Напишите маску сети в которой может быть до 2 компьютеров хостов
Обновлено: 07.07.2024
Этот документ был переведен Cisco с помощью машинного перевода, при ограниченном участии переводчика, чтобы сделать материалы и ресурсы поддержки доступными пользователям на их родном языке. Обратите внимание: даже лучший машинный перевод не может быть настолько точным и правильным, как перевод, выполненный профессиональным переводчиком. Компания Cisco Systems, Inc. не несет ответственности за точность этих переводов и рекомендует обращаться к английской версии документа (ссылка предоставлена) для уточнения.
Содержание
Введение
В этом документе приведена основная информация, необходимая для настройки маршрутизатора для IP-маршрутизации, в том числе сведения о повреждении адресов и работе подсетей. Здесь содержатся инструкции по настройке для каждого интерфейса маршрутизатора IP-адреса и уникальной подсети. Приведенные примеры помогут объединить все сведения.
Предварительные условия
Требования
Рекомендуется иметь хотя бы базовое представление о двоичной и десятичной системах счисления.
Используемые компоненты
Настоящий документ не имеет жесткой привязки к каким-либо конкретным версиям программного обеспечения и оборудования.
Сведения, представленные в этом документе, были получены от устройств, работающих в специальной лабораторной среде. Все устройства, описанные в этом документе, были запущены с чистой (стандартной) конфигурацией. В рабочей сети необходимо изучить потенциальное воздействие всех команд до их использования.
Дополнительные сведения
Если определения помогают вам, воспользуйтесь следующими терминами словаря, чтобы начать работу:
Адрес - Уникальный ID-номер, назначенный одному узлу или интерфейсу в сети.
Подсеть — это часть сети, в которой совместно используется определенный адрес подсети.
Маска подсети - 32-битная комбинация, используемая для того, чтобы описать, какая часть адреса относится к подсети, а какая к узлу.
Интерфейс — сетевое подключение.
Если уже имеются адреса в Интернете, официально полученные из центра сетевой информации InterNIC, то можно приступать к работе. Если подключение к Интернету не планируется, настоятельно рекомендуется использовать зарезервированные адреса, как описано в документе RFC 1918.
Изучение IP-адресов
IP-адрес — это адрес, который используется для уникальной идентификации устройства в IP-сети. Адрес состоит из 32 двоичных разрядов и с помощью маски подсети может делиться на часть сети и часть главного узла. 32 двоичных разряда разделены на четыре октета (1 октет = 8 битов). Каждый октет преобразуется в десятичное представление и отделяется от других октетов точкой. Поэтому принято говорить, что IP-адрес представлен в десятичном виде с точкой (например, 172.16.81.100). Значение в каждом октете может быть от 0 до 255 в десятичном представлении или от 00000000 до 11111111 в двоичном представлении.
Ниже приведен способ преобразования двоичных октетов в десятичное представление: Самый правый бит (самый младший разряд) октета имеет значение 20. Расположенный слева от него бит имеет значение 21. И так далее — до самого левого бита (самого старшего разряда), который имеет значение 27. Таким образом, если все двоичные биты являются единицами, эквивалентом в десятичном представлении будет число 255, как показано ниже:
Ниже приведен пример преобразования октета, в котором не все биты равны 1.
В этом примере показан IP-адрес, представленный в двоичном и десятичном форматах.
Эти октеты разделены таким образом, чтобы обеспечить схему адресации, которая может использоваться как для больших, так и для малых сетей. Существует пять различных классов сетей: от A до E (используются буквы латинского алфавита). Этот документ посвящен классам от A до C, поскольку классы D и E зарезервированы и их обсуждение выходит за рамки данного документа.
Примечание: Также обратите внимание, что сроки "Класс A, Класс B" и так далее используется в этом документе, чтобы помочь упрощать понимание IP-адресации и выделения подсети. Эти термины фактически уже не используются в промышленности из-за введения бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR).
Класс IP-адреса может быть определен из трех старших разрядов (три самых левых бита первого октета). На рис. 1 приведены значения трех битов старшего разряда и диапазон адресов, которые попадают в каждый класс. Для справки показаны адреса классов D и Е.
Рисунок 1
В адресе класса A первый октет представляет собой сетевую часть, поэтому пример класса A на рис. 1 имеет основной сетевой адрес 1.0.0.0 – 127.255.255.255. Октеты 2,3 и 4 (следующие 24 бита) предоставлены сетевому администратору, который может разделить их на подсети и узлы. Адреса класса A используются в сетях с количеством узлов, превышающим 65 536 (фактически до 16777214 узлов!)!.
