tässä artikkelissa tarkastelemme IP-osoitteita ja aliverkostoja ja näytämme, miten tätä arvokasta tietoa sovelletaan reaalimaailman skenaarioihin. Käsittelemme aliverkon maskin laskemista host-ja aliverkon kaavojen avulla. Ennen kuin siirrymme eteenpäin, meidän pitäisi kuitenkin vastata kahteen keskeiseen kysymykseen.

mitä aliverkkoilu on?

ISP: t jakavat organisaatioille IP-osoitealueita organisaatioiden mahdollisesti vaatimien verkkojen ja isäntien eli päätepisteiden määrän perusteella. Nykyään allokaatiot noudattavat luokatonta verkkotunnusten välistä reititysmenetelmää (CIDR). Tämän jälkeen organisaatio jakaa jaetun osoiteavaruuden pienempiin allokaatioihin kullekin organisaation aliverkolle käyttäen prosessia, jota kutsutaan aliverkoksi. Aliverkon tuloksena aliverkkojen määrä kasvaa, kun taas käyttökelpoisten isäntä IP-osoitteiden määrä vähenee. Jokainen aliverkko tunnetaan IP-aliverkkona.

Miksi käyttää aliverkkoa?

Aliverkotus mahdollistaa osoitettujen verkko-osoitteiden jakamisen pienempiin, tehokkaisiin jaettaviin osoitteisiin, jotka soveltuvat paremmin organisaation jokaiseen verkkoon. Esimerkiksi kahden reitittimen välinen point-to-point WAN-yhteys tarvitsee vain kaksi osoitetta, kun taas LAN-segmentti voi joutua tukemaan monia isäntiä, kuten palvelimia, työasemia, kannettavia tietokoneita ja Wi-Fi-liitettyjä mobiililaitteita.

Aliverkotus ja reitin tiivistäminen toimivat yhdessä reitittimien tehostamiseksi pienentämällä reititystaulukoiden kokoa. Reitittimet kaukana kohteesta eivät tarvitse paljon puhuttelevia yksityiskohtia, joten reitit voi tiivistää pitkälti. Mutta, kun paketit pääsevät lähemmäksi kohdeverkkoa, reitittimet tarvitsevat enemmän paikallista reititystietoa, kuten paikallisen aliverkon maskia. Soveltamalla maskia paketin kohdeosoitteeseen reitittimet voivat määrittää, mikä tietty verkkosegmentti sisältää kohdeis-isännän ja toimittaa paketin oikein.

seuraavaksi käydään läpi joitakin taustatietoja, kuten se, mitä verkon ylläpitäjien tulee tietää IP-osoitteista ja aliverkosta. Suosittelemme aloittamaan tarkastelemalla joitakin IP-osoitteiden ja aliverotuksen peruselementtejä.:

• IP-osoitteiden on oltava yksilöllisiä internetissä julkisia IP-osoitteita käytettäessä ja yksityisessä verkossa yksityisiä IP-osoitteita käytettäessä.
• IPv4-osoitteet ovat 32 bittiä, jotka koostuvat neljästä 8 bitin oktetista kukin. Voit laskea aliverkon maskin, muuntaa IP-osoite binary, suorittaa laskennan ja sitten muuntaa takaisin IPv4 desimaaliluku esitys tunnetaan pistemäinen quad. Sama aliverkotusmenetelmä toimii IPv6-osoitteissa.
• aliverkon maski kertoo tietokoneelle, mikä osa IP-osoitteesta on osoitteen verkko-osa ja mikä osa tunnistaa isäntäosoittealueen, jotka ovat kyseisen verkon isäntätietokoneille osoitettuja osoitteita. Pidempi aliverkko – eli enemmän 1 bittiä maskissa-luo lisää IP-aliverkkoja, joilla on pienempi isäntäosoitteen lohkokoko.
• Aliverkosto hajottaa suuren verkon pienemmiksi verkoiksi pidentämällä aliverkon maskin pituutta. Tämä lisää aliverkkojen määrää ja vähentää isäntien määrää aliverkkoa kohti. Organisaatiot käyttävät tyypillisesti useita eri aliverkon naamareita erikokoisille verkoille. Esimerkiksi point-to-point-link, jossa on vain kaksi laitetta, käyttäisi 31-bittistä maskia. Office LAN tai datakeskus LAN, kuitenkin, käyttäisi lyhyempi aliverkon maski, joka mahdollistaa enemmän isäntiä. Aliverkkojen lukumäärän ja koon välisen kaupan määrittäminen on selitetty alla.
• nykyään luokattomia IP-osoitteita, joissa on vaihtelevan pituiset aliverkon Maskit, käytetään lähes yksinomaan, ja luokattomia IP-osoitteita — tunnetaan joko luokan A verkko, luokan B verkko tai luokan C verkko — käytetään vain sertifiointitestaukseen tai vanhempiin reititysprotokolliin. Multicast-lähetykseen käytetään D-luokan verkkoa, ja kokeellinen jako tunnetaan nimellä luokka E.
• oletusyhdyskäytävä on laite, tyypillisesti reititin, jossa isännät lähettävät paketteja, jotka on tarkoitettu laitteelle, joka ei ole paikallisessa lähiverkossa. Jälleen, laite tietää, mitä on ja mitä ei ole paikallisessa lähiverkossa käyttämällä sille osoitettua aliverkon maskia vertaamaan paikallista IP-osoitetta ja aliverkon kanssa kohteen IP-osoite ja aliverkon.
• Yksityiset IP-osoitteet, jotka tunnetaan myös nimellä Request for Comment 1918-osoitteet, ovat käytössä useimmissa verkoissa nykyään. Nämä erityiset IP-osoitteet eivät ole reititettävissä Internetin kautta, ja ne on käännettävä julkisiin IP-osoitteisiin, kun näiden laitteiden on puhuttava Internetiin, joko välityspalvelimen kautta tai Porttiosoitteen käännöksen kautta.

