Sådan beregnes en undernetmaske fra værter og undernet

i denne artikel undersøger vi IP-adressering og undernetting og viser, hvordan du anvender denne værdifulde information på virkelige scenarier. Vi adresserer, hvordan man beregner en undernetmaske ved hjælp af værts-og undernetformler. Før vi går videre, selvom, vi skal besvare to centrale spørgsmål.

Hvad er subnetting?

Internetudbydere tildeler IP-adresseområder til organisationer baseret på det potentielle antal netværk og værter eller slutpunkter, som organisationer kræver. I dag følger tildelingerne den Classeless Inter-Domain Routing (CIDR) tildelingsmetode. Organisationen opdeler derefter det tildelte adresserum i mindre tildelinger for hvert undernetværk i organisationen ved hjælp af en proces kaldet subnetting. Resultatet af subnetting er antallet af subnetværker stiger, mens antallet af brugbare host IP-adresser falder. Hvert undernetværk er kendt som et IP-undernet.

Hvorfor bruge subnetting?

Subnetting gør det muligt at opdele tildelte netværksadresser i mindre, effektive tildelinger, der er mere egnede til hvert netværk i organisationen. For eksempel har en punkt-til-punkt-forbindelse mellem to routere kun brug for to adresser, mens et LAN-segment muligvis skal understøtte mange værter, såsom servere, arbejdsstationer, bærbare computere og trådløse mobile enheder.

Subnetting og rute opsummering arbejde sammen for at gøre routere mere effektive ved at reducere størrelsen af routing tabeller. Routere langt væk fra en destination behøver ikke meget adresseringsdetaljer, så ruter kan opsummeres i høj grad. Men når pakker kommer tættere på destinationsnetværket, har routere brug for mere lokal routinginformation, såsom den lokale undernetmaske. Ved at anvende masken på en pakkes destinationsadresse kan routere bestemme, hvilket specifikt netværkssegment der indeholder destinationsværten og levere pakken korrekt.

lad os derefter gennemgå nogle baggrundsoplysninger, herunder hvad netværksadministratorer har brug for at vide om IP-adressering og subnetting. Vi anbefaler at starte med en gennemgang af nogle grundlæggende elementer i IP-adressering og subnetting:

IP-adresser skal være unikke på internettet, når du bruger offentlige IP-adresser og på et privat netværk, når du bruger private IP-adresser.
IPv4-adresser er 32 bits, der består af fire oktetter på 8 bit hver. For at beregne undernetmasken skal du konvertere en IP-adresse til binær, udføre beregningen og derefter konvertere tilbage til IPv4-decimaltalrepræsentationen kendt som en prikket firkant. Den samme undernetteringsprocedure fungerer for IPv6-adresser.
en undernetmaske fortæller computeren, hvilken del af IP-adressen der er netværksdelen af adressen, og hvilken del der identificerer værtsadresseområdet, som er adresser, der er tildelt værtscomputere på det pågældende netværk. En længere undernetmaske-hvilket betyder mere 1 bit i masken-skaber flere IP-undernet, der har en mindre værtsadresseblokstørrelse.
undernet bryder et stort netværk i mindre netværk ved at forlænge undernetmaskens længde. Dette øger antallet af undernetværk, samtidig med at antallet af værter pr. Organisationer vil typisk bruge flere forskellige undernetmasker til forskellige størrelser af netværk. For eksempel vil et punkt-til-punkt-link med kun to enheder bruge en 31-bit maske. Et office LAN eller datacenter LAN ville dog bruge en kortere undernetmaske, der tillader flere værter. Bestemmelse af afvejningen mellem antallet og størrelsen af undernet er forklaret nedenfor.
i dag bruges klasseløse IP-adresser med undernetmasker med variabel længde næsten udelukkende, og klasseløse IP-adresser-kendt som enten klasse A-netværk, klasse B-netværk eller klasse C-netværk-bruges kun til certificeringstest eller ældre routingprotokoller. Et Klasse D-netværk bruges til multicast, og der er en eksperimentel tildeling kendt som klasse E.
en standardport er en enhed, typisk en router, hvor værter sender pakker, der er bestemt til en enhed, der ikke er på det lokale LAN. Igen ved enheden, hvad der er, og hvad der ikke er på det lokale LAN ved at bruge sin tildelte undernetmaske til at sammenligne sin lokale IP-adresse og undernet med destinationens IP-adresse og undernet.
Private IP-adresser, også kendt som anmodning om kommentar 1918-adresser, bruges af de fleste netværk i dag. Disse specielle IP-adresser kan ikke dirigeres over Internettet og skal oversættes til offentlige IP-adresser, når disse enheder har brug for at tale med internettet, enten via en fuldmægtigserver eller via Portadresseoversættelse.