В адресе класса B два первых октета представляют собой сетевую часть, поэтому пример класса B на рис. 1 имеет основной сетевой адрес 128.0.0.0 – 191.255.255.255. Октеты 3 и 4 (16 битов) предназначены для локальных подсетей и узлов. Адреса класса B используются в сетях с количеством узлов от 256 до 65534.
В адресе класса C первые три октета представляют собой сетевую часть. Пример класса C на рис. 1 имеет основной сетевой адрес 192.0.0.0 – 223.255.255.255. Октет 4 (8 битов) предназначен для локальных подсетей и узлов. Этот класс идеально подходит для сетей, в которых количество узлов не превышает 254.
Маски сети
Маска сети позволяет определить, какая часть адреса является сетью, а какая часть адреса указывает на узел. Сети класса A, B и C имеют маски по умолчанию, также известные как естественные маски:
IP-адрес в сети класса A, которая не была разделена на подсети, будет иметь пару "адрес/маска", аналогичную: 8.20.15.1 255.0.0.0. Чтобы понять, как маска помогает идентифицировать сетевую и узловую части адреса, преобразуйте адрес и маску в двоичный формат.
Когда адрес и маска представлены в двоичном формате, идентификацию сети и хоста выполнить гораздо проще. Все биты адреса, для которых соответствующие биты маски равны 1, представляют идентификатор сети. Все биты адреса, для которых соответствующие биты маски равны 0, представляют идентификатор узла.
Изучение организации подсетей
Подсети позволяют создавать несколько логических сетей в пределах одной сети класса А, В или С. Если не использовать подсети, то можно будет использовать только одну сеть из сети класса A, B или C, что представляется нереалистичным.
Каждый канал передачи данных в сети должен иметь уникальный идентификатор сети, при этом каждый узел в канале должен быть членом одной и той же сети. Если разбить основную сеть (класс A, B или C) на небольшие подсети, это позволит создать сеть взаимосвязанных подсетей. Каждый канал передачи данных в этой сети будет иметь уникальный идентификатор сети или подсети. Какое-либо устройство или шлюз, соединяющее n сетей/подсетей, имеет n различных IP-адресов — по одному для каждой соединяемой сети/подсети.
Чтобы организовать подсеть в сети, расширьте обычную маску несколькими битами из части адреса, являющейся идентификатором хоста, для создания идентификатора подсети. Это позволит создать идентификатор подсети. Пусть, например, используется сеть класса C 204.17.5.0, естественная сетевая маска которой равна 255.255.255.0. Подсети можно создать следующим образом:
Расширение маски до значения 255.255.255.224 произошло за счет трех битов (обозначенных "sub") исходной части узла в адресе, которые были использованы для создания подсетей. С помощью этих трех битов можно создать восемь подсетей. Оставшиеся пять битов идентификаторов хоста позволяют каждой подсети содержать до 32 адресов хостов, 30 из которых фактически можно присвоить устройствам, поскольку идентификаторы хостов, состоящие из одних нулей или одних единиц, не разрешены (это очень важно, запомните это). С учетом всех изложенных факторов были созданы следующие подсети.
Примечание. Существует два метода обозначения этих масок. Первый: поскольку используется на три бита больше, чем в обычной маске класса C, можно обозначить эти адреса как имеющие 3-битовую маску подсети. Вторым методом обозначения маски 255.255.255.224 является /27, поскольку в маске задано 27 битов. Второй способ используется с методом адресации CIDR. При использовании данного способа одна из этих сетей может быть описана с помощью обозначения префикса или длины. Например, 204.17.5.32/27 обозначает сеть 204.17.5.32 255.255.255.224. Если применяется, записи префикса/длины используются для обозначения маски на протяжении этого документа.
Схема разделения на подсети в этом разделе позволяет создать восемь подсетей, и сеть может выглядеть следующим образом:
Рис. 2
Обратите внимание, что каждый из маршрутизаторов на рис. 2 подключен к четырем подсетям, причем одна подсеть является общей для обоих маршрутизаторов. Кроме того, каждый маршрутизатор имеет IP-адрес в каждой подсети, к которой он подключен. Каждая подсеть может поддерживать до 30 адресов узлов.
