Як розрахувати маску підмережі (остаточне керівництво по підмережі)

Тема, якою ми сьогодні займаємось, не для всіх, оскільки, якщо ми маємо намір створити хороший посібник по мережах, важливо мати статтю, що пояснює, як обчислити маску підмережі, техніку, яку називають підмережею. З його допомогою ІТ-адміністратори можуть проектувати мережу та структуру підмережі в будь-якому місці.

Зміст індексу

Для цього нам доведеться дуже добре знати, що таке маска мережі, IP-класи та як трансформувати IP-адреси з десяткових у двійкові, хоча для цього у нас вже є стаття, яку ми зробили деякий час тому.

Наразі ми зосередимось на тому, щоб обчислити мережну маску для IPv4-адрес, оскільки IPv6 ще недостатньо впроваджений, щоб застосувати її на практиці, можливо, в наступній статті, яку ми і будемо. Без зайвих прихильників, давайте перейдемо до завдання.

IPv4-адреса та протокол IP

Почнемо на початку, десятковий числовий набір IP-адреси, який ідентифікує логічно, однозначно та неповторно та відповідно до ієрархії мережевий інтерфейс. IPv4 адреси створюються за допомогою 32-бітної адреси (32 одиниці та нулі у двійковій), розташованої в 4 октети (групи з 8 біт), розділених крапками. Для більш зручного подання ми завжди використовуємо десяткові позначення, це безпосередньо те, що ми бачимо в хостах та мережевому обладнанні.

IP-адреса обслуговує систему адресації відповідно до протоколу IP або Internet. IP працює на мережевому рівні моделі OSI, будучи протоколом, не орієнтованим на з'єднання, тому обмін даними може здійснюватися без попередньої згоди між приймачем і передавачем. Це означає, що пакет даних буде шукати найшвидший шлях у мережі, поки не досягне місця призначення, перестрибуючи з маршрутизатора на маршрутизатор.

Цей протокол був реалізований в 1981 році, в ньому кадр або пакет даних має заголовок, який називається IP-заголовком. У ньому, крім усього іншого, зберігаються IP-адреси призначення та походження, щоб маршрутизатор знав, куди надсилати пакети у кожному випадку. Але крім того, IP-адреси зберігають інформацію про ідентифікацію мережі, в якій вони працюють, і навіть про її розмір та відмінність між різними мережами. Це робиться завдяки мережній масці та мережевому IP.

Представництво та асортимент

Тоді IP-адреса матиме цю номенклатуру:

Оскільки кожен октет має двійкове число з 8 нулів і одиниць, переводячи це на десяткові позначення, ми можемо створити числа, що починаються від 0 до 255.

Ми не будемо пояснювати в цій статті, як перетворити з десяткової в двійкову і навпаки, ви знайдете це тут:

Поточний посібник про те, як зробити перетворення між системами нумерації

Тоді ми ніколи не можемо мати IP-адресу з числами менше 0 або більшими за 255. Коли буде досягнуто 255, наступне число знову буде 0, а наступний октет буде однією цифрою до початку підрахунку. Це точно як хвилинна рука годинника.

Як створюються мережі

Ми знаємо, що таке IP-адреса, як вона представлена ​​і для чого вона призначена, але ми повинні знати деякі спеціальні IP-адреси, щоб знати, як обчислити маску підмережі.

Мережна маска

Маска мережі - це IP-адреса, яка визначає сферу чи масштаб мережі. З його допомогою ми зможемо знати кількість підмереж, які ми можемо створити, та кількість хостів (комп’ютерів), які ми можемо до неї підключити.

Таким чином, мережна маска має той самий формат, що і IP-адреса, але завжди відрізняється тим, що октети, що розмежовують мережеву частину, заповнені одиницями, а хост-частина заповнена нулями, як це:

Це означає, що ми не можемо довільно давати IP-адреси для заповнення мережі хостами, але ми повинні поважати мережеву частину та частину хостів. Ми завжди будемо працювати з хост-частиною, як тільки обчислимо мережеву частину і призначимо IP кожній підмережі.

