Jak vypočítat masku podsítě (definitivní průvodce podsítě)

Téma, se kterým se dnes zabýváme, není pro každého, protože pokud máme v úmyslu vytvořit dobrého průvodce po sítích, je nezbytné mít článek vysvětlující, jak vypočítat masku podsítě, techniku ​​nazvanou podsítě. Díky tomu jsou IT administrátoři schopni navrhnout strukturu sítě a podsítě kdekoli.

Index obsahu

Abychom to mohli udělat, budeme muset velmi dobře vědět, co je síťová maska, třídy IP a jak převádět IP adresy z desítkové na binární, i když k tomu již máme článek, který jsme udělali před nějakou dobou.

Prozatím se zaměříme na výpočet síťové masky na IPv4 adresách, protože IPv6 není dosud implementován natolik, aby byl uveden do praxe, možná tak učiníme v pozdějším článku. Aniž bychom se k tomu přidali, pojďme k úkolu.

IPv4 adresa a IP protokol

Začněme od začátku desítkovou numerickou IP adresou, která logicky, jedinečně a neopakovatelně a podle hierarchie identifikuje síťové rozhraní. IPv4 adresy jsou vytvářeny pomocí 32bitové adresy (32 bitů a nul v binárním formátu) uspořádaných do 4 oktetů (skupiny po 8 bitech) oddělených tečkami. Pro pohodlnější zobrazení vždy používáme desítkový zápis, což je přímo to, co vidíme v hostitelích a síťových zařízeních.

IP adresa slouží systému adresování podle IP nebo internetového protokolu. IP pracuje na síťové vrstvě modelu OSI, protože není protokolem orientovaným na protokol, takže výměnu dat lze provádět bez předchozí dohody mezi přijímačem a vysílačem. To znamená, že datový paket bude hledat nejrychlejší cestu v síti, dokud nedosáhne cíle, poskakování ze směrovače na směrovač.

Tento protokol byl implementován v roce 1981, v něm má rámec nebo datový paket hlavičku nazvanou IP hlavička. V něm se mimo jiné ukládají IP adresy cíle a původu, takže router ví, kam mají být pakety posílány. Kromě toho však IP adresy ukládají informace o identifikaci sítě, kde působí, a dokonce o její velikosti a rozlišení mezi různými sítěmi. To se děje díky masky sítě a IP sítě.

Reprezentace a rozsah

IP adresa bude mít tuto nomenklaturu:

Protože každý oktet má binární číslo 8 nul a jedniček, při překladu do desítkové notace můžeme vytvořit čísla v rozsahu od 0 do 255.

V tomto článku nebudeme vysvětlovat, jak převést z desetinných na binární a naopak, najdete zde:

Definitivní průvodce, jak provádět převody mezi číslovacími systémy

Potom nemůžeme mít nikdy IP adresu s čísly menšími než 0 nebo vyššími než 255. Když je dosaženo 255, další číslo bude opět 0 a další oktet bude jedna číslice až do začátku počítání. Je to přesně jako minutka hodinek.

Jak se vytvářejí sítě

Víme, co je to adresa IP, jak je reprezentována a k čemu slouží, ale musíme znát některé speciální adresy IP, abychom věděli, jak vypočítat masku podsítě.

Maska sítě

Síťová maska je adresa IP, která definuje rozsah nebo rozsah sítě. Díky tomu budeme moci znát počet podsítí, které můžeme vytvořit, a počet hostitelů (počítačů), ke kterým se můžeme připojit.

Síťová maska ​​má stejný formát jako adresa IP, ale vždy se liší tím, že oktety, které ohraničují síťovou část, vyplní jedničkami a hostitelská část vyplní nulami takto:

To znamená, že nemůžeme svévolně přidělit adresy IP, aby zaplnili síť hostiteli, ale musíme respektovat síťovou část a hostitelskou část. Jakmile vypočítáme síťovou část a přiřkneme IP každé podsíti, budeme s hostitelskou částí vždy pracovat.

Síťová IP adresa

Máme také IP adresu, která je zodpovědná za identifikaci sítě, do které zařízení patří. Rozumíme, že v každé síti nebo podsíti je identifikační IP adresa, kterou musí mít všichni hostitelé společní, aby mohli označit své členství v ní.