nyt, Let ’ s learn more about IP addressing and aliverkosto and how they apply to your real-world network.

käyttämällä isännän kaavaa

yleinen, reaalimaailman kysymys verkkoasi aseteltaessa on: ”mitä aliverkon maskia tarvitsen verkkooni?”Vastataksemme tähän kysymykseen, opetellaan käyttämään isännän kaavaa.

isännän kaava kertoo, kuinka monta isäntää sallitaan verkossa, jossa on tietty aliverkon maski. Isännän kaava on 2H-2. H tarkoittaa 0s: n määrää aliverkon maskissa, jos aliverkon maski muunnetaan binääriseksi. Ensimmäinen ja viimeinen osoite on varattu: ensimmäinen, joka tunnistaa verkon ja viimeinen, jota käytetään lähetysosoitteena.

Vaihe 1. Etsi isäntäalue

käyttääksesi isännän kaavaa, Katsotaanpa ensin yksinkertaista esimerkkiä. Sano, että aiot käyttää IP-osoiteavaruutta 192.168.0.0. Tällä hetkellä sinulla on pieni verkon aliverkko, jossa on 20 isäntää. Tämä verkko kasvaa kuitenkin 300 isäntään seuraavan vuoden aikana, ja sinulla on tulevaisuudessa useita samankokoisia sijainteja, joiden avulla he voivat kommunikoida tämän osoiteavaruuden avulla.

yhden verkon aliverkon ja vain 20 isännän kanssa yksinkertaisinta olisi käyttää 255.255.255.0 aliverkon maskina. Tämä tarkoittaisi, että sinulla olisi 192.168.0.1-192.168.0.254 isännillesi. Verkon aliverkon tunnisteeksi on varattu osoite 192.168.0.0 ja verkon lähetysosoitteeksi 192.168.0.255.

Vaihe 2. Muunna binääriksi

ennen kuin päätät käyttää tätä aliverkon maskia, sovelletaan kuitenkin isännän kaavaa siihen. Jos haluat käyttää isännän kaavaa tässä skenaariossa, otat aliverkon maskin 255.255.255.0 ja muuntaa sen binääriseksi. Tämä antaisi teille: 111111111 11111111 1111110000000.

kuten näet, aliverkon maskissa on kahdeksan 0: aa. Jos Tätä käytetään isännän kaavalla, lasketaan 28-2. 256 miinus 2 varattua osoitetta eli 254. Niin, kun aliverkon maski määritetty, saat 254 käyttökelpoista isäntää. Tämä sopisi 20 käyttäjän verkkoon nyt, mutta ei tue tulevaa verkon laajentamista 300 isäntään.

