campo de subred y a cuatro bits del cuarto octeto.  
En esta situación, parece que las máscaras de subred de las direcciones de Clase A y Clase B son idénticas. A menos que la máscara esté relacionada con una dirección de red, no es posible descifrar cuántos bits fueron asignados al campo de subred.
No importa qué clase de dirección se necesite dividir en subredes, las reglas son las siguientes:
Subredes totales = 2a la potencia de los bits pedidos
Hosts totales = 2a la potencia de los bits restantes
Subredes utilizables = 2a la potencia de los bits pedidos menos 2
Hosts utilizables= 2a la potencia de los bits restantesmenos 2
Cálculo de la subred de residencia utilizando la operación "AND"
Los Routers utilizan máscaras de subred para establecer las subredes de origen para nodos individuales. Este proceso se denomina operación "AND" lógico. La operación "AND" es un proceso binario por medio del cual un Router calcula el ID de la subred para un paquete entrante. La operación "AND" es parecida a la multiplicación.
Este proceso se administra a un nivel binario. Por lo tanto, es necesario ver la dirección IP y la máscara de forma binaria. Se realiza la operación "AND"con la dirección IP y la dirección de subred y el resultado es el ID de subred. El Router entonces utiliza esa información para enviar el paquete por la interfaz correcta.
La división en subredes es algo que debe aprenderse. Habrá que dedicar mucho tiempo a la realización de ejercicios prácticos para desarrollar esquemas flexibles y que funcionen. Existe una gran variedad de calculadoras de subredes disponibles en la Web. Sin embargo, un administrador de red debe saber cómo calcular las subredes de forma manual para diseñar esquemas de red efectivos y asegurar la validez de los resultados obtenidos con una calculadora de subred. La calculadora de subred no proporcionará el esquema inicial, sólo el direccionamiento final. Tampoco se permite el uso de calculadoras, de ningúna clase, durante el examen de certificación.
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