Мережева IP-адреса

У нас також є IP-адреса, яка відповідає за ідентифікацію мережі, до якої належать пристрої. Давайте зрозуміємо, що в кожній мережі або підмережі є ідентифікаційна IP-адреса, яку повинні мати спільні всі хости для позначення свого членства в ній.

Ця адреса характеризується тим, що загальна мережева частина та частина хостів завжди є 0, таким чином:

Ми зможемо 0 октетів частини хоста, яку вказала нам мережна маска попереднього розділу. У цьому випадку це було б 2, тоді як інші 2 були б для мережевої частини, будучи зарезервованим IP.

Трансляція адреси

Адреса широкомовної передачі якраз протилежна мережевій адресі, в ній ми встановлюємо 1 всі біти октетів, які адресують хости.

З цією адресою маршрутизатор може надсилати повідомлення всім хостам, підключеним до мережі або підмережі, незалежно від їх IP-адреси. Для цього використовується протокол ARP, наприклад, для призначення адрес або для надсилання повідомлень про стан. Отже, це ще один зарезервований IP.

IP-адреса хоста

І нарешті, у нас є IP-адреса хоста, в якій мережева частина завжди залишатиметься інваріантною, і хост-частина буде змінюватися на кожному хості. У прикладі, який ми беремо, буде такий діапазон:

Тоді ми могли б звернутися до 2 ¹⁶ -2 хостів, тобто 65 534 комп’ютерів, віднімаючи дві адреси для мережі та трансляції.

IP-класи

Досі це було просто, правда? Ми вже знаємо, що певні IP-адреси зарезервовані для мережі, трансляції та маскування, але ми ще не бачили IP-класів. фактично ці адреси поділяються на сім'ї або класи, щоб виділити цілі, для яких вони будуть використовуватися у кожному конкретному випадку.

За допомогою класів IP ми розмежовуємо діапазон значень, які це може прийняти в мережевій частині, кількість мереж, які можна створити з ними, та кількість хостів, на які можна звернутись. Всього у нас є 5 класів IP, визначених IETF (Internet Engineering Task Force):

Зауважте, ми ще не говоримо про обчислення маски підмережі, а про можливість створення мереж. Це коли ми побачимо підмережу та її деталі.

• Клас А Клас В Клас C Клас D Клас Е

IP-адреси Case A використовуються для створення дуже великих мереж, наприклад, мережі Інтернет та розподілу загальнодоступних IP-адрес нашим маршрутизаторам. Хоча ми можемо мати будь-який з інших IP-адрес класу B або C, наприклад, у мене є клас класу B. Все буде залежати від IP-адрес, які уклав постачальник провайдерів, що ми пояснимо трохи нижче. У класі А у нас є біт ідентифікатора класу, тому ми можемо адресувати лише 128 мереж, а не 256, як можна було б очікувати.

Дуже важливо знати, що в цьому класі є IP-діапазон, зарезервований для Loopback, який становить від 127.0.0.0 до 127.255.255.255. Loopback використовується для внутрішньої присвоєння IP хосту, наша команда внутрішньо має IP 127.0.0.1 або "localhost", за допомогою якої вона перевіряє, чи здатна вона відправляти та отримувати пакети. Тож ці адреси ми не зможемо використовувати їх в принципі.

IP-адреси класу B використовуються для середніх мереж, наприклад, у межах міста, на цей раз мають два октети для створення мереж та ще два для адреси хостів. Клас B визначається двома мережевими бітами.

IP-адреси класу C є найбільш відомими, оскільки практично кожен користувач з домашнім Інтернетом має маршрутизатор, який присвоює IP класу C своїй внутрішній мережі. Він орієнтований на невеликі мережі, залишаючи 1 єдиний октет для хостів і 3 для мережі. Зробіть ipconfig на своєму ПК та переконайтеся, що ваш IP - клас C. У цьому випадку для визначення класу беруться 3 мережевих біта.

Клас D використовується для багатоадресних мереж, де маршрутизатори надсилають пакети всім підключеним хостам. Таким чином, весь трафік, який потрапляє в таку мережу, буде реплікуватися на всі хости. Не застосовується для мереж.

Нарешті, клас E - це останній діапазон, який використовується в мережі та використовується лише для дослідницьких цілей.