lad os nu lære mere om IP-adressering og subnetting, og hvordan de gælder for dit virkelige netværk.

brug af værtens formel

et almindeligt spørgsmål i den virkelige verden, når du lægger dit netværk ud, er: “hvilken undernetmaske har jeg brug for til mit netværk?”For at besvare dette spørgsmål, lad os lære at bruge værtsformlen.

værtens formel fortæller dig, hvor mange værter der er tilladt på et netværk, der har en bestemt undernetmaske. Værtens formel er 2h-2. H repræsenterer antallet af 0 ‘ er i undernetmasken, hvis undernetmasken blev konverteret til binær. Den første og sidste adresse er reserveret: den første til at identificere netværket og den sidste, der skal bruges som udsendelsesadresse.

Trin 1. Find host range

for at bruge værtens formel, lad os først se på et simpelt eksempel. Sig, at du planlægger at bruge IP-adresserummet 192.168.0.0. I øjeblikket har du et lille netværk undernet med 20 værter. Dette netværk vil dog vokse til 300 værter inden for det næste år, og du planlægger at have flere placeringer af samme størrelse i fremtiden og skal gøre det muligt for dem at kommunikere ved hjælp af dette adresserum.

med et enkelt netværk undernet og kun 20 værter, ville den enkleste ting at gøre være at bruge 255.255.255.0 som din undernetmaske. Dette ville betyde, at du ville have 192.168.0.1 til 192.168.0.254 for dine værter. Adressen 192.168.0.0 er reserveret som netværksundernetsidentifikator, og 192.168.0.255 er forbeholdt netværksudsendelsesadressen.

Trin 2. Konverter til binær

før du beslutter dig for at bruge denne undernetmaske, lad os dog anvende værtsformlen på den. For at bruge værtsformlen i dette scenario tager du undernetmasken 255.255.255.0 og konvertere den til binær. Dette ville give dig: 111111111 11111111 1111111 00000000.

som du kan se, er der otte 0 ‘ er i undernetmasken. For at bruge dette med værtens formel, ville du beregne 28 – 2. Dette kommer til 256 minus de 2 reserverede adresser eller 254. Så med den angivne undernetmaske får du 254 brugbare værter. Dette passer til dit 20-brugernetværk nu, men understøtter ikke din fremtidige netværksudvidelse til 300 værter.

Trin 3. Beregn det samlede antal værter per subnet

du skal planlægge og vælge den bedste subnetmaske første gang. Dette forhindrer dig i at skulle gå tilbage senere og ændre alle IP-adresser på dette netværk. Tilføjelse af 1s til undernetmasken betyder, at du får færre værter pr. Hvis du fjerner 1s fra undernetmasken, får du flere værter pr.netværk, men færre netværk. Sidstnævnte er, hvad vi skal gøre.

for at gøre dette, lad os fjerne en af 1 ‘ erne for at gøre vores undernetmaske:

11111111 11111111 11111110 0000000

i decimaltal eller stiplet firhjulsrepræsentation er dette 255.255.254.0.

