Jak obliczyć maskę podsieci (ostateczny przewodnik po podsieciach)

Temat, z którym mamy dziś do czynienia, nie jest dla wszystkich, ponieważ jeśli chcemy stworzyć dobry przewodnik po sieciach, konieczny jest artykuł wyjaśniający, jak obliczyć maskę podsieci, technikę zwaną podsieciami. Dzięki niemu administratorzy IT mogą projektować strukturę sieci i podsieci w dowolnym miejscu.

Indeks treści

Aby to zrobić, będziemy musieli bardzo dobrze wiedzieć, czym jest maska ​​sieci, klasy IP i jak przekształcać adresy IP z dziesiętnego na binarne, chociaż do tego mamy już artykuł, który zrobiliśmy jakiś czas temu.

Na razie skupimy się na obliczeniu maski sieci dla adresów IPv4, ponieważ IPv6 nie jest jeszcze wystarczająco wdrożony, aby wprowadzić go w życie, być może zrobimy to w późniejszym artykule. Bez zbędnych ceregieli przejdźmy do zadania.

Adres IPv4 i protokół IP

Zacznijmy od początku, dziesiętny zestaw adresów IP, który identyfikuje logicznie, jednoznacznie i niepowtarzalnie oraz zgodnie z hierarchią interfejs sieciowy. Adresy IPv4 są tworzone przy użyciu adresu 32-bitowego (32 binarne zera i zera) ułożonego w 4 oktety (grupy 8 bitów) oddzielone kropkami. Aby uzyskać wygodniejszą reprezentację, zawsze używamy notacji dziesiętnej, która jest bezpośrednio widoczna na hostach i sprzęcie sieciowym.

Adres IP obsługuje system adresowania zgodnie z IP lub protokołem internetowym. Protokół IP działa w warstwie sieciowej modelu OSI, będąc protokołem niezwiązanym z połączeniem, więc wymiana danych może odbywać się bez uprzedniej zgody odbiornika i nadajnika. Oznacza to, że pakiet danych przeszuka najszybszą ścieżkę w sieci, aż dotrze do miejsca docelowego, przeskakując z routera na router.

Protokół ten został wdrożony w 1981 roku, w nim ramka lub pakiet danych ma nagłówek, zwany nagłówkiem IP. W nim przechowywane są między innymi adresy IP miejsca docelowego i źródła, dzięki czemu router wie, gdzie wysłać pakiety w każdym przypadku. Ale dodatkowo adresy IP przechowują informacje o identyfikacji sieci, w której działają, a nawet o jej wielkości i rozróżnieniu między różnymi sieciami. Odbywa się to dzięki masce sieci i adresowi IP sieci.

Reprezentacja i zasięg

Adres IP będzie miał następującą nomenklaturę:

Ponieważ każdy oktet ma liczbę binarną 8 zer i jedynek, tłumacząc to na zapis dziesiętny, możemy tworzyć liczby od 0 do 255.

W tym artykule nie wyjaśnimy, jak konwertować z dziesiętnego na binarny i odwrotnie, znajdziesz to tutaj:

Ostateczny przewodnik po tym, jak dokonywać konwersji między systemami numeracji

Wówczas nigdy nie będziemy mogli mieć adresu IP o liczbach mniejszych niż 0 lub większych niż 255. Po osiągnięciu 255 kolejna liczba będzie ponownie równa 0, a następny oktet będzie jedną cyfrą do rozpoczęcia liczenia. Jest dokładnie tak, jak minutowa ręka zegarka.

Jak tworzone są sieci

Wiemy, co to jest adres IP, jak jest reprezentowany i do czego służy, ale musimy znać specjalne adresy IP, aby wiedzieć, jak obliczyć maskę podsieci.

Maska sieci

Maska sieci to adres IP, który określa zasięg lub zasięg sieci. Dzięki niemu będziemy mogli poznać liczbę podsieci, które możemy utworzyć, oraz liczbę hostów (komputerów), z którymi możemy się połączyć.

Maska sieci ma więc ten sam format co adres IP, ale zawsze można ją odróżnić, ponieważ oktety ograniczające część sieciową są wypełnione jedynkami , a część hosta wypełniona zerami:

Oznacza to, że nie możemy arbitralnie podać adresów IP w celu wypełnienia sieci hostami, ale musimy szanować część sieci i część hostów. Zawsze będziemy pracować z częścią hosta po obliczeniu części sieci i przypisaniu adresu IP do każdej podsieci.

Adres IP sieci

Posiadamy również adres IP odpowiedzialny za identyfikację sieci, do której należą urządzenia. Rozumiemy, że w każdej sieci lub podsieci znajduje się identyfikujący adres IP, który muszą być wspólne dla wszystkich hostów, aby zaznaczyć ich członkostwo.