Из этого можно сделать важный вывод. Чем больше битов используется для маски подсети, тем больше доступно подсетей. Однако чем больше доступно подсетей, тем меньше адресов узлов доступно в каждой подсети. Например, в сети класса C 204.17.5.0 при сетевой маске 255.255.255.224 (/27) можно использовать восемь подсетей, в каждой из которых будет содержаться 32 адреса узлов (30 из которых могут быть назначены устройствам). Если использовать маску 255.255.255.240 (/28), разделение будет следующим:
Поскольку теперь имеются четыре бита для создания подсетей, остаются только четыре бита для адресов узлов. В этом случае можно использовать до 16 подсетей, в каждой из которых может использоваться до 16 адресов узлов (14 из которых могут быть назначены устройствам).
Посмотрите, как можно разделить на подсети сеть класса B. Если используется сеть 172.16.0.0, то естественная маска равна 255.255.0.0 или 172.16.0.0/16. При Расширение маски до значения выше 255.255.0.0 означает разделение на подсети. Можно быстро понять, что можно создать гораздо больше подсетей по сравнению с сетью класса C. Если использовать маску 255.255.248.0 (/21), то сколько можно создать подсетей и узлов в каждой подсети?
Вы можете использовать для подсетей пять битов из битов оригинального хоста. Это позволяет получить 32 подсети (25). После использования пяти битов для подсети остаются 11 битов, которые используются для адресов узлов. Это обеспечивает в каждой подсети 2048 адресов хостов (211), 2046 из которых могут быть назначены устройствам.
Примечание. В прошлом существовали ограничения на использования подсети 0 (все биты подсети равны нулю) и подсети "все единицы" (все биты подсети равны единице). Некоторые устройства не разрешают использовать эти подсети. Устройства Cisco Systems позволяют использование этих подсетей когда ip subnet zero команда настроена.
Примеры
Упражнение 1
После ознакомления с концепцией подсетей, примените новые знания на практике. В этом примере предоставлены две комбинации "адрес/маска", представленные с помощью обозначения "префикс/длина", которые были назначены для двух устройств. Ваша задача — определить, находятся эти устройства в одной подсети или в разных. С помощью адреса и маски каждого устройства можно определить, к какой подсети принадлежит каждый адрес.
Определим подсеть для устройства DeviceA:
Рассмотрение битов адресов, соответствующие биты маски для которых равны единице, и задание всех остальных битов адресов, равными нулю (аналогично выполнению логической операции И между маской и адресом), покажет, к какой подсети принадлежит этот адрес. В рассматриваемом случае устройство DeviceA принадлежит подсети 172.16.16.0.
Определим подсеть для устройства DeviceB:
Следовательно, устройства DeviceA и DeviceB имеют адреса, входящие в одну подсеть.
Пример упражнения 2
Рис. 3
Анализируя показанную на рис. 3 сеть, можно увидеть, что требуется создать пять подсетей. Самая большая подсеть должна содержать 28 адресов узлов. Возможно ли это при использовании сети класса C? И если да, то каким образом следует выполнить разделение на подсети?
Можно начать с оценки требования к подсетям. Чтобы создать пять подсетей, необходимо использовать три бита из битов узла класса C. Два бита позволяют создать только четыре подсети (22).
Так как понадобится три бита подсети, для части адреса, отвечающей за узел, останется только пять битов. Сколько хостов поддерживается в такой топологии? 25 = 32 (30 доступных). Это отвечает требованиям.
Следовательно, можно создать эту сеть, используя сеть класса C. Пример назначения подсетей:
Пример VLSM
Следует обратить внимание на то, что в предыдущих примерах разделения на подсети во всех подсетях использовалась одна и та же маска подсети. Это означает, что каждая подсеть содержала одинаковое количество доступных адресов узлов. Иногда это может понадобиться, однако в большинстве случаев использование одинаковой маски подсети для всех подсетей приводит к неэкономному распределению адресного пространства. Например, в разделе «Пример упражнения 2» сеть класса C была разделена на восемь одинаковых по размеру подсетей; при этом каждая подсеть не использует все доступные адреса хостов, что приводит к бесполезному расходу адресного пространства. На рис. 4 иллюстрируется бесполезный расход адресного пространства.
Рис. 4
На рис. 4 показано, что подсети NetA, NetC и NetD имеют большое количество неиспользованного адресного пространства. Это могло быть сделано преднамеренно при проектировании сети, чтобы обеспечить возможности для будущего роста, но во многих случаях это просто бесполезный расход адресного пространства из-за того, что для всех подсетей используется одна и та же маска подсети .
Маски подсетей переменной длины (VLSM) позволяют использовать различные маски для каждой подсети, что дает возможность более рационально распределять адресное пространство.