Tato adresa je charakterizována tím, že společná síťová část a hostitelská část jsou vždy na 0, tímto způsobem:

Budeme moci 0 oktetů hostitelské části, které nám naznačila síťová maska ​​z předchozí sekce. V tomto případě by to byly 2, zatímco další 2 by byly pro síťovou část, která by byla vyhrazenou IP.

Vysílací adresa

Vysílací adresa je právě opakem síťové adresy, v ní jsme nastavili na 1 všechny bity oktetů, které hostují.

S touto adresou může router odeslat zprávu všem hostitelům připojeným k síti nebo podsíti bez ohledu na jejich IP adresu. K tomu se používá protokol ARP, například k přiřazování adres nebo k odesílání stavových zpráv. Jedná se tedy o další vyhrazenou IP.

Host IP adresa

Nakonec máme IP adresu hostitele, ve které síťová část zůstane vždy invariantní a bude to hostitelská část, která se na každém hostiteli změní. V příkladu, který bereme, bude tento rozsah:

Potom bychom mohli oslovit 2 ¹⁶ -2 hostitelů, tj. 65 534 počítačů, které odečtou dvě adresy pro síť a vysílání.

IP třídy

Až dosud to bylo jednoduché, že? Již víme, že určité adresy IP jsou vyhrazeny pro síť, vysílání a masku, ale třídy IP jsme ještě neviděli. tyto adresy jsou ve skutečnosti rozděleny do rodin nebo tříd, aby se v každém případě rozlišily účely, pro které budou použity.

U tříd IP vymezujeme rozsah hodnot, které to může mít na části sítě, počet sítí, které lze s nimi vytvořit, a počet hostitelů, které lze adresovat. Celkem máme 5 tříd IP definovaných IETF (Internet Engineering Task Force):

Nezapomeňte, ještě nemluvíme o výpočtu masky podsítě, ale o schopnosti vytvářet sítě. To je, když uvidíme podsítě a její podrobnosti.

• Třída A Třída B Třída C Třída D Třída E

IP případy A se používají k vytváření velmi velkých sítí, například internetové sítě a přidělování veřejných IP adres našim směrovačům. I když můžeme skutečně mít kteroukoli z ostatních IP tříd třídy B nebo C, například mám třídu B. Všechno bude záviset na IP, které poskytovatel ISP uzavřel, něco, co vysvětlíme níže. Ve třídě A máme bit identifikátoru třídy, takže můžeme oslovit pouze 128 sítí a ne 256, jak by se očekávalo.

Je velmi důležité vědět, že v této třídě je vyhrazen rozsah IP pro Loopback, a to od 127.0.0.0 do 127.255.255.255. Loopback se používá k internímu přiřazení IP k hostiteli, náš tým má interně IP 127.0.0.1 nebo „localhost“, pomocí kterého kontroluje, zda je schopen odesílat a přijímat pakety. Tyto adresy tedy nebudeme moci v zásadě používat.

IP třídy třídy B se používají pro střední sítě, například v dosahu města, tentokrát s dvěma oktety pro vytvoření sítí a další dva pro adresování hostitelů. Třída B je definována dvěma síťovými bity.

IP adresy třídy C jsou nejznámější, protože prakticky každý uživatel s domácím internetem má router, který přiřazuje IP třídy třídy C k jejich vnitřní síti. Je zaměřen na malé sítě a ponechává 1 jediný oktet pro hostitele a 3 pro síť. Vytvořte do počítače ipconfig a ujistěte se, že vaše IP je třída C. V tomto případě jsou pro definování třídy přijaty 3 síťové bity.

Třída D se používá pro sítě vícesměrového vysílání, kde směrovače odesílají pakety všem připojeným hostitelům. Veškerý provoz vstupující do takové sítě bude tedy replikován na všechny hostitele. Nelze použít pro vytváření sítí.

Konečně třída E je poslední zbývající řada a používá se pouze pro vytváření sítí pro účely výzkumu.