Ten adres charakteryzuje się tym, że wspólna część sieci, a część hosta zawsze ma wartość 0, w ten sposób:

Będziemy w stanie zerować oktety części hosta, które wskazała nam maska ​​sieci z poprzedniej sekcji. W tym przypadku byłoby to 2, podczas gdy pozostałe 2 dotyczyłyby części sieci, będącej zarezerwowanym adresem IP.

Adres rozgłoszeniowy

Adres rozgłoszeniowy jest dokładnie przeciwny do adresu sieciowego, w nim ustawiamy na 1 wszystkie bity oktetów adresujących hosty.

Za pomocą tego adresu router może wysłać wiadomość do wszystkich hostów podłączonych do sieci lub podsieci, niezależnie od ich adresu IP. W tym celu wykorzystywany jest protokół ARP, na przykład do przypisywania adresów lub wysyłania komunikatów o stanie. To kolejne zarezerwowane IP.

Adres IP hosta

I wreszcie mamy adres IP hosta, w którym część sieci zawsze pozostanie niezmienna i będzie to część hosta, która zmieni się na każdym hoście. W przykładzie, który bierzemy, byłby ten zakres:

Możemy wtedy adresować 2 ¹⁶ -2 hosty, czyli 65 534 komputerów odejmując dwa adresy dla sieci i emisji.

Klasy IP

Do tej pory było to proste, prawda? Wiemy już, że niektóre adresy IP są zarezerwowane dla sieci, emisji i maski, ale nie widzieliśmy jeszcze klas IP. skutecznie adresy te są podzielone na rodziny lub klasy, aby rozróżnić cele, w których będą używane w każdym przypadku.

Klasy IP ograniczają zakres wartości, które może przyjąć część sieci, liczbę sieci, które można z nimi utworzyć, oraz liczbę hostów, które można adresować. W sumie mamy 5 klas IP zdefiniowanych przez IETF (Internet Engineering Task Force):

Pamiętaj, że nie mówimy jeszcze o obliczaniu maski podsieci, ale o możliwości tworzenia sieci. To wtedy zobaczymy podsieci i ich szczegóły.

• Klasa A Klasa B Klasa C Klasa D Klasa E.

Przypadki A Adresy IP są używane do tworzenia bardzo dużych sieci, na przykład sieci internetowej i przydzielania publicznych adresów IP naszym routerom. Chociaż naprawdę możemy mieć inne adresy IP klasy B lub C, na przykład mam klasę B. Wszystko będzie zależeć od adresów IP, które dostawca usług internetowych zakontraktował, co wyjaśnimy poniżej. W klasie A mamy bit identyfikatora klasy, więc możemy adresować tylko 128 sieci, a nie 256, jak można by oczekiwać.

Bardzo ważne jest, aby wiedzieć, że w tej klasie jest zakres adresów IP zarezerwowany dla Loopback, od 127.0.0.0 do 127.255.255.255. Sprzężenie zwrotne służy do wewnętrznego przypisania adresu IP samemu hostowi, nasz zespół wewnętrznie ma adres IP 127.0.0.1 lub „localhost”, dzięki któremu sprawdza, czy jest w stanie wysyłać i odbierać pakiety. Tak więc adresy te nie będą w stanie z nich korzystać w zasadzie.

Adresy IP klasy B są używane w średnich sieciach, na przykład w obszarze miasta, tym razem mając dwa oktety do tworzenia sieci, a dwa do adresowania hostów. Klasa B jest zdefiniowana za pomocą dwóch bitów sieciowych.

Adresy IP klasy C są najlepiej znane, ponieważ praktycznie każdy użytkownik domowego Internetu ma router, który przypisuje adres IP klasy C do ich sieci wewnętrznej. Jest zorientowany na małe sieci, pozostawiając 1 pojedynczy oktet dla hostów i 3 dla sieci. Wykonaj ipconfig na swoim komputerze i upewnij się, że twój adres IP to klasa C. W tym przypadku do zdefiniowania klasy potrzebne są 3 bity sieciowe.

Klasa D jest używana w sieciach multiemisji, w których routery wysyłają pakiety do wszystkich podłączonych hostów. Cały ruch wchodzący do takiej sieci zostanie zreplikowany na wszystkich hostach. Nie dotyczy sieci.

Wreszcie klasa E jest ostatnim pozostałym zakresem i służy wyłącznie do tworzenia sieci w celach badawczych.

