In dit artikel onderzoeken we IP-adressering en subnetting en laten we zien hoe deze waardevolle informatie kan worden toegepast op real-world scenario ‘ s. We gaan in op het berekenen van een subnetmasker met behulp van host-en subnetformules. Maar voordat we verder gaan, moeten we twee belangrijke vragen beantwoorden.

Wat is subnetting?

ISP ‘ s wijzen IP-adresbereiken toe aan organisaties op basis van het potentiële aantal netwerken en hosts, of eindpunten, dat organisaties nodig hebben. Vandaag de dag volgen de toewijzingen de CIDR-toewijzingsmethode (Classless Inter-Domain Routing). De organisatie verdeelt vervolgens de toegewezen adresruimte in kleinere toewijzingen voor elk subnetwerk binnen de organisatie, met behulp van een proces genaamd subnetting. Het resultaat van subnetting is dat het aantal subnetwerken toeneemt, terwijl het aantal bruikbare host IP-adressen afneemt. Elk subnet wordt een IP-subnet genoemd.

waarom subnetting gebruiken?

Subnetting maakt het mogelijk toegewezen netwerkadressen op te splitsen in kleinere, efficiënte toewijzingen die geschikter zijn voor elk netwerk binnen de organisatie. Een point-to-point WAN-koppeling tussen twee routers heeft bijvoorbeeld slechts twee adressen nodig, terwijl een LAN-segment mogelijk veel hosts moet ondersteunen, zoals servers, werkstations, laptops en met Wi-Fi verbonden mobiele apparaten.

subnetten en routesamenvatting werken samen om routers efficiënter te maken door de grootte van routeringstabellen te verminderen. Routers ver weg van een bestemming hebben niet veel adresseringsdetails nodig, dus routes kunnen in grote mate worden samengevat. Maar naarmate pakketten dichter bij het doelnetwerk komen, zullen routers meer lokale routeringsinformatie nodig hebben, zoals het lokale subnetmasker. Door het masker toe te passen op het bestemmingsadres van een pakket, kunnen routers bepalen welk specifiek netwerksegment de bestemmingshost bevat en het pakket correct afleveren.

laten we vervolgens wat achtergrondinformatie bekijken, waaronder wat netwerkbeheerders moeten weten over IP-adressering en subnetting. We raden aan om te beginnen met een overzicht van enkele basiselementen van IP-adressering en subnetting:

• IP-adressen moeten uniek zijn op het internet bij het gebruik van openbare IP-adressen en op een particulier netwerk bij het gebruik van particuliere IP-adressen.
• IPv4-adressen zijn 32 bits bestaande uit vier octetten van elk 8 bits. Om het subnetmasker te berekenen, converteert u een IP-adres naar binair, voert u de berekening uit en converteert u vervolgens terug naar de IPv4-decimale getalrepresentatie die bekend staat als een gestippelde quad. Dezelfde subnettingprocedure werkt voor IPv6-adressen.
• een subnetmasker vertelt de computer welk deel van het IP-adres het netwerkgedeelte van het adres is en welk deel het hostadresbereik identificeert, dat Adressen zijn die aan hostcomputers op dat netwerk zijn toegewezen. Een langer subnetmasker — dat betekent meer 1 bits in het masker — creëert meer IP-subnetten die een kleinere hostadresblok grootte hebben.
• subnetten breken een groot netwerk in kleinere netwerken door de lengte van het subnetmasker uit te breiden. Dit verhoogt het aantal subnetwerken, terwijl het aantal hosts per subnet wordt verminderd. Organisaties gebruiken meestal verschillende subnetmaskers voor verschillende groottes van netwerken. Bijvoorbeeld, een point-to-point link met slechts twee apparaten zou een 31-bit masker gebruiken. Een office LAN of datacenter LAN zou echter een korter subnetmasker gebruiken dat meer hosts toestaat. Het bepalen van de afweging tussen het aantal en de grootte van subnetten wordt hieronder uitgelegd.
• tegenwoordig worden classless IP-adressen met subnetmaskers met variabele lengte bijna uitsluitend gebruikt, en classful IP-adressen-bekend als Klasse A-netwerk, klasse B-netwerk of klasse C-netwerk-worden alleen gebruikt voor certificeringstests of oudere routeringsprotocollen. Een Klasse D netwerk wordt gebruikt voor multicast, en er is een experimentele allocatie bekend als klasse E.
• een standaard gateway is een apparaat, meestal een router, waar hosts pakketten sturen die bestemd zijn voor een apparaat dat niet op het lokale LAN staat. Nogmaals, het apparaat weet wat wel en wat niet op het lokale LAN is door het toegewezen subnetmasker te gebruiken om zijn lokale IP-adres en subnet te vergelijken met het IP-adres en subnet van de bestemming.
• privé-IP-adressen, ook wel Request for Comment 1918-adressen genoemd, worden tegenwoordig door de meeste netwerken gebruikt. Deze speciale IP-adressen zijn niet routeerbaar via het internet en moeten worden vertaald naar openbare IP-adressen wanneer deze apparaten met het internet Moeten Praten, hetzij via een proxyserver of via Poortadresvertaling.