Něco docela důležitého v tomto tématu je, že v současné době přiřazování IP adres v sítích splňuje princip (CIDR) Classless Inter-Domain Routing nebo Classless Inter-Domain Routing. To znamená, že IP jsou přidělovány bez ohledu na velikost sítě, takže můžeme mít veřejnou IP třídu A, B nebo C. K čemu to všechno je? Abychom pochopili, jak jsou podsítě správně vytvářeny.

Co je podsítí nebo podsítí

Přibližujeme se k výpočtu masky podsítě, oka, nikoli sítě. Technika podsítí spočívá v rozdělení sítí do různých menších sítí nebo podsítí. Tímto způsobem může počítač nebo správce sítě rozdělit vnitřní síť velké budovy na menší podsítě.

Díky tomu můžeme přiřadit různé funkce, s různými směrovači a například implementovat Active Directory, která ovlivňuje pouze jednu podsíť. Nebo rozlište a izolovejte určitý počet hostitelů od zbytku sítě v podsíti. Je to velmi užitečné v oblasti sítí, protože každá podsíť funguje nezávisle na druhé.

Práce se směrovači je také snazší u podsítí, protože eliminuje přetížení při výměně dat. A konečně, pro správu, je mnohem snazší opravit chyby a provádět údržbu.

Uděláme to s IPv4 adresou, i když je také možné vytvořit podsítě s IPv6, které mají ne méně než 128 bitů pro adresování hostitelů a sítí.

Výhody a nevýhody podsítě

Pro tuto techniku ​​je bezpodmínečně nutné mít jasno v pojmech IP adres, třídách, které existují, a všeho, co jsme vysvětlili výše. K tomu přidáváme potřebu vědět, jak přejít z binárního na desetinné a naopak, takže pokud máme v úmyslu tento proces provádět ručně, může to trvat dlouho.

Výhody:

• Izolace v síťových segmentech Směrování paketů v nezávislých logických sítích Návrh podsítí pro klienta a flexibilitu Lepší správa a lokalizace chyb Vyšší bezpečnost izolováním citlivých zařízení

Nevýhody:

• Rozdělením IP podle tříd a chmele se ztratí mnoho IP adres Relativně zdlouhavý proces, pokud se provádí ručně Jeho síťová struktura se změní, bude muset být přepočítána od začátku. Pokud tomu nerozumíte, můžete pozastavit předmět sítí

Technika podsítě: výpočet masky podsítě a adresování IP

Naštěstí se proces podsítí zabývá řadou jednoduchých vzorců, které si pamatujeme a aplikujeme, a máme věci jasné. Pojďme se na to podívat v krocích.

1. Počet podsítí a rychlý zápis

Zápis, s nímž najdeme problém výpočtu podsítě, bude následující:

To znamená, že síťová IP je 129.11.0.0 a 16 bitů je vyhrazeno pro síť (2 oktety). Nikdy nenajdeme IP třídy B s identifikátorem menším než 16, jako ostatní třídy, například:

Pokud ale najdeme nadřazené identifikátory, dokud nedosáhneme 31, to znamená, vezmeme absolutně všechny zbývající bity kromě posledního, abychom vytvořili podsítě. Ten poslední by nebyl vzat, protože bude nutné nechat něco, co osloví hostitele, že?

Být maskou podsítě:

Tímto způsobem bereme 16 pevných bitů pro síť, další dva doplňky pro podsíť a zbytek pro hostitele. To znamená, že kapacita hostitelů je nyní snížena na 2 ¹⁴ -2 = 16382 ve prospěch kapacity podsítě s možností provedení 2 ² = 4.

Podívejme se na to obecným způsobem v tabulce:

2. Vypočítat masku podsítě a sítě

S ohledem na limit podsítě, který máme v závislosti na třídách IP, ukážeme krok za krokem příklad, abychom zjistili, jak by byl vyřešen.

V něm chceme použít naši třídu B IP 129.11.0.0 k vytvoření 40 podsítí v jedné velké budově. Mohli jsme to udělat s třídou C? samozřejmě také s třídou A.