Пример VLSM
Определите, какую маску подсети следует использовать, чтобы получить требуемое количество узлов.
Самым простым способом разделения на подсети является назначение сначала самой большой подсети. Например, подсети можно задать следующим образом:
Графическое представление приведено на рис. 5:
Рис. 5
Маршрутизация CIDR
Бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR) была предложена в целях улучшения использования адресного пространства и масштабируемости маршрутизации в Интернете. Необходимость в ней появилась вследствие быстрого роста Интернета и увеличения размера таблиц маршрутизации в маршрутизаторах сети Интернет.
CIDR переезжает от традиционных классов IP (Класс A, Класс B, Класс C, и так далее). IP-сеть представлена префиксом, который является IP-адресом, и каким-либо обозначением длины маски. Длиной называется количество расположенных слева битов маски, которые представлены идущими подряд единицами. Так сеть 172.16.0.0 255.255.0.0 может быть представлена как 172.16.0.0/16. Кроме того, CIDR служит для описания иерархической структуры сети Интернет, где каждый домен получает свои IP-адреса от более верхнего уровня. Это позволяет выполнять сведение доменов на верхних уровнях. Если, к примеру, поставщик услуг Интернета владеет сетью 172.16.0.0/16, то он может предлагать своим клиентам сети 172.16.1.0/24, 172.16.2.0/24 и т. д. Однако при объявлении своего диапазона другим провайдерам ему достаточно будет объявить сеть 172.16.0.0/16.
Специальные подсети
31-разрядные Подсети
30-битная маска подсети допускает четыре IPv4 адреса: два адреса узла, одна сеть с нулями и один широковещательный адрес с единицами. Двухточечное соединение может иметь только два адреса узла. Нет реальной необходимости иметь широковещательные и нулевые адреса с каналами «точка-точка». 31-битная маска подсети допускает ровно два адреса узла и исключает широковещательные и нулевые адреса, таким образом сохраняя использование IP-адресов до минимума для двухточечных соединений.
См. RFC 3021 - Using 31-bit Prefixes on IPv4 Point-to-Point Links.
Маска 255.255.255.254 или/31.
Подсеть/31 может использоваться в реальных двухточечных соединениях, таких как последовательные интерфейсы или интерфейсы POS. Однако они также могут использоваться в широковещательных интерфейсах, таких как интерфейсы Ethernet. В этом случае убедитесь, что в этом сегменте Ethernet требуется только два IPv4 адреса.
Пример
192.168.1.0 и 192.168.1.1 находятся на подсети 192.168.1.0/31.
Предупреждение печатается, так как gigabitEthernet является широковещательным сегментом.
32-разрядные Подсети
Маска подсети 255.255.255.255 (a/32 subnet) описывает подсеть только с одним IPv4 адресом узла. Эти подсети не могут использоваться для назначения адресов сетевым каналам связи, поскольку им всегда требуется более одного адреса на канал. Использование/32 строго зарезервировано для использования на каналах, которые могут иметь только один адрес. Примером для маршрутизаторов Cisco является интерфейс обратной связи. Эти интерфейсы являются внутренними и не подключаются к другим устройствам. Таким образом, они могут иметь подсеть/32.
IPv4 (англ. Internet Protocol version 4) — четвёртая версия интернет протокола (IP). Первая широко используемая версия. Протокол описан в RFC 791 (сентябрь 1981 года), заменившем RFC 760 (январь 1980 года).
IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (2 32 ) возможными уникальными адресами.
Традиционной формой записи IPv4 адреса является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками. Через дробь указывается длина маски подсети.
IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. В случае изолированной сети её адрес может быть выбран администратором из специально зарезервированных для таких сетей блоков адресов (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 или 192.168.0.0/16). Если же сеть должна работать как составная часть Интернета, то адрес сети выдаётся провайдером либо региональным интернет-регистратором (Regional Internet Registry, RIR). Согласно данным на сайте IANA, существует пять RIR: ARIN, обслуживающий Северную Америку, а также Багамы, Пуэрто-Рико и Ямайку; APNIC, обслуживающий страны Южной, Восточной и Юго-Восточной Азии, а также Австралии и Океании; AfriNIC, обслуживающий страны Африки; LACNIC, обслуживающий страны Южной Америки и бассейна Карибского моря; и RIPE NCC, обслуживающий Европу, Центральную Азию, Ближний Восток. Региональные регистраторы получают номера автономных систем и большие блоки адресов у IANA, а затем выдают номера автономных систем и блоки адресов меньшего размера локальным интернет-регистраторам (Local Internet Registries, LIR), обычно являющимся крупными провайдерами. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей. Поэтому каждый порт маршрутизатора имеет собственный IP-адрес. Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей. В этом случае компьютер должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.