dette betyder, at du har ni 0 ‘ er i værtsdelen af undernetmasken. For at anvende værtsformlen med denne undernetmaske beregner vi 29 – 2. Antallet af brugbare host-IP-adresser er 512 minus 2 eller 510. Dette ville helt sikkert passe til et 20-bruger netværk nu og fremtidige netværk og vært forventninger til 300 værter.

i betragtning af disse oplysninger ved vi, at den mest effektive undernetmaske til netværket er 255.255.254.0. Det gyldige værtsadresseområde for hvert undernet skal skrives som to intervaller på grund af begrænsningerne ved at skrive adresserne som stiplede firhjulede. Det første IP-undernet ville være 192.168.0.1 til 192.168.0.255 og 192.168.1.0 til 192.168.1.254. Bemærk, at 192.168.0.0 identificerer undernet, og 192.168.1.255 er netværksudsendelsesadressen.

Sådan kommer du til i alt 510 brugbare værter.

Trin 4. Beregn antallet af undernet

nu hvor du forstår værtens formel, skal du også kende undernettets formel, som sikrer, at du har den rigtige undernetmaske til antallet af undernet, du har. Bare fordi du bestemmer, at du har det rigtige antal værter til dit LAN ved hjælp af værtens formel, betyder det ikke, at du har nok undernet til dit netværk. Lad os se, hvordan subnetets formel fungerer.

undernettets formel er 2s, hvor s er antallet af 1s tilføjet til undernetmasken, uanset hvad undernetmasken var. Lad os tage det samme eksempel som ovenfor, men bygge videre på det.

ved hjælp af netværk 192.168.0.0 forventer vi at have 100 fjernsider med 300 stk hver. Hvilken undernetmaske skal vi bruge? I vores sidste eksempel fandt vi 255.255.254.0 undernetmasken leverede 510 værter pr. Det var mere end tilstrækkeligt til at understøtte 300 pc ‘ er, men giver den samme undernetmaske netværk til mindst 100 fjernsteder? Lad os finde ud af det.

Trin 5. Bekræft det samlede antal undernet

antallet af undernet findes ved at tælle antallet af bits, hvormed den oprindelige maske blev udvidet, også kendt som undernetbitene. Vores oprindelige adresseallokering var 192.168.0.0 med en maske på 255.255.0.0. Ved hjælp af værtsformlen valgte vi en undernetmaske på 255.255.254.0. Lad os sammenligne de to masker og tælle undernetbitene.

lad os konvertere til binær:

255.255.0.0 = 11111111 11111111 00000000 00000000
255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000

den nye maske bruger syv subnet bits. Ved hjælp af undernettets formel ville dette give os 27 = 128 netværk. Dette er mindst 100, så vi har nok undernet til 100 eksterne netværk. Det betyder, at vi har fundet den rigtige undernetmaske til vores netværk. Vi konverterer vores undernetmaske fra binær tilbage til decimal og får 255.255.254.0.

når du tilføjer undernetbit, øges antallet af undernet med en faktor på to, og antallet af værter pr. Tabellen nedenfor viser antallet af undernet og værter for hver af otte maskebits i den tredje oktet af en IPv4-adresse.

beregning af undernet og værter — denne tabel viser antallet af undernet og værter for hver af otte maskebits i den tredje oktet af en IPv4-adresse.

undernetting med variabel længde

de fleste netværk kræver undernet i flere forskellige størrelser, undertiden kaldet undernetmasker med variabel længde. Dette opnås let ved at tage et af de større undernet-et undernet med en kortere maske-og anvende undernetteringsalgoritmen til det. Dette er kendt som undernetting med variabel længde, da netværket vil have undernetmasker i flere forskellige længder.

udvidelse af eksemplet ovenfra, lad os sige, at de fleste af de 100 steder også kræver to punkt-til-punkt-links eller 200 undernet med to værter hver-en router i hver ende af linket. Vi starter med en undernetmaske på 255.255.254.0. Ved hjælp af værtsformlen har vi brug for to værtsbits (22 – 2 = 4 – 2 = 2). Udvidelse af undernetmasken resulterer i følgende i binær:

255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000
255.255.255.252 = 11111111 11111111 11111111 11111100

undernetmasken blev udvidet med syv bits. Ved hjælp af undernettets formel på 2s har vi 27 = 128 undernet. Dette er ikke nok for alle vores links, så vi gør det samme med et andet stort undernet. Hvis vi reserverede de to øverste store undernet til at blive sub-subnettet til links, ville vi have nok kapacitet til 256 point-to-point links.