laten we nu meer leren over IP-adressering en subnetting en hoe ze van toepassing zijn op uw real-world netwerk.

gebruikmakend van de hostformule

een veelvoorkomende vraag bij het opmaken van uw netwerk is: “welk subnetmasker heb ik nodig voor mijn netwerk?”Om deze vraag te beantwoorden, laten we leren hoe je de formule van de gastheer te gebruiken.

de formule van de host geeft aan hoeveel hosts toegestaan zijn op een netwerk met een bepaald subnetmasker. De formule van de gastheer is 2h-2. De h staat voor het aantal 0s in het subnetmasker, als het subnetmasker werd geconverteerd naar binair. De eerste en laatste adressen zijn gereserveerd: de eerste die het netwerk identificeert en de laatste die als broadcast-adres wordt gebruikt.

Stap 1. Zoek host range

om de formule van de host te gebruiken, laten we eerst kijken naar een eenvoudig voorbeeld. Stel dat je van plan bent om de IP-adresruimte 192.168.0.0 te gebruiken. Momenteel heb je een klein netwerk subnet met 20 hosts. Dit netwerk zal groeien tot 300 hosts in het komende jaar, echter, en je bent van plan om meerdere locaties van een vergelijkbare grootte in de toekomst en moet hen in staat stellen om te communiceren met behulp van deze adresruimte.

met een enkel netwerksubnet en slechts 20 hosts, is het eenvoudigste om 255.255.255.0 als subnetmasker te gebruiken. Dit betekent dat je 192.168.0.1 tot en met 192.168.0.254 hebt voor je hosts. Het adres 192.168.0.0 is gereserveerd als de netwerk subnet identifier, en 192.168.0.255 is gereserveerd voor het netwerk broadcast adres.

Stap 2. Converteer naar binair

voordat u besluit om dit subnetmasker te gebruiken, echter, laten we de formule van de host hierop toepassen. Om de formule van de host in dit scenario te gebruiken, neem je het subnetmasker 255.255.255.0 en converteren naar binair. Dit geeft u: 111111111 11111111 11111111 00000000.

zoals u kunt zien, zijn er acht 0 ‘ s in het subnetmasker. Om dit te gebruiken met de formule van de host, zou je 28 – 2 berekenen. Dit komt op 256 min de 2 gereserveerde adressen, of 254. Dus, met het subnetmasker opgegeven, krijg je 254 bruikbare hosts. Dit past nu bij je 20-gebruikers netwerk, maar ondersteunt je toekomstige netwerkuitbreiding naar 300 hosts niet.