Vaihe 3. Laske isäntien kokonaismäärä aliverkkoa kohti

kannattaa suunnitella etukäteen ja valita paras aliverkkomaski ensimmäisellä kerralla. Tämä estää sinua palaamasta myöhemmin ja muuttamasta kaikkia tämän verkon IP-osoitteita. Lisäämällä 1s aliverkon maski tarkoittaa, että saat vähemmän isäntiä per verkon aliverkon mutta enemmän verkon aliverkon. Jos poistat 1s: n aliverkon maskista, saat enemmän isäntiä per verkko, mutta vähemmän verkkoja. Jälkimmäinen on se, mitä meidän on tehtävä.

tehdäksemme tämän, otetaan pois yksi 1: stä tehdäksemme aliverkon maskimme:

11111111 11111111 11111110 0000000

desimaalilukuna eli pistemäisenä nelikulmioesityksenä tämä on 255.255.254.0.

tämä tarkoittaa, että aliverkon maskin isäntäosassa on yhdeksän 0: aa. Soveltaaksemme isännän kaavaa tällä aliverkon maskilla, laskemme 29-2. Käytettävissä olevien isäntien IP-osoitteiden määrä on 512 miinus 2 eli 510. Tämä sopisi ehdottomasti 20 käyttäjän verkkoon nyt ja tulevaisuudessa sekä isäntäodotuksiin 300 isännälle.

näiden tietojen perusteella tiedämme, että verkon tehokkain aliverkon peite on 255.255.254.0. Kunkin aliverkon kelvollinen isäntäosoittealue on kirjoitettava kahtena alueena, koska osoitteiden kirjoittaminen pistemäisiksi nelinumerotasoiksi on rajoitettua. Ensimmäinen IP-aliverkko olisi 192.168.0.1-192.168.0.255 ja 192.168.1.0-192.168.1.254. Huomaa, että 192.168.0.0 tunnistaa aliverkon, ja 192.168.1.255 on verkon lähetysosoite.

näin saadaan yhteensä 510 käyttökelpoista isäntää.

Vaihe 4. Laske aliverkkojen lukumäärä

nyt kun ymmärrät isännän kaavan, sinun pitäisi tietää myös aliverkon kaava, joka varmistaa, että sinulla on oikea aliverkon maski aliverkkojen määrälle, joka sinulla on. Vain koska määrität, että sinulla on oikea määrä isäntiä lähiverkon avulla isännän kaava ei tarkoita, että sinulla on tarpeeksi aliverkon verkkoon. Katsotaan, miten aliverkon kaava toimii.

aliverkon kaava on 2s, missä s On aliverkon maskiin lisättyjen 1s: ien lukumäärä, mistä aliverkon maski sitten olikaan. Otetaan sama esimerkki kuin edellä, mutta rakennetaan sen varaan.

käyttämällä verkkoa 192.168.0.0, odotamme, että meillä on 100 etäsivustoa, joissa kussakin on 300 kpl. Mitä aliverkon maskia meidän pitäisi käyttää? Meidän viimeinen esimerkki, löysimme 255.255.254.0 aliverkon maski tarjosi 510 hosts per aliverkon. Se oli enemmän kuin riittävä tukemaan 300 kpl, mutta tuo sama aliverkon maski tarjoaa verkkoja vähintään 100 etäsivustojen? Otetaan selvää.

Vaihe 5. Varmista aliverkkojen kokonaismäärä

aliverkkojen lukumäärä laskemalla niiden bittien lukumäärä, joilla alkuperäistä maskia laajennettiin, joita kutsutaan myös aliverkkobiteiksi. Alkuperäinen osoitteenjakomme oli 192.168.0.0 ja maski 255.255.0.0. Käyttämällä isännän kaava, valitsimme aliverkon maski 255.255.254.0. Vertaillaan kahta naamiota ja lasketaan aliverkon bittejä.

muunnetaan binääriksi:

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

uusi maski käyttää seitsemää aliverkon bittiä. Käyttämällä aliverkon kaavaa tämä antaisi meille 27 = 128 verkkoa. Tämä on vähintään 100, joten meillä on tarpeeksi aliverkot 100 etäverkkoon. Tämä tarkoittaa, että olemme löytäneet oikean aliverkon maskin verkkoomme. Me muuntaa aliverkon maski binary takaisin desimaalin ja saada 255.255.254.0.

kun lisätään aliverkon bittejä, aliverkon määrä kasvaa kahdella ja isäntien määrä aliverkon kohdalla vähenee kahdella. Alla olevassa taulukossa on esitetty aliverkkojen ja isäntien määrä kullekin kahdeksalle naamiobitille IPv4-osoitteen kolmannessa oktetissa.

