Cum se calculează o mască de subrețea de la gazde și subrețele

în acest articol, explorăm adresarea IP și subrețele și arătăm cum să aplicăm aceste informații valoroase scenariilor din lumea reală. Abordăm modul de calculare a unei măști de subrețea utilizând formule de gazdă și subrețea. Înainte de a merge mai departe, ar trebui să răspundem la două întrebări cheie.

ce este subnetting?

ISP-urile alocă intervale de adrese IP organizațiilor pe baza numărului potențial de rețele și gazde sau puncte finale pe care organizațiile le solicită. Astăzi, alocările urmează metoda de atribuire a RUTĂRII Inter-domeniu fără clase (CIDR). Organizația subdivizează apoi spațiul de adrese alocat în alocări mai mici pentru fiecare subrețea din cadrul organizației, folosind un proces numit subreț. Rezultatul subrețelării este creșterea numărului de subrețele, în timp ce numărul de adrese IP gazdă utilizabile scade. Fiecare subrețea este cunoscută sub numele de subrețea IP.

de ce să folosiți subrețele?Subrețele

permit ca adresele de rețea atribuite să fie împărțite în alocări mai mici și mai eficiente, care sunt mai potrivite pentru fiecare rețea din cadrul organizației. De exemplu, o legătură Wan punct-la-punct între două routere are nevoie doar de două adrese, în timp ce un segment LAN poate avea nevoie să accepte multe gazde, cum ar fi servere, stații de lucru, laptopuri și dispozitive mobile conectate la Wi-Fi.

subrețele și sumarizarea rutelor lucrează împreună pentru a face routerele mai eficiente prin reducerea dimensiunii tabelelor de rutare. Routerele aflate departe de o destinație nu au nevoie de multe detalii de adresare, astfel încât rutele pot fi rezumate într-o mare măsură. Dar, pe măsură ce pachetele se apropie de rețeaua de destinație, routerele vor avea nevoie de mai multe informații de rutare locală, cum ar fi masca de subrețea locală. Aplicând masca la adresa de destinație a unui pachet, routerele pot determina ce segment de rețea specific conține gazda de destinație și livrează corect pachetul.

în continuare, să examinăm câteva informații generale, inclusiv ce trebuie să știe administratorii de rețea despre adresarea IP și subrețele. Vă recomandăm să începeți cu o revizuire a unor elemente de bază ale adresării IP și subnetării:

adresele IP trebuie să fie unice pe internet atunci când se utilizează adrese IP publice și într-o rețea privată atunci când se utilizează adrese IP private.
adresele IPv4 sunt 32 de biți alcătuiți din patru octeți de câte 8 biți fiecare. Pentru a calcula masca de subrețea, convertiți o adresă IP în binar, efectuați calculul și apoi convertiți înapoi la reprezentarea numărului zecimal IPv4 cunoscută sub numele de quad punctat. Aceeași procedură de subnetare funcționează pentru adresele IPv6.
o mască de subrețea indică computerului ce parte a adresei IP este porțiunea de rețea a adresei și ce parte identifică intervalul de adrese gazdă, care sunt adrese care sunt atribuite computerelor gazdă din acea rețea. O mască de subrețea mai lungă-adică mai mulți biți 1 în mască-creează mai multe subrețele IP care au o dimensiune mai mică a blocului de adrese gazdă.
subrețea rupe o rețea mare în rețele mai mici prin extinderea lungimii măștii de subrețea. Acest lucru crește numărul de subrețele, reducând în același timp numărul de gazde pe subrețea. Organizațiile vor folosi de obicei mai multe măști de subrețea diferite pentru diferite dimensiuni de rețele. De exemplu, o legătură punct-la-punct cu doar două dispozitive ar folosi o mască pe 31 de biți. Cu toate acestea, o rețea LAN de birou sau un centru de date LAN ar folosi o mască de subrețea mai scurtă care permite mai multe gazde. Determinarea compromisului dintre numărul și dimensiunea subrețelelor este explicată mai jos.
astăzi, adresele IP fără clase cu măști de subrețea cu lungime variabilă sunt utilizate aproape exclusiv, iar adresele IP clasice-cunoscute fie ca rețea de clasa a, Rețea de clasa B sau rețea de clasa C-sunt utilizate numai pentru testarea certificării sau protocoale de rutare mai vechi. O rețea de clasă D este utilizată pentru multicast și există o alocare experimentală cunoscută sub numele de clasa E.
un gateway implicit este un dispozitiv, de obicei un router, unde gazdele trimit pachete care sunt destinate unui dispozitiv care nu este pe LAN local. Din nou, dispozitivul știe ce este și ce nu este pe LAN local utilizând masca de subrețea atribuită pentru a compara adresa IP locală și subrețea cu adresa IP și subrețea destinației.
adresele IP Private, cunoscute și sub numele de adrese Request for Comment 1918, sunt utilizate de majoritatea rețelelor de astăzi. Aceste adrese IP speciale nu pot fi rutate prin internet și trebuie traduse în adrese IP publice atunci când aceste dispozitive trebuie să vorbească cu Internetul, fie printr-un server proxy, fie prin traducerea adreselor de Port.