Щось досить важливе щодо цієї теми полягає в тому, що в даний час призначення IP-адрес у мережах відповідає принципу безкласової маршрутизації між доменами (CIDR). Це означає, що IP-адреси призначаються незалежно від розміру мережі, тому ми можемо мати загальнодоступний IP-клас класу A, B або C. То для чого це все? Ну, щоб зрозуміти, як правильно створюються підмережі.

Що таке підмережа чи підмережа

Ми наближаємось до обчислення маски підмережі, очей, а не мережі. Метод підмережі складається з поділу мереж на різні менші мережі або підмережі. Таким чином адміністратор комп'ютера або мережі може розділити внутрішню мережу великої будівлі на більш дрібні підмережі.

Завдяки цьому ми можемо призначити різні функції, з різними маршрутизаторами і, наприклад, реалізувати Active Directory, що впливає лише на одну підмережу. Або диференціювати та ізолювати певну кількість хостів від решти мережі в підмережі. Це надзвичайно корисно у галузі мереж, оскільки кожна підмережа працює незалежно від іншої.

Робота маршрутизатора також простіша з підмережами, оскільки це виключає перевантаження в обміні даними. І нарешті, адміністрації набагато простіше виправити несправності та виконати технічне обслуговування.

Ми будемо робити це з IPv4 адресою, хоча також можна зробити підмережі з IPv6, маючи не менше 128 біт для адреси хостів та мереж.

Переваги та недоліки підмережі

Для цієї методики, безумовно, слід дуже чітко розуміти поняття IP-адреси, класи, які існують, і все, що ми пояснили вище. До цього ми додаємо необхідність знати, як перейти від двійкового до десяткового та навпаки, тому, якщо ми маємо намір зробити процес вручну, це може зайняти багато часу.

Переваги:

• Ізоляція в мережевих сегментах Маршрутизація пакетів у незалежних логічних мережах Дизайн підмереж відповідно до клієнта та гнучкості Краще адміністрування та локалізація помилок Більша безпека шляхом виділення чутливого обладнання

Недоліки:

• Діленням IP-класів на класи та перестрибування багато IP-адрес марно витрачається Відносно стомлюючий процес, якщо це буде зроблено вручну. Зміни структури мережі доведеться перерахувати спочатку. Якщо ви цього не розумієте, ви можете призупинити тему мереж.

Техніка підмережі: обчислити маску підмережі та IP-адресацію

На щастя, процес підмережі має на увазі ряд простих формул, які потрібно запам'ятати та застосувати, і у нас все зрозуміло. Тож давайте розглянемо це поетапно.

1. Кількість підмереж та швидке позначення

Позначення, з якими ми знайдемо проблему обчислення підмережі, буде наступним:

Це означає, що мережевий IP становить 129.11.0.0 з 16 бітами, зарезервованими для мережі (2 октети). Ми ніколи не знайдемо IP класу B з ідентифікатором менше 16, як і інші класи, наприклад:

Але якщо ми зможемо знайти вищі ідентифікатори, поки не досягнемо 31, тобто ми би взяли абсолютно всі біти, що залишилися, крім останнього для створення підмереж. Останню не братимуть, бо потрібно буде щось залишити для адреси хостів, правда?

Як маска підмережі:

Таким чином ми беремо 16 фіксованих біт для мережі, ще два додаткові для підмережі та решту для хостів. Це означає, що тепер ємність хостів знижується до 2 ¹⁴ -2 = 16382 на користь потужності підмережі з можливістю робити 2 ² = 4.

Давайте розглянемо це загальним способом у таблиці:

2. Обчисліть маску підмережі та мережі

Беручи до уваги ліміт підмережі, який ми маємо залежно від класів IP, ми будемо представляти приклад крок за кроком, щоб побачити, як це було б вирішено.

У ньому ми маємо намір використовувати наш клас B IP 129.11.0.0 для створення 40 підмереж в одній великій будівлі. Чи могли б ми це зробити з класом C? звичайно, а також з класом А.