Vaihtuvapituinen aliverkosto

useimmat verkot vaativat useita erikokoisia aliverkostoja, joita joskus kutsutaan vaihtuvapituisiksi aliverkoiksi. Tämä onnistuu helposti ottamalla yksi suuremmista aliverkoista-aliverkko, jossa on lyhyempi maski – ja soveltamalla aliverkkoalgoritmia siihen. Tätä kutsutaan vaihtelevan pituiseksi aliverkoksi, koska verkossa on aliverkon naamioita useita eripituisia.

laajennetaan esimerkkiä ylhäältä, sanotaan että useimmat 100 sivustosta vaativat myös kaksi point-to-point Wan-linkkiä tai 200 aliverkkoa, joissa kussakin on kaksi isäntää-reititin linkin kummassakin päässä. Aloitamme aliverkon maskilla 255.255.254.0. Käyttämällä isännän kaava, tarvitsemme kaksi isäntä bittiä (22 – 2 = 4 – 2 = 2). Aliverkon maskin laajentaminen johtaa binäärissä seuraaviin:

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

aliverkon maskia pidennettiin seitsemällä bitillä. Käyttämällä aliverkkoa formula_2, meillä on 27 = 128 aliverkkoa. Tämä ei riitä kaikille Wan-linkeillemme, joten teemme saman toisen suuren aliverkon kanssa. Jos varasimme kaksi ylintä suurta aliverkkoa WAN-linkeille, meillä olisi tarpeeksi kapasiteettia 256 point-to-point-linkeille.

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

samaa prosessia voidaan käyttää, jos meillä on paljon pieniä etäsivustoja, joilla on vähän isäntiä jokaisessa kohteessa, kuten vähittäiskaupassa.

on tärkeää määrittää aliverkot sivustoille siten, että osoitteen tiivistäminen on mahdollista, mikä pienentää reititystaulukon kokoa ja lisää reitittimen tehokkuutta.

luokaton verkkotunnusten välinen reititys

CIDR poistaa IPv4-osoitteiden alkuperäisen luokitellun nimityksen. Se mahdollistaa yhden verkon etuliitteen ja maskin edustamaan useiden verkkojen yhdistämistä. Tätä kutsutaan myös supernetingiksi. CIDR-osoitteen esitys yksinkertaistaa osoitteen ja maskin esittämistä. CIDR tukee myös verkon yhdistämistä ja osoitteen tiivistämistä.

CIDR notaatio liittää verkko-osoitteeseen aliverkon maskibittien määrän. Sen sijaan, että kirjoittaisimme osoitteen ja naamion pistemäisellä merkinnällä, lisäämme siihen eteenpäin viivan (/) ja bittien määrän aliverkon maskiin. Edellisessä esimerkissämme 100 aliverkosta, jotka tukevat yli 300 isäntää, huomaamme, että aliverkon naamio sisältää 23 bittiä.

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

lasketaan aliverkon etuliite

reitittimet laskevat aliverkon osoitteen osana prosessia sen määrittämiseksi, mitä liittymää käytetään pakettien lähettämiseen perille. Tässä prosessissa binääri ja toiminta suoritetaan osoitteelle ja sen maskille. Tuloksena on aliverkon etuliite, joka poistaa kaikki isäntäbitit. Reititin käyttää verkko-etuliitettä löytääkseen reititystaulukon merkinnän, joka parhaiten vastaa etuliitettä-pisin täsmäys tai oletusreitti. Paketti on eteenpäin käyttöliittymä, joka liittyy paras ottelu etuliite.

yllä olevassa verkkokaaviossa ja kaaviossa sanotaan, että R1 saa paketin, joka on osoitettu 192.168.5.19: lle, isännän, joka on liitetty R2: n lähiverkkoon. Käytä binääriä ja operaatiota maskin ja osoitteen välillä määrittääksesi reititystaulukosta etsittävän reitin etuliitteen:

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 löytää reititystaulukosta 192.168.4.0: n ja välittää paketin S0-rajapinnasta R2: een. R2 tekee saman etuliitteen laskennan ja määrittää, että sen pitäisi lähettää paketti käyttöliittymässä E0 ja että se on paikallinen toimitus isäntä 5.19.

laajamittainen verkon suunnittelu

todellisessa maailmassa ei todennäköisesti koskaan ehdi suunnitella tällaista suurta verkkoa tyhjästä. Laajamittainen verkostosuunnittelutaito on kuitenkin arvokasta monestakin syystä:

• jo toteutetun laajamittaisen verkon aliverkon ymmärtäminen;
• ymmärrys siitä, mikä vaikutus muutosten tekemisellä verkkoon, sen IP-osoitteisiin ja sen aliverkostoon on; ja
• todistaaksesi sertifiointitestissä ymmärtäväsi IP-osoitteita ja aliverkostoja ja osaavasi soveltaa niitä — sertifioinnit, kuten Cisco Certified Network Associate, edellyttävät sinun soveltavan näitä taitoja ja laskevan IP-osoitteita ilman laskinta.

on tärkeää ymmärtää aliverkosto ja pystyä laskemaan Maskit, isäntäalueet ja aliverkot longhandilla, mutta tarkistamme laskutoimituksemme usein aliverkon laskimella.