192.168.252.0 through 192.168.253.254: WAN subnets 0 through 127
192.168.254.0 through 192.168.255.254: WAN subnets 128 through 255

den samme proces kan bruges, hvis vi har mange små fjernsider, der har få værter på hvert sted, f.eks.

det er vigtigt at tildele undernet til steder på en måde, der muliggør adressesammendrag, der reducerer routingtabelstørrelsen og øger routerens effektivitet.

Classeless Inter-Domain Routing

CIDR eliminerer den oprindelige classful betegnelse af IPv4-adresser. Det gør det muligt for et enkelt netværkspræfiks og maske at repræsentere en sammenlægning af flere netværk. Dette kaldes også supernettering. CIDR-adresserepræsentation forenkler repræsentationen af en adresse og maske. CIDR understøtter også netværk aggregering og adresse opsummering.

CIDR notation tilføjer antallet af undernetmaskebits til netværksadressen. I stedet for at skrive adressen og masken ved hjælp af prikket notation, tilføjer vi en skråstreg (/) og antallet af bits i undernetmasken. I vores tidligere eksempel på 100 undernet, der understøtter over 300 værter hver, finder vi, at undernetmasken indeholder 23 bit.

192.168.0.1 255.255.254.0
11000000 10101000 00000000 00000001 11111111 11111111 11111110 00000000
=
192.168.0.1/23

beregning af undernetpræfikset

routere beregner undernetadressen som en del af processen for at bestemme, hvilken grænseflade der skal bruges til at videresende pakker til deres destination. I denne proces udføres en binær og operation på en adresse og dens maske. Resultatet er undernetpræfikset, som fjerner alle værtsbitene. Routeren bruger netværkspræfikset til at finde den routingtabelpost, der bedst matcher præfikset-den længste kamp eller standardruten. Pakken videresendes den grænseflade, der er forbundet med det bedste matchpræfiks.

undernetmasker, præfikser og routing — dette netværksdiagram viser undernetmaskeberegning og korrekte ruteprocedurer.

i ovenstående netværksdiagram og diagram, lad os sige, at R1 modtager en pakke adresseret til 192.168.5.19, en vært, der er forbundet til R2S LAN. Brug den binære og drift mellem masken og adressen til at bestemme rutepræfikset for at slå op i rutetabellen:

192.168.5.19 = 11000000 10101000 00000101 00010011
255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000
192.168.4.0 = 11000000 10101000 00000100 00000000

R1 finder 192.168.4.0 i rutetabellen og videresender pakken ud af S0-grænsefladen til R2. R2 foretager den samme præfiksberegning og bestemmer, at den skal sende pakken på interface E0, og at det er en lokal levering til vært 5.19.

storstilet netværksdesign

i den virkelige verden har du sandsynligvis aldrig chancen for at designe et stort netværk som dette fra bunden. Imidlertid er store netværksdesignfærdigheder værdifulde af forskellige årsager:

forstå subnetting af et stort netværk, der allerede er implementeret
forstå, hvilken effekt det vil have at foretage ændringer i et netværk, dets IP-adressering og dets subnetting; og
for at bevise i en certificeringstest, at du forstår IP-adressering og subnetting og kan anvende dem-certificeringer som Cisco Certified netværk Associate kræver, at du anvender disse færdigheder og beregner IP-adressering uden en lommeregner.

det er vigtigt at forstå undernetting og være i stand til at beregne masker, værtsområder og undernet langhånd, men vi verificerer ofte vores beregninger med en undernetberegner.