Как да изчислим маската на подмрежата (окончателно ръководство за подмрежа)

Темата, с която се занимаваме днес, не е за всички, тъй като ако възнамеряваме да създадем добро ръководство в мрежите, е от съществено значение да имаме статия, обясняваща как да изчислим маската на подмрежата, техника, наречена подмрежа. С него ИТ администраторите са в състояние да проектират мрежовата и подмрежовата структура навсякъде.

Индекс на съдържанието

За целта ще трябва да знаем много добре какво представлява мрежовата маска, IP класовете и как да трансформираме IP адреси от десетичен в двоичен, въпреки че за това вече имаме статия, която направихме преди малко.

Засега ще се съсредоточим върху изчисляването на мрежовата маска на IPv4 адресите, тъй като IPv6 все още не е изпълнен достатъчно, за да го приложи на практика, може би в по-късна статия, която ще направим. Без допълнително обожание, нека да стигнем до задачата.

IPv4 адрес и IP протокол

Нека започнем отначало, цифров набор IP адрес в десетичен знак, който идентифицира логически, еднозначно и неповторимо и според йерархия, мрежов интерфейс. IPv4 адресите се създават с помощта на 32-битов адрес (32 такива и нули в двоичен), подредени в 4 октета (групи от 8 бита), разделени с точки. За по-удобно представяне винаги използваме десетична нотация, като това е пряко това, което виждаме в хостовете и мрежовото оборудване.

IP адресът обслужва системата за адресиране в съответствие с IP или Интернет протокола. IP работи на мрежовия слой на OSI модела, като е протокол, ориентиран към връзката, така че обменът на данни може да се извърши без предварително съгласие между приемник и предавател. Това означава, че пакетът данни ще търси най-бързия път в мрежата, докато стигне до местоназначението, скачайки от рутер към рутер.

Този протокол е реализиран през 1981 г., в него рамката или пакетът данни има заглавка, наречена IP заглавие. В него, наред с други неща, се съхраняват IP адресите на местоназначението и произхода, така че маршрутизаторът да знае къде да изпрати пакетите във всеки случай. Но в допълнение, IP адресите съхраняват информация за идентификацията на мрежата, в която работят и дори за нейния размер и разликата между различните мрежи. Това става благодарение на мрежовата маска и мрежовия IP.

Представителство и обхват

След това IP адрес ще има тази номенклатура:

Тъй като всеки октет има двоично число от 8 нули и онези, превеждайки това в десетична нотация, можем да създадем числа, вариращи от 0 до 255.

В тази статия няма да обясняваме как да конвертирате от десетична в двоична и обратно, това ще намерите тук:

Определено ръководство за това как да направите преобразувания между системите за номериране

Тогава никога не можем да имаме IP адрес с числа, по-малки от 0 или по-големи от 255. Когато се достигне 255, следващото число ще бъде отново 0, а следващият октет ще бъде една цифра нагоре, за да започнете да броите. Точно е като минутната ръка на часовник.

Как се създават мрежи

Ние знаем какво е IP адрес, как е представен и за какво е, но трябва да знаем някои специални IP адреси, за да знаем как да изчислим маската на подмрежата.

Мрежова маска

Мрежовата маска е IP адрес, който определя обхвата или степента на мрежа. С него ще можем да узнаем броя подмрежи, които можем да създадем и броя хостове (компютри), които можем да свържем към него.

Така мрежовата маска има същия формат като IP адреса, но винаги се отличава с това, че октетите, които разграничават мрежовата част, са запълнени с такива, а хост частта е запълнена с нули като този:

Това означава, че не можем произволно да даваме IP адреси за запълване на мрежа с хостове, но трябва да спазваме мрежовата част и хост частта. Винаги ще работим с хост частта, след като изчислим мрежовата част и присвоим IP на всяка подмрежа.

Мрежов IP адрес

Имаме и IP адрес, който отговаря за идентифицирането на мрежата, към която принадлежат устройствата. Нека да разберем, че във всяка мрежа или подмрежа има идентифициращ IP адрес, който всички хостове трябва да имат общо, за да обозначат членството си в него.