127.11.0.0/16 + 40 podsítí

Jako třída B bychom měli síťovou masku:

Druhá otázka, kterou je třeba vyřešit, bude: Kolik bitů musím v této síti vytvořit 40 podsítí (C)? To budeme vědět přechodem z desetinného na binární:

K vytvoření 40 podsítí potřebujeme 6 bitů navíc, takže maska ​​podsítě bude:

3. Vypočítejte počet hostitelů v podsíti a síťovém hopu

Nyní je čas znát počet počítačů, které můžeme adresovat v každé podsíti. Už jsme viděli, že potřeba 6 bitů pro podsítě zmenšuje prostor pro hostitele. Zbývá nám jen 10 bitů m = 10, kde musíme stáhnout síťovou IP a vyslat IP.

Co kdyby každá podsíť měla mít 2000 hostitelů, co bychom udělali? Samozřejmě nahrajte na IP adresu třídy A, abyste získali více bitů od hostitelů.

Nyní je čas na výpočet síťového hopu, to je to, co je určeno k přiřazení čísla IP pro každou vytvořenou podsíť, respektující bity pro hostitele a bity pro podsítě. Musíme jednoduše odečíst hodnotu podsítě získanou v masce od maximální hodnoty oktetu, tedy:

Tyto skoky potřebujeme v případě, že je každá podsíť naplněna maximální kapacitou hostitele, takže tyto skoky musíme respektovat, abychom zajistili škálovatelnost sítě. Tímto způsobem se vyhneme restrukturalizaci v případě, že se v budoucnu zvýší.

4. Potřebujeme pouze přiřadit IP našim podsítím

Se vším, co jsme předtím vypočítali, již máme vše připraveno k vytvoření našich podsítí, uvidíme prvních 5 tak, jak by byly. Pokračovali bychom v podsíti 40 a stále bychom měli dostatek prostoru, abychom se dostali k 64 podsítím se 6 bity.

Abychom mohli použít IP podsítě, musíme vzít v úvahu, že 10 hostitelských bitů musí být na 0 a že vypočítaný skok podsítě je 4 na 4. Proto tyto skoky máme ve 3. oktetu, a proto poslední oktet je 0, jak dobrá IP síť je. Celý tento sloupec můžeme vyplnit přímo.

První hostitelská IP se jednoduše spočítá přidáním 1 k IP podsítě, to nemá žádná tajemství. Celý tento sloupec můžeme vyplnit přímo.

Nejpřirozenější by nyní bylo umístit vysílací IP, protože jde pouze o odečtení 1 od další IP podsítě. Například předchozí IP adresa 127.11.4.0 je 127.11.3.255, takže bychom ve všech pokračovali. Po vyplnění prvního sloupce je snadné tento sloupec vytáhnout.

Nakonec vypočítáme poslední IP hostitele odečtením 1 od vysílané IP. Tento sloupec bude vyplněn v posledním sloupci jednoduchým způsobem, pokud již máme vytvořené vysílací adresy.

Závěry týkající se podsítě

Proces výpočtu masky podsítě je poměrně jednoduchý, pokud je nám jasné pojetí podsítě, IP sítě, masky sítě a podsítě a adresy vysílání. Kromě toho můžeme pomocí několika velmi jednoduchých vzorců snadno vypočítat kapacitu pro podsítě IP bez ohledu na třídu a kapacitu hostitele v závislosti na sítích, které potřebujeme.

Samozřejmě, pokud to děláme ručně a nemáme mnoho praktik při provádění desetinných až binárních konverzí, může to trvat trochu déle, zejména pokud to studujeme pro kariérové ​​sítě nebo odborný kurz.

Stejný postup bude prováděn s IP třídy A a C přesně jako v příkladu třídy B. Musíme vzít v úvahu pouze rozsah adres, které je třeba vzít, a jejich identifikátor, zbytek je prakticky automatický.

A pokud namísto toho, aby nám dali IP a třídu , jednoduše nám dají počet podsítí a počet hostitelů, my budeme rozhodovat o třídě, provedeme odpovídající konverze na binární a použijeme vzorce tak, abychom v prognózách nezklamali.

Bez dalších okolků vám zanecháme několik zajímavých odkazů, které podrobněji pokrývají další koncepty sítě:

Jak vypadalo vaše tělo v našem tutoriálu, jak vypočítat masku podsítě ? Doufáme, že je vše jasné, jinak zde máte okénko s komentářem, které nám položí jakékoli dotazy nebo pokud se objeví překlep.