acum, să aflăm mai multe despre adresarea IP și subrețele și modul în care acestea se aplică rețelei dvs. din lumea reală.

folosind formula gazdei

o întrebare obișnuită, din lumea reală, atunci când vă stabiliți rețeaua este: „ce mască de subrețea am nevoie pentru rețeaua mea?”Pentru a răspunde la această întrebare, să învățăm cum să folosim formula gazdei.

formula gazdei vă va spune câte gazde vor fi permise într-o rețea care are o anumită mască de subrețea. Formula gazdei este 2h-2. H reprezintă numărul de 0s din masca de subrețea, dacă masca de subrețea a fost convertită în binar. Prima și ultima adresă sunt rezervate: prima care identifică rețeaua și ultima care va fi utilizată ca adresă de difuzare.

Pasul 1. Găsiți gama gazdă

pentru a utiliza formula gazdei, să analizăm mai întâi un exemplu simplu. Spuneți că intenționați să utilizați spațiul de adrese IP 192.168.0.0. În prezent, aveți o subrețea de rețea mică cu 20 de gazde. Cu toate acestea, această rețea va crește la 300 de gazde în anul următor și intenționați să aveți mai multe locații de dimensiuni similare în viitor și trebuie să le permiteți să comunice folosind acest spațiu de adrese.

cu o singură subrețea de rețea și doar 20 de gazde, cel mai simplu lucru de făcut ar fi să folosiți 255.255.255.0 ca mască de subrețea. Aceasta ar însemna că veți avea 192.168.0.1 până la 192.168.0.254 pentru gazdele dvs. Adresa 192.168.0.0 este rezervată ca identificator de subrețea de rețea, iar 192.168.0.255 este rezervată adresei de difuzare a rețelei.

Pasul 2. Convertiți în binar

înainte de a decide să utilizați această mască de subrețea, totuși, să aplicăm formula gazdei. Pentru a utiliza formula gazdei în acest scenariu, luați masca de subrețea 255.255.255.0 și convertiți-l în binar. Acest lucru vă va da: 1111111111 1111111 11111111 00000000.

după cum puteți vedea, există opt 0s în masca de subrețea. Pentru a utiliza acest lucru cu formula gazdei, ați calcula 28-2. Acest lucru vine la 256 minus cele 2 adrese rezervate sau 254. Deci, cu masca de subrețea specificată, veți obține 254 de gazde utilizabile. Acest lucru s-ar potrivi rețelei dvs. de 20 de utilizatori acum, dar nu va susține extinderea viitoare a rețelei la 300 de gazde.

Pasul 3. Calculați numărul total de gazde pe subrețea

ar trebui să planificați din timp și să alegeți cea mai bună mască de subrețea prima dată. Acest lucru vă împiedică să reveniți mai târziu și să schimbați toate adresele IP din această rețea. Adăugarea 1s la masca de subrețea înseamnă că obțineți mai puține gazde pe subrețea de rețea, dar mai multe subrețele de rețea. Dacă eliminați 1s din masca de subrețea, veți obține mai multe gazde pe rețea, dar mai puține rețele. Acesta din urmă este ceea ce trebuie să facem.

pentru a face acest lucru, să luăm unul dintre cele 1s pentru a ne face masca de subrețea:

11111111 11111111 11111110 0000000

în număr zecimal sau reprezentare quad punctată, aceasta este 255.255.254.0.

aceasta înseamnă că aveți nouă 0s în porțiunea gazdă a măștii de subrețea. Pentru a aplica formula gazdei cu această mască de subrețea, am calcula 29 – 2. Numărul de adrese IP gazdă utilizabile este de 512 minus 2 sau 510. Acest lucru s-ar potrivi cu siguranță unei rețele de 20 de utilizatori acum și viitoare rețea și așteptările gazdei de 300 de gazde.

având în vedere aceste informații, știm că cea mai eficientă mască de subrețea pentru rețea este 255.255.254.0. Intervalul de adrese gazdă valid pentru fiecare subrețea trebuie să fie scris ca două intervale, datorită limitărilor de scriere a adreselor ca quad-uri punctate. Prima subrețea IP ar fi 192.168.0.1 până la 192.168.0.255 și 192.168.1.0 până la 192.168.1.254. Rețineți că 192.168.0.0 identifică subrețea, iar 192.168.1.255 este adresa de difuzare a rețelei.

acesta este modul în care ajungeți la totalul de 510 gazde utilizabile.

Pasul 4. Calculați numărul de subrețele

acum că înțelegeți formula gazdei, ar trebui să cunoașteți și formula subrețelei, care vă va asigura că aveți masca de subrețea potrivită pentru numărul de subrețele pe care le aveți. Doar pentru că stabiliți că aveți numărul corect de gazde pentru LAN folosind formula gazdei nu înseamnă că veți avea suficiente subrețele pentru rețeaua dvs. Să vedem cum funcționează formula subrețelei.

formula subrețelei este 2s, unde s este numărul de 1s adăugat la masca de subrețea, din orice a fost masca de subrețea. Să luăm același exemplu ca mai sus, dar să construim pe el.

folosind rețeaua 192.168.0.0, ne așteptăm să avem 100 de site-uri la distanță cu 300 de PC-uri fiecare. Ce mască de subrețea ar trebui să folosim? În ultimul nostru exemplu, am găsit MASCA de subrețea 255.255.254.0 furnizată gazde 510 pe subrețea. Asta a fost mai mult decât adecvat pentru a suporta 300 de PC-uri, dar aceeași mască de subrețea oferă rețele pentru cel puțin 100 de site-uri la distanță? Să aflăm.

Pasul 5. Verificați numărul total de subrețele

numărul de subrețele se găsește prin numărarea numărului de biți cu care masca inițială a fost extinsă, cunoscută și sub numele de biți de subrețea. Alocarea noastră inițială a adresei a fost 192.168.0.0 cu o mască de 255.255.0.0. Folosind formula gazdei, am selectat o mască de subrețea de 255.255.254.0. Să comparăm cele două măști și să numărăm biții de subrețea.

să convertim la binar:

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

noua mască folosește șapte biți de subrețea. Folosind formula subrețelei, acest lucru ne-ar da 27 = 128 rețele. Aceasta este de cel puțin 100, deci avem suficiente subrețele pentru 100 de rețele la distanță. Aceasta înseamnă că am găsit MASCA de subrețea potrivită pentru rețeaua noastră. Convertim masca noastră de subrețea din binar înapoi în zecimal și obținem 255.255.254.0.

pe măsură ce adăugați biți de subrețea, numărul de subrețele crește cu un factor de doi, iar numărul de gazde pe subrețea scade cu un factor de doi. Tabelul de mai jos arată numărul de subrețele și gazde pentru fiecare dintre cele opt biți de mască din al treilea octet al unei adrese IPv4.

calcularea subrețele și gazde — acest tabel arată numărul de subrețele și gazde pentru fiecare din opt biți masca în al treilea octet de o adresă IPv4.

subrețea cu lungime variabilă

majoritatea rețelelor necesită subrețele de mai multe dimensiuni diferite, uneori numite măști de subrețea cu lungime variabilă. Acest lucru este ușor de realizat prin luarea uneia dintre subrețele mai mari-o subrețea cu o mască mai scurtă-și aplicarea algoritmului de subreț. Aceasta este cunoscută sub numele de subrețea cu lungime variabilă, deoarece rețeaua va avea măști de subrețea de mai multe lungimi diferite.