Този адрес се характеризира с това, че общата част на мрежата и хостовете са винаги на 0, по този начин:

Ще можем да 0 октета на хост частта, която мрежовата маска на предишния раздел ни е посочила. В този случай ще бъде 2, докато другите 2 ще бъдат за мрежовата част, като са запазен IP.

Адрес за излъчване

Адресът на излъчване е точно обратното на мрежовия адрес, в него задаваме 1 всички бита на октетите, които адресират хостовете.

С този адрес рутер може да изпрати съобщение до всички хостове, свързани към мрежата или подмрежата, независимо от техния IP адрес. ARP протоколът се използва за това, например за задаване на адреси или за изпращане на съобщения за състояние. Така че това е друг запазен IP.

IP адрес на хоста

И накрая имаме IP адреса на хоста, в който мрежовата част винаги ще остане инвариантна и ще бъде хост частта, която ще се променя на всеки хост. В примера, който вземаме, е този диапазон:

Тогава бихме могли да адресираме 2 ¹⁶ -2 хоста, тоест 65 534 компютри, изваждащи двата адреса за мрежа и излъчване.

IP класове

Досега беше просто, нали? Вече знаем, че определени IP адреси са запазени за мрежа, излъчване и маска, но все още не сме виждали IP класовете. ефективно тези адреси са разделени на семейства или класове, за да се разграничат целите, за които ще бъдат използвани във всеки случай.

С IP класовете ние ограничаваме диапазона от стойности, които това може да приеме в мрежовата част, броя на мрежите, които могат да бъдат създадени с тях, и броя хостове, които могат да бъдат адресирани. Общо имаме 5 IP класа, определени от IETF (Internet Engineering Task Force):

Имайте предвид, ние все още не говорим за изчисляване на маска на подмрежата, а за способността за създаване на мрежи. Това е, когато ще видим подмрежа и неговите подробности.

• Клас A Клас B Клас C Клас D Клас Е

IP случаи от случай A се използват за създаване на много големи мрежи, например интернет мрежа и разпределяне на публични IP към нашите рутери. Въпреки че наистина можем да имаме някой от другите IP от клас B или C, например имам клас B. Всичко ще зависи от IP адресите, които доставчикът на интернет доставчик е сключил, нещо, което ще обясним малко по-долу. В клас A имаме битов идентификатор на клас, така че можем да адресираме само 128 мрежи, а не 256, както би се очаквало.

Много е важно да се знае, че в този клас има IP обхват, запазен за Loopback, който е от 127.0.0.0 до 127.255.255.255. Loopback се използва за вътрешно присвояване на IP на хоста, нашият екип вътрешно има IP 127.0.0.1 или "localhost", с който проверява дали е способен да изпраща и получава пакети. Така че тези адреси няма да можем да ги използваме по принцип.

IP от клас B се използват за средни мрежи, например в обхвата на града, като този път има два октета за създаване на мрежи и още два за адресиране на хостове. Клас B се дефинира с два мрежови бита.

IP от клас C са най-известните, тъй като практически всеки потребител с домашен интернет има рутер, който присвоява IP от клас C на вътрешната си мрежа. Тя е ориентирана към малки мрежи, оставяйки 1 единичен октет за хостове и 3 за мрежа. Направете ipconfig на вашия компютър и се уверете, че вашият IP е клас C. В този случай се вземат 3 мрежови бита за определяне на класа.

Клас D се използва за многоадресни мрежи, където маршрутизаторите изпращат пакети до всички свързани хостове. Така целият трафик, който влиза в такава мрежа, ще бъде репликиран към всички хостове. Не е приложимо за работа в мрежа.

Накрая клас E е последният останал диапазон и се използва само за работа в мрежа за изследователски цели.

Нещо доста важно по отношение на тази тема е, че в момента назначаването на IP адреси в мрежите отговаря на принципа на (CIDR) безкласно маршрутизиране между домейни или безкласно маршрутизиране между домейни. Това означава, че IP са присвоени независимо от размера на мрежата, така че можем да имаме публичен IP от клас A, B или C. И така, за какво е всичко това? Е, за да разберем как подмрежите са създадени правилно.