Coś dość ważnego w tym temacie polega na tym, że obecnie przypisywanie adresów IP w sieciach spełnia zasadę (CIDR) bezklasowego routingu między domenami lub bezklasowego routingu między domenami. Oznacza to, że adresy IP są przypisywane niezależnie od wielkości sieci, dzięki czemu możemy mieć publiczny adres IP klasy A, B lub C. Po co to wszystko? Cóż, aby zrozumieć, jak poprawnie tworzone są podsieci.

Co to jest podsieci lub podsieci

Zbliżamy się do obliczania maski podsieci, oka, a nie sieci. Technika podsieci polega na dzieleniu sieci na różne mniejsze sieci lub podsieci. W ten sposób administrator komputera lub sieci może podzielić wewnętrzną sieć dużego budynku na mniejsze podsieci.

Dzięki temu możemy przypisać różne funkcje, z różnymi routerami i na przykład zaimplementować usługę Active Directory, która wpływa tylko na jedną podsieć. Lub wyróżnij i odizoluj pewną liczbę hostów od reszty sieci w podsieci. Jest to niezwykle przydatne w dziedzinie sieci, ponieważ każda podsieć działa niezależnie od siebie.

Praca z routerem jest również łatwiejsza w przypadku podsieci, ponieważ eliminuje zator w wymianie danych. I wreszcie dla administracji znacznie łatwiej jest naprawić usterki i przeprowadzić konserwację.

Będziemy to robić z adresem IPv4, chociaż możliwe jest również tworzenie podsieci z IPv6, posiadających nie mniej niż 128 bitów na adres hostów i sieci.

Zalety i wady podsieci

W przypadku tej techniki z pewnością konieczne jest bardzo jasne określenie koncepcji adresu IP, istniejących klas i wszystkiego, co wyjaśniliśmy powyżej. Do tego dodajemy potrzebę przejścia z binarnej na dziesiętną i odwrotnie, więc jeśli zamierzamy wykonać ten proces ręcznie, może to zająć dużo czasu.

Zalety:

• Izolacje w segmentach sieci Routing pakietów w niezależnych sieciach logicznych Projektowanie podsieci dostosowanych do klienta i elastyczność Lepsze administrowanie i lokalizacja błędów Większe bezpieczeństwo poprzez izolację wrażliwego sprzętu

Wady:

• Dzieląc adres IP według klas i przeskoków, wiele adresów IP jest marnowanych. Względnie żmudny proces, jeśli jest wykonywany ręcznie. Zmiany struktury sieci musiałyby zostać ponownie obliczone od początku. Jeśli go nie rozumiesz, możesz zawiesić temat sieci

Technika podsieci: oblicz maskę podsieci i adresowanie IP

Na szczęście proces tworzenia podsieci dotyczy szeregu prostych formuł, które należy zapamiętać i zastosować, i wszystko jest jasne. Spójrzmy na to krok po kroku.

1. Liczba podsieci i szybka notacja

Zapis, z którym znajdziemy problem obliczania podsieci, będzie następujący:

Oznacza to, że adres IP sieci to 129.11.0.0 z 16 bitami zarezerwowanymi dla sieci (2 oktety). Nigdy nie znajdziemy adresu IP klasy B o identyfikatorze mniejszym niż 16, podobnie jak inne klasy, na przykład:

Ale jeśli uda nam się znaleźć lepsze identyfikatory, dopóki nie osiągniemy 31, to weźmiemy absolutnie wszystkie pozostałe bity oprócz ostatniego, aby utworzyć podsieci. Ostatni nie zostałby zabrany, ponieważ trzeba będzie zostawić coś, aby zwrócić się do gospodarzy, prawda?

Będąc maską podsieci:

W ten sposób pobieramy 16 stałych bitów dla sieci, kolejne dwa dodatki dla podsieci i resztę dla hostów. Oznacza to, że pojemność hostów jest teraz zmniejszona do 2 ¹⁴ -2 = 16382 na korzyść pojemności podsieci z możliwością wykonania 2 ² = 4.

Spójrzmy na to w ogólny sposób w tabeli:

2. Oblicz maskę podsieci i sieci

Biorąc pod uwagę limit podsieci, który mamy w zależności od klas IP, przedstawimy przykład krok po kroku, aby zobaczyć, jak można go rozwiązać.

W tym celu zamierzamy wykorzystać naszą klasę B IP 129.11.0.0 do utworzenia 40 podsieci w jednym dużym budynku. Czy moglibyśmy to zrobić z klasą C? oczywiście, a także z klasą A.