Есть два способа определения того, сколько бит отводится на маску подсети, а сколько — на IP-адрес. Изначально использовалась классовая адресация (INET), но со второй половины 90-х годов XX века она была вытеснена бесклассовой адресацией (CIDR), при которой количество адресов в сети определяется маской подсети.
- адрес сети = IP.любого_компьютера_этой_сети AND MASK (адрес сети позволяет определить, что компьютеры в одной сети)
- широковещательный адрес сети = IP.любого_компьютера_этой_сети OR NOT(MASK) (широковещательный адрес сети воспринимается всеми компьютерами сети как дополнительный свой адрес, то есть пакет на этот адрес получат все хосты сети как адресованные лично им. Если на сетевой интерфейс хоста, который не является маршрутизатором пакетов, попадёт пакет, адресованный не ему, то он будет отброшен).
Запись IP-адресов с указанием через слэш маски подсети переменной длины также называют CIDR-адресом в противоположность обычной записи без указания маски, в операционных системах типа UNIX также именуемой INET-адресом.
IP-адрес называют статическим (постоянным, неизменяемым), если он назначается пользователем в настройках устройства, либо назначается автоматически при подключении устройства к сети и не может быть присвоен другому устройству.
IP-адрес называют динамическим (непостоянным, изменяемым), если он назначается автоматически при подключении устройства к сети и используется в течение ограниченного промежутка времени, указанного в сервисе назначавшего IP-адрес (DHCP).
IP-адреса используются для идентификации устройств в сети. Для взаимодействия c другими устройствами по сети IP-адрес должен быть назначен каждому сетевому устройству — компьютерам, серверам, маршрутизаторам, принтерам и т.д. С помощью маски подсети определяется максимально возможное число хостов в конкретной сети.
Помимо этого, маски подсети позволяют разделить одну сеть на несколько подсетей.Знакомство с IP-адресами
Одна часть IP-адреса представляет собой адрес сети, другая — адрес хоста внутри этой сети. Адрес сети используется маршрутизаторами (роутерами) для передачи пакетов в нужные сети, тогда как адрес хоста определяет конкретное устройство в этой сети, которому должны быть доставлены пакеты.
Структура IP-адреса
IP-адрес состоит из четырех частей, записанных в виде десятичных чисел с точками (например, 192.168.1.2). Каждую из этих четырех частей называют октетом. Октет представляет собой восемь двоичных цифр (например, 11000000, или 192 в десятичном виде). Таким образом, каждый октет может принимать в двоичном виде значения от 00000000 до 11111111, или от 0 до 255 в десятичном виде.
Количество двоичных цифр в IP-адресе, которые приходятся на адрес сети, и количество цифр в IP-адресе, приходящееся на адрес хоста, могут быть различными в зависимости от маски подсети.
Частные IP-адреса
У каждого хоста в сети Интернет должен быть уникальный адрес. Если сеть изолирована от Интернета (например, связывают два филиала компании), для хостов можно использовать любые IP-адреса. Однако, уполномоченной организацией по распределению нумерации в сети Интернет (IANA) специально для частных сетей зарезервированы следующие три блока IP-адресов:
- 10.0.0.0 — 10.255.255.255
- 172.16.0.0 — 172.31.255.255
- 192.168.0.0 — 192.168.255.255
Маски подсети
Маска подсети используется для определения того, какие биты являются частью адреса сети, а какие — частью адреса хоста (для этого применяется логическая операция «И»). Маска подсети включает в себя 32 бита. Если бит в маске подсети равен 1, то соответствующий бит IP-адреса является частью адреса сети. Если бит в маске подсети равен 0, то соответствующий бит IP-адреса является частью адреса хоста.
| IP-адрес (десятичный) | 192 | 168 | 1 | 2 |
|---|---|---|---|---|
| IP-адрес (двоичный) | 11000000 | 10101000 | 00000001 | 00000010 |
| Маска подсети (десятичная) | 255 | 255 | 255 | 0 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 00000000 |
| Адрес сети (десятичный) | 192 | 168 | 1 | |
| Адрес сети (двоичный) | 11000000 | 10101000 | 00000001 | |
| Адрес хоста (десятичный) | 2 | |||
| Адрес хоста (двоичный) | 00000010 |
Маски подсети всегда состоят из серии последовательных единиц, начиная с самого левого бита маски, за которой следует серия последовательных нулей, составляющих в общей сложности 32 бита.