127.11.0.0/16 + 40 підмереж

Будучи класом B, у нас з'явиться маска:

Друге питання, яке потрібно вирішити, буде: скільки бітів мені потрібно, щоб створити 40 підмереж (С) у цій мережі? Ми будемо знати це, переходячи від десяткових до двійкових:

Нам потрібно 6 додаткових біт для створення 40 підмереж, тож маска підмережі буде:

3. Обчисліть кількість хостів у підмережі та мережевому хопі

Тепер настав час знати кількість комп’ютерів, до яких ми можемо звертатися у кожній підмережі. Ми вже бачили, що потреба в 6 бітах для підмереж зменшує простір для хостів. У нас залишилося лише 10 біт m = 10, де ми повинні завантажити мережевий IP та широкомовний IP.

Що робити, якщо кожна підмережа повинна мати 2000 хостів, що б ми зробили? Ну, очевидно, завантажте в IP-клас класу, щоб отримати більше бітів від хостів.

Тепер прийшов час обчислити мережевий перехід, ось що призначене для присвоєння числа IP для кожної підмережі, що створюється з урахуванням бітів для хостів і бітів для підмережі. Треба просто відняти значення підмережі, отримане в масці, від максимального значення октету, тобто:

Ці стрибки потрібні нам у випадку, якщо кожна підмережа заповнена максимальною потужністю хоста, тому ми повинні дотримуватися цих стрибків, щоб забезпечити масштабованість мережі. Таким чином ми уникатимемо реструктуризації, якщо вона зростатиме з майбутнім.

4. Нам просто потрібно призначити IP нашим підмережам

З усього, що ми розраховували раніше, у нас вже є все готове для створення наших підмереж, давайте подивимося перші 5, як вони були б. Ми продовжили б підмережу 40, і ми все ще маємо достатньо місця, щоб дістатися до 64 підмереж із 6 бітами.

Щоб застосувати IP підмережі, ми повинні врахувати, що 10 бітів хоста повинні бути рівними 0, а обчислений стрибок підмережі - 4 в 4. Тому ми маємо ці стрибки в 3-му октеті, і тому останній октет є 0, наскільки це хороший мережевий IP. Ми можемо заповнити всю цю колонку безпосередньо.

Перший IP-хост просто обчислюється додаванням 1 до IP підмережі, це не має секретів. Ми можемо заповнити всю цю колонку безпосередньо.

Зараз найприродніше було б розмістити IP широкомовної передачі, оскільки це лише питання віднімання 1 з наступної IP підмережі. Наприклад, попередній IP-код 127.11.4.0 - це 127.11.3.255, тому ми б продовжували роботу з усіма ними. Після заповнення першої колонки легко вийти з цього.

Нарешті, ми обчислимо останній IP-хост, віднявши 1 від IP широкомовної передачі. Цей стовпець буде заповнений останнім простим способом, якщо ми вже зробили широкомовні адреси.

Висновки щодо підмережі

Процес обчислення маски підмережі досить простий, якщо нам зрозуміло поняття підмережі, мережевого IP, мережевої маски та підмережі та широкомовної адреси. Крім того, за допомогою декількох дуже простих формул ми можемо легко обчислити ємність для підмереж IP, незалежно від класу, та потужність хоста в залежності від потрібних мереж.

Очевидно, що якщо ми робимо це вручну, і у нас не так багато практики, як робити десяткову чи двійкову конверсії, це може зайняти трохи більше часу, особливо якщо ми вивчаємо це для кар'єрних мереж або курсів професійної підготовки.

Ця сама процедура буде проведена з IP класів A і C точно так само, як у прикладі з класом B. Нам потрібно лише врахувати діапазон адрес, які потрібно взяти, та їх ідентифікатор, решта - практично автоматична.

І якщо замість того, щоб дати нам IP та клас , вони просто дадуть нам кількість підмереж та кількість хостів, ми будемо тими, хто визначатиме клас, здійснюючи відповідні перетворення у двійкові та використовуючи формули, щоб не пропасти в прогнозах.

Без зайвих помилок, ми залишаємо вам кілька цікавих посилань, які детальніше висвітлюють інші мережеві концепції:

Як ваше тіло виглядало з нашим підручником про те, як обчислити маску підмережі ? Ми сподіваємося, що все зрозуміло, інакше у вас є поле для коментарів, щоб задати нам будь-які питання або якщо ви побачите помилку.