Какво е подмрежа или подмрежа

Ние се доближаваме до изчисляването на маска на подмрежата, око, а не мрежа. Техниката на подмрежа се състои в разделяне на мрежите на различни по-малки мрежи или подмрежи. По този начин компютърен или мрежов администратор може да раздели вътрешната мрежа на голяма сграда на по-малки подмрежи.

С това можем да възлагаме различни функции, с различни рутери и например да внедряваме Active Directory, която засяга само една подмрежа. Или да разграничите и изолирате определен брой хостове от останалата част от мрежата в подмрежа. Той е изключително полезен в областта на мрежите, тъй като всяка подмрежа работи независимо от другата.

Работата с рутери също е по-лесна с подмрежите, тъй като елиминира задръстванията в обмена на данни. И накрая, за администрацията е много по-лесно да коригира повредите и да извърши поддръжка.

Ще го направим с IPv4 адреса, въпреки че е възможно да се правят и подмрежи с IPv6, имащи не по-малко от 128 бита за адресиране на хостове и мрежи.

Предимства и недостатъци на подмрежа

За тази техника със сигурност е необходимо да бъдем много ясни за концепциите за IP адреси, класовете, които съществуват и всичко, което обяснихме по-горе. Към това добавяме и необходимостта да знаем как да преминем от двоичен към десетичен и обратно, така че ако възнамеряваме да извършим процеса ръчно, това може да отнеме много време.

предимства:

• Изолации в мрежови сегменти Маршрутизиране на пакети в независими логически мрежи Дизайн на подмрежи според клиента и гъвкавост По-добро администриране и локализиране на грешки По-голяма сигурност чрез изолиране на чувствително оборудване

недостатъци:

• Разделяйки IP на класове и хопове, много IP адреси се пропиляват Сравнително досаден процес, ако се извърши на ръка Промените в мрежовата структура ще трябва да бъдат преизчислени от самото начало. Ако не го разбирате, можете да спрете темата на мрежите

Техника на подмрежа: изчисляване на маска на подмрежата и IP адресиране

За щастие, процесът на подмрежа се занимава с поредица от прости формули, които трябва да запомните и да приложите и имаме нещата ясни. Затова нека го разгледаме на стъпки.

1. Брой подмрежи и бърза нотация

Обозначението, с което ще намерим проблем с изчислението на подмрежата, ще бъде следното:

Това означава, че мрежовият IP е 129.11.0.0 с 16 бита, запазени за мрежата (2 октета). Никога няма да намерим IP от клас B с идентификатор по-малък от 16, като другите класове, например:

Но ако успеем да намерим превъзходни идентификатори, докато достигнем 31, тоест ще вземем абсолютно всички останали битове, с изключение на последния, за да създадем подмрежи. Последното не би било взето, защото ще е необходимо да се остави нещо, което да адресира хостовете, нали?

Като маска на подмрежата:

По този начин вземаме 16 фиксирани бита за мрежа, още две екстри за подмрежа и останалото за хостове. Това означава, че капацитетът на хостовете сега е намален до 2 ¹⁴ -2 = 16382 в полза на капацитета на подмрежата с възможност за извършване на 2 ² = 4.

Нека да го разгледаме по общ начин в таблица:

2. Изчислете подмрежа и мрежова маска

Като вземем предвид ограничението на подмрежата, което имаме в зависимост от IP класовете, ще представим примера стъпка по стъпка, за да видим как ще бъде решен.

В него възнамеряваме да използваме нашия клас B IP 129.11.0.0 за създаване на 40 подмрежи в една голяма сграда. Можехме ли да го направим с клас C? разбира се, а също и с клас А.