Stap 3. Bereken het totale aantal hosts per subnet

u moet vooraf plannen en de eerste keer het beste subnetmasker kiezen. Dit voorkomt dat u later terug moet gaan en alle IP-adressen op dit netwerk moet wijzigen. Het toevoegen van 1s aan het subnetmasker betekent dat je minder hosts per netwerksubnet krijgt, maar meer netwerksubnetten. Als u 1s uit het subnetmasker verwijdert, krijgt u meer hosts per netwerk, maar minder netwerken. Dat laatste is wat we moeten doen.

om dit te doen, nemen we een van de 1s weg om ons subnetmasker te maken:

11111111 11111111 11111110 0000000

in decimaal getal, of gestippelde quad representatie, is dit 255.255.254.0.

dit betekent dat u negen 0 ‘ s hebt in het hostgedeelte van het subnetmasker. Om de formule van de host toe te passen met dit subnetmasker, berekenen we 29 – 2. Het aantal bruikbare host IP adressen is 512 min 2, of 510. Dit zou zeker passen bij een 20-gebruiker netwerk nu en toekomstige netwerk en host verwachtingen van 300 hosts.

gezien deze informatie weten we dat het meest efficiënte subnetmasker voor het netwerk 255.255.254.0 is. Het geldige hostadresbereik voor elk subnet moet worden geschreven als twee bereiken, vanwege de beperkingen van het schrijven van de adressen als gestippelde quads. Het eerste IP-subnet zou 192.168.0.1 t / m 192.168.0.255 en 192.168.1.0 t / m 192.168.1.254 zijn. Merk op dat 192.168.0.0 het subnet identificeert en 192.168.1.255 het netwerk broadcast-adres is.

zo kom je bij het totaal van 510 bruikbare hosts.

Stap 4. Bereken het aantal subnetten

nu u de formule van de host begrijpt, moet u ook de formule van het subnet kennen, wat ervoor zorgt dat u het juiste subnetmasker hebt voor het aantal subnetten dat u hebt. Alleen omdat je bepaalt dat je het juiste aantal hosts hebt voor je LAN met behulp van de host formule betekent niet dat je genoeg subnetten hebt voor je netwerk. Laten we eens kijken hoe de formule van het subnet werkt.

de formule van het subnet is 2s, waarbij s het aantal 1s is dat aan het subnetmasker is toegevoegd, ongeacht het subnetmasker. Laten we hetzelfde voorbeeld nemen als hierboven, maar er op voortbouwen.

met netwerk 192.168.0.0 verwachten we 100 sites op afstand te hebben met elk 300 pc ‘ s. Welk subnetmasker moeten we gebruiken? In ons laatste voorbeeld vonden we dat het 255.255.254.0 subnetmasker 510 hosts per subnet bevatte. Dat was meer dan voldoende om 300 pc ‘ s te ondersteunen, maar biedt datzelfde subnetmasker netwerken voor ten minste 100 externe sites? Laten we dat uitzoeken.

Stap 5. Controleer het totale aantal subnetten

het aantal subnetten wordt gevonden door het aantal bits te tellen waarmee het initiële masker werd uitgebreid, ook bekend als de subnetbits. Onze initiële adresallocatie was 192.168.0.0 met een masker van 255.255.0.0. Met de formule van de host hebben we een subnetmasker van 255.255.254.0 geselecteerd. Laten we de twee maskers vergelijken en de subnet bits tellen.

laten we converteren naar binair:

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

het nieuwe masker gebruikt zeven subnetbits. Met behulp van de formule van het subnet, zou dit ons 27 = 128 netwerken geven. Dit is minstens 100, dus we hebben genoeg subnetten voor 100 externe netwerken. Dit betekent dat we het juiste subnetmasker voor ons netwerk hebben gevonden. We converteren ons subnetmasker van binair terug naar decimaal en krijgen 255.255.254.0.

Als u subnetbits toevoegt, neemt het aantal subnetten met een factor twee toe en neemt het aantal hosts per subnet met een factor twee af. De tabel hieronder toont het aantal subnetten en hosts voor elk van de acht maskerbits in het derde octet van een IPv4-adres.

subnetten met variabele lengte

de meeste netwerken hebben subnetten van verschillende grootte nodig, ook wel maskers met variabele lengte genoemd. Dit is gemakkelijk te bereiken door een van de grotere subnetten te nemen — een subnet met een korter masker — en het algoritme van de Subnetting erop toe te passen. Dit staat bekend als variabele lengte subnettering omdat het netwerk subnet maskers van verschillende lengtes zal hebben.Laten we zeggen dat de meeste van de 100 sites ook twee point-to-point WAN links of 200 subnetten nodig hebben met elk twee hosts — een router aan elk uiteinde van de link. We beginnen met een subnetmasker van 255.255.254.0. Met behulp van de host formule, hebben we twee host bits nodig (22 – 2 = 4 – 2 = 2). Het uitbreiden van het subnetmasker resulteert in het volgende in binair:

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

het subnetmasker werd uitgebreid met zeven bits. Met behulp van de formule van het subnet van 2s, hebben we 27 = 128 subnetten. Dit is niet genoeg voor al onze WAN-links, dus we doen hetzelfde met een ander groot subnet. Als we de bovenste twee grote subnetten zouden reserveren om te worden gesubneteerd voor WAN-links, zouden we genoeg capaciteit hebben voor 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

hetzelfde proces kan worden gebruikt als we veel kleine remote sites hebben die weinig hosts hebben op elke site, zoals in een retailbedrijf.

het is belangrijk om subnetten aan sites toe te wijzen op een manier die adressamenvatting mogelijk maakt die de grootte van de routeringstabel vermindert en de efficiëntie van de router verhoogt.

Classless Inter-Domain Routing

CIDR elimineert de oorspronkelijke classful aanduiding van IPv4-adressen. Het stelt een enkel netwerk prefix en masker om een aggregatie van meerdere netwerken vertegenwoordigen. Dit wordt ook wel supernetting genoemd. CIDR address representation vereenvoudigt de representatie van een adres en masker. CIDR ondersteunt ook netwerkaggregatie en adressensamenvatting.

CIDR-notatie voegt het aantal subnetmaskerbits toe aan het netwerkadres. In plaats van het adres en het masker te schrijven met behulp van gestippelde notatie, voegen we een schuine streep (/) toe en het aantal bits in het subnetmasker. In ons vorige voorbeeld van 100 subnetten die elk meer dan 300 hosts ondersteunen, vinden we dat het subnetmasker 23 bits bevat.

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

het subnetprefix berekenen

Routers berekenen het subnetadres als onderdeel van het proces om te bepalen welke interface gebruikt moet worden om pakketten naar hun bestemming door te sturen. In dit proces, een binaire en operatie wordt uitgevoerd op een adres en het masker. Het resultaat is het subnetvoorvoegsel, dat alle hostbits verwijdert. De router gebruikt het netwerkvoorvoegsel om de regel van de routeringstabel te vinden die het beste overeenkomt met het voorvoegsel-de langste overeenkomst of de standaardroute. Het pakket wordt doorgestuurd uit de interface die is gekoppeld aan de beste match prefix.

in het bovenstaande netwerkdiagram en diagram, laten we zeggen dat R1 een pakket ontvangt gericht op 192.168.5.19, een host die verbonden is met R2 ‘ s LAN. Gebruik het binaire bestand en de bewerking tussen het masker en het adres om het routevoorvoegsel te bepalen dat moet worden opgezocht in de routeringstabel:

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 vindt 192.168.4.0 in de routeringstabel en stuurt het pakket via de S0 interface naar R2. R2 zal dezelfde prefix berekening doen en bepalen dat het het pakket op interface E0 moet sturen en dat het een lokale levering is naar host 5.19.

grootschalig netwerkontwerp

in de echte wereld zult u waarschijnlijk nooit de kans krijgen om een groot netwerk zoals dit vanuit het niets te ontwerpen. Grootschalige vaardigheden op het gebied van netwerkontwerp zijn echter om verschillende redenen waardevol:

• inzicht in de subnetting van een grootschalig netwerk dat al is geïmplementeerd;
• inzicht in het effect van wijzigingen in een netwerk, de IP-adressering en de subnetting; en
• om in een certificeringstest te bewijzen dat u IP-adressering en subnetting begrijpt en deze kunt toepassen — certificeringen zoals Cisco Certified Network Associate vereisen dat u deze vaardigheden toepast en IP-adressering berekent zonder een rekenmachine.

het is belangrijk om subnetten te begrijpen en maskers, hostbereiken en subnetten langhand te kunnen berekenen, maar we controleren onze berekeningen vaak met een subnetcalculator.