127.11.0.0/16 + 40 podsieci

Jako klasa B mielibyśmy maskę sieci:

Drugim pytaniem do rozwiązania będzie: ile bitów muszę utworzyć 40 podsieci (C) w tej sieci? Poznamy to, przechodząc od dziesiętnej do dwójkowej:

Potrzebujemy 6 dodatkowych bitów, aby utworzyć 40 podsieci, więc maska ​​podsieci to:

3. Oblicz liczbę hostów na podsieć i przeskok sieci

Teraz nadszedł czas, aby poznać liczbę komputerów, które możemy adresować w każdej podsieci. Widzieliśmy już, że potrzeba 6 bitów dla podsieci zmniejsza przestrzeń dla hostów. Pozostało nam tylko 10 bitów m = 10, gdzie musimy pobrać adres IP sieci i adres IP emisji.

Co jeśli każda podsieć powinna mieć 2000 hostów, co byśmy zrobili? Cóż, oczywiście przesłać do adresu IP klasy A, aby uzyskać więcej bitów od hostów.

Teraz nadszedł czas na obliczenie przeskoku sieciowego, to jest to, co ma na celu przypisanie numeru do adresu IP dla każdej tworzonej podsieci, z uwzględnieniem bitów hostów i bitów podsieci. Musimy po prostu odjąć wartość podsieci uzyskaną w masce od maksymalnej wartości oktetu, to znaczy:

Potrzebujemy tych skoków w przypadku, gdy każda podsieć jest zapełniona maksymalną pojemnością hosta, więc musimy przestrzegać tych skoków, aby zapewnić skalowalność sieci. W ten sposób unikniemy konieczności restrukturyzacji w przypadku, gdy wzrośnie ona wraz z przyszłością.

4. Musimy tylko przypisać IP do naszych podsieci

Po tym wszystkim, co obliczyliśmy wcześniej, mamy już wszystko gotowe do utworzenia naszych podsieci, zobaczmy pierwszych 5, jakie byłyby. Kontynuowalibyśmy podsieć 40 i nadal mielibyśmy dużo miejsca na dostęp do 64 podsieci za pomocą 6 bitów.

Aby zastosować adres IP podsieci, musimy wziąć pod uwagę, że 10 bitów hosta musi mieć wartość 0 i że obliczony skok podsieci wynosi 4 na 4. Dlatego mamy te skoki w 3. oktecie, a zatem ostatni oktet to 0, jak dobry jest adres IP sieci. Możemy wypełnić całą tę kolumnę bezpośrednio.

Pierwszy adres IP hosta jest po prostu obliczany przez dodanie 1 do adresu IP podsieci, nie ma to żadnych tajemnic. Możemy wypełnić całą tę kolumnę bezpośrednio.

Teraz najbardziej naturalną rzeczą byłoby umieszczenie rozgłaszanego adresu IP, ponieważ jest to tylko kwestia odjęcia 1 od następnego adresu IP podsieci. Na przykład poprzedni adres IP 127.11.4.0 to 127.11.3.255, więc kontynuowalibyśmy z nimi wszystkimi. Po wypełnieniu pierwszej kolumny łatwo ją wyjąć.

Na koniec obliczymy ostatni adres IP hosta, odejmując 1 od adresu IP emisji. Ostatnia kolumna zostanie wypełniona w prosty sposób, jeśli mamy już utworzone adresy emisji.

Wnioski dotyczące podsieci

Proces obliczania maski podsieci jest dość prosty, jeśli mamy jasność co do pojęć podsieci, adresu IP sieci, maski sieci i podsieci oraz adresu rozgłoszeniowego. Ponadto za pomocą kilku bardzo prostych formuł możemy z łatwością obliczyć pojemność podsieci IP, niezależnie od klasy i pojemność hosta w zależności od potrzebnych sieci.

Oczywiście, jeśli robimy to ręcznie i nie mamy dużej wprawy w konwersjach dziesiętnych na binarne, może to potrwać nieco dłużej, szczególnie jeśli studiujemy to na kursie tworzenia sieci kontaktów zawodowych lub na studiach zawodowych.

Ta sama procedura zostanie przeprowadzona z adresami IP klasy A i C dokładnie tak, jak w przykładzie z klasą B. Musimy jedynie wziąć pod uwagę zakres adresów do pobrania i ich identyfikator, reszta jest praktycznie automatyczna.

A jeśli zamiast podać adres IP i klasę , podadzą nam po prostu liczbę podsieci i liczbę hostów, to my zdecydujemy o klasie, dokonując odpowiednich konwersji na dane binarne i używając formuł, aby nie zawieść prognoz.

Bez zbędnych ceregieli pozostawiamy Ci kilka interesujących linków, które obejmują bardziej szczegółowo inne koncepcje sieci:

Jak wyglądało twoje ciało dzięki naszemu samouczkowi, jak obliczyć maskę podsieci ? Mamy nadzieję, że wszystko jest jasne, w przeciwnym razie masz pole komentarza, aby zadać nam jakieś pytania lub jeśli zobaczysz literówkę.