127.11.0.0/16 + 40 подмрежи

Като клас Б ще имаме мрежова маска:

Вторият въпрос, който трябва да реша, ще бъде: Колко бита са ми необходими, за да създам 40 подмрежи (C) в тази мрежа? Ще знаем това, преминавайки от десетичен в двоичен:

Нужни са ни 6 допълнителни бита, за да създадем 40-те подмрежи, така че маската на подмрежата ще бъде:

3. Изчислете броя хостове за подмрежа и мрежов хоп

Сега е време да знаем броя компютри, на които можем да адресираме във всяка подмрежа. Вече видяхме, че нуждата от 6 бита за подмрежи намалява пространството за хостове. Остават ни само 10 бита m = 10, където трябва да изтеглим IP мрежата и да излъчваме IP.

Ами ако всяка подмрежа трябва да има 2000 хоста какво бихме правили? Е, очевидно качете в IP клас клас, за да получите повече битове от хостове.

Сега е време да се изчисли мрежовият хоп, това е, което е предназначено да присвои номер на IP за всяка подмрежа, създадена при спазване на битовете за хостове и битовете за подмрежата. Трябва просто да извадим стойността на подмрежата, получена в маската, от максималната стойност на октета, тоест:

Тези скокове ни трябват в случай, че всяка подмрежа е запълнена с максималния си хост капацитет, така че трябва да спазваме тези скокове, за да гарантираме мащабируемостта на мрежата. По този начин ще избегнем да се налага да се преструктурираме, в случай че то се увеличи с бъдещето.

4. Просто трябва да присвоим IP на нашите подмрежи

С всичко, което сме изчислили преди, вече имаме всичко готово, за да създадем нашите подмрежи, нека видим първите 5, каквито биха били те. Ние ще продължим да подмрежа 40 и все още ще имаме достатъчно място да стигнем до 64 подмрежи с 6-те бита.

За да приложим IP на подмрежата, трябва да вземем предвид, че 10-те бита на хоста трябва да са на 0 и изчисленият скок на подмрежата е 4 на 4. Следователно ние имаме тези скокове в 3-ти октет и следователно последният октет е 0, колко добър мрежов IP е. Можем да попълним цялата тази колона директно.

Първият IP хост се изчислява просто като се добави 1 към IP подмрежата, това няма тайни. Можем да попълним цялата тази колона директно.

Сега най-естественото би било да поставите излъчващия IP, тъй като става въпрос само за изваждане на 1 от следващото IP подмрежа. Например, предишното IP от 127.11.4.0 е 127.11.3.255, така че бихме продължили с всички тях. С попълването на първата колона е лесно да се извади тази.

Накрая ще изчислим последния хост IP, като извадим 1 от излъчващия IP. Тази колона ще бъде попълнена в последната по прост начин, ако вече имаме направени адреси за излъчване.

Изводи за подмрежа

Процесът на изчисляване на маската на подмрежата е доста прост, ако сме наясно с концепциите за подмрежата, мрежовия IP, мрежовата маска и подмрежата и адреса на излъчване. В допълнение, с няколко много прости формули можем лесно да изчислим капацитета за подмрежи на IP, независимо от класа и капацитета на хоста в зависимост от мрежите, от които се нуждаем.

Очевидно, ако правим това на ръка и нямаме много практика да правим десетични до двоични преобразувания, това може да отнеме малко повече време, особено ако изучаваме това за кариерна мрежа или курс за професионална степен.

Същата процедура ще се извърши с IP от клас A и C точно като примера с клас Б. Трябва само да вземем предвид обхвата на адресите, които трябва да вземете, и техния идентификатор, останалото е практически автоматично.

И ако вместо да ни дадат IP и клас , те просто ни дават броя на подмрежите и броя на хостовете, ние ще бъдем тези, които ще решат класа, като направим съответните преобразувания в двоични и използваме формулите, за да не се провалим в прогнозите.

Без допълнително обобщение, оставяме ви някои интересни връзки, които обхващат по-подробно други концепции на мрежата:

Как изглеждаше тялото ви с нашия урок за това как да изчислите маската на подмрежата ? Надяваме се, че всичко е ясно, иначе там имате полето за коментари, за да ни зададете някакви въпроси или ако видите някаква печатна грешка.