extinzând exemplul de sus, să spunem că majoritatea celor 100 de site-uri necesită, de asemenea, două linkuri Wan punct-la-punct sau 200 de subrețele cu două gazde fiecare-un router la fiecare capăt al legăturii. Începem cu o mască de subrețea de 255.255.254.0. Folosind formula gazdei, avem nevoie de doi biți gazdă(22 – 2 = 4 – 2 = 2). Extinderea măștii de subrețea are ca rezultat următoarele în binar:

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

masca de subrețea a fost extinsă cu șapte biți. Folosind formula subrețelei de 2s, avem 27 = 128 subrețele. Acest lucru nu este suficient pentru toate legăturile noastre WAN, așa că facem același lucru cu o altă subrețea mare. Dacă am rezervat primele două subrețele mari pentru a fi sub-subrețele pentru legăturile WAN, am avea suficientă capacitate pentru 256 de legături punct-la-punct.

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

același proces poate fi utilizat dacă avem multe site-uri mici la distanță care au puține gazde la fiecare site, cum ar fi într-o afacere cu amănuntul.

este important să atribuiți subrețele site-urilor într-un mod care permite sumarizarea adreselor care reduce dimensiunea tabelului de rutare și crește eficiența routerului.

rutare Inter-domeniu fără clase

CIDR elimină denumirea clasică originală a adreselor IPv4. Permite unui singur prefix și mască de rețea să reprezinte o agregare a mai multor rețele. Aceasta se mai numește supernetting. Reprezentarea adresei CIDR simplifică reprezentarea unei adrese și a unei măști. CIDR acceptă, de asemenea, agregarea rețelei și sumarizarea adreselor.

notația CIDR adaugă numărul de biți de mască de subrețea la adresa de rețea. În loc să scriem adresa și masca folosind notația punctată, adăugăm un slash înainte ( / ) și numărul de biți din masca de subrețea. În exemplul nostru anterior de 100 de subrețele care acceptă peste 300 de gazde fiecare, constatăm că masca de subrețea conține 23 de biți.

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

calcularea prefixului de subrețea

routerele calculează adresa de subrețea ca parte a procesului pentru a determina ce Interfață să utilizeze pentru a redirecționa pachetele către destinația lor. În acest proces, se efectuează un binar și o operație pe o adresă și pe masca sa. Rezultatul este prefixul de subrețea, care elimină toți biții gazdă. Routerul folosește prefixul de rețea pentru a găsi intrarea tabelului de rutare care se potrivește cel mai bine cu prefixul-cea mai lungă potrivire sau ruta implicită. Pachetul este transmis interfața care este asociată cu cel mai bun prefix meci.

măști de subrețea, prefixe și rutare — această diagramă de rețea descrie calculul măștii de subrețea și procedurile de rutare corespunzătoare.

în diagrama de rețea de mai sus și Diagramă, să presupunem că R1 primește un pachet adresat 192.168.5.19, o gazdă care este conectat la R2 LAN. Utilizați binarul și operația dintre mască și adresă pentru a determina prefixul rutei pentru a căuta în tabelul de rutare:

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 găsește 192.168.4.0 în tabelul de rutare și transmite pachetul din interfața S0 la R2. R2 va face același calcul prefix și va determina că ar trebui să trimită pachetul pe interfața E0 și că este o livrare locală pentru a găzdui 5.19.

design de rețea la scară largă

în lumea reală, probabil că nu veți avea niciodată șansa de a proiecta o rețea mare, cum ar fi aceasta de la zero. Cu toate acestea, abilitățile de proiectare a rețelei la scară largă sunt valoroase din diverse motive:

înțelegerea subrețării unei rețele la scară largă care este deja implementată;
înțelegerea efectului pe care îl vor avea modificările aduse unei rețele, adresarea IP și subrețarea acesteia; și
pentru a dovedi într-un test de certificare că înțelegeți adresarea IP și subrețele și le puteți aplica-certificări precum Cisco Certified Network Associate necesită să aplicați aceste abilități și să calculați adresarea IP fără un calculator.

este important să înțelegem subrețele și să putem calcula măști, intervale de gazdă și subrețele cu mâna lungă, dar verificăm frecvent calculele noastre cu un calculator de subrețea.