Размер сети
Количество разрядов в адресе сети определяет максимальное количество хостов, которые могут находиться в такой сети. Чем больше бит в адресе сети, тем меньше бит остается на адрес хоста в адресе.
- IP-адрес с адресом хоста из всех нулей представляет собой IP-адрес сети (например 192.168.1.0/24).
- IP-адрес с адресом хоста из всех единиц представляет собой широковещательный адрес данной сети (например 192.168.1.255/24).
Так как такие два IP-адреса не могут использоваться в качестве идентификаторов отдельных хостов, максимально возможное количество хостов в сети вычисляется следующим образом:
| Маска подсети | Размер адреса хоста | Макс. кол-во хостов |
|---|---|---|
| 255.0.0.0 (8 бит) | 24 бит | 16777214 (2 24 - 2) |
| 255.255.0.0 (16 бит) | 16 бит | 65534 (2 16 - 2) |
| 255.255.255.0 (24 бит) | 8 бит | 254 (2 8 - 2) |
| 255.255.255.252 (30 бит) | 2 бит | 2 (2 2 - 2) |
Формат записи
Поскольку маска всегда является последовательностью единиц слева, дополняемой серией нулей до 32 бит, можно просто указывать количество единиц, а не записывать значение каждого октета. Обычно это записывается через слеш после адреса и количество единичных бит в маске.
Например, адрес 192.1.1.0/25 представляет собой адрес 192.1.1.0 с маской 255.255.255.128. Некоторые возможные маски подсети в обоих форматах показаны в следующей таблице.
| Маска подсети | Альтернативный формат | Размер адреса хоста | Макс. кол-во хостов |
|---|---|---|---|
| 255.255.255.0 | xxx.xxx.xxx.xxx/24 | 8 бит | 254 |
| 255.255.255.128 | xxx.xxx.xxx.xxx/25 | 7 бит | 126 |
| 255.255.255.192 | xxx.xxx.xxx.xxx/26 | 6 бит | 62 |
| 255.255.255.224 | xxx.xxx.xxx.xxx/27 | 5 бит | 30 |
| 255.255.255.240 | xxx.xxx.xxx.xxx/28 | 4 бит | 14 |
| 255.255.255.248 | xxx.xxx.xxx.xxx/29 | 3 бит | 6 |
| 255.255.255.252 | xxx.xxx.xxx.xxx/30 | 2 бит | 2 |
Формирование подсетей
С помощью подсетей одну сеть можно разделить на несколько. В приведенном ниже примере администратор сети создает две подсети, чтобы изолировать группу серверов от остальных устройств в целях безопасности.
В этом примере сеть компании имеет адрес 192.168.1.0. Первые три октета адреса (192.168.1) представляют собой адрес сети, а оставшийся октет — адрес хоста, что позволяет использовать в сети максимум 2 8 - 2 = 254 хостов.
Чтобы разделить сеть 192.168.1.0 на две отдельные подсети, нужно «позаимствовать» один бит из адреса хоста. В этом случае маска подсети станет 25-битной (255.255.255.128 или /25). «Одолженный» бит адреса хоста может быть либо нулем, либо единицей, что дает нам две подсети: 192.168.1.0/25 и 192.168.1.128/25.
| Сеть A | Сеть B | |
|---|---|---|
| IP-адрес подсети | 192.168.1.0/25 | 192.168.1.128/25 |
| Маска подсети | 255.255.255.128 | 255.255.255.128 |
| Широковещательный адрес | 192.168.1.127 | 192.168.1.255 |
| Минимальный IP-адрес хоста | 192.168.1.1 | 192.168.1.129 |
| Максимальный IP-адрес хоста | 192.168.1.126 | 192.168.1.254 |
Четыре подсети
В предыдущем примере было показано использование 25-битной маски подсети для разделения 24-битного адреса на две подсети. Аналогичным образом для разделения 24-битного адреса на четыре подсети потребуется «одолжить» два бита идентификатора хоста, чтобы получить четыре возможные комбинации (00, 01, 10 и 11). Маска подсети состоит из 26 бит (11111111.11111111.11111111.11000000), то есть 255.255.255.192.
Каждая подсеть содержит 6 битов адреса хоста, что в сумме дает 2 6 - 2 = 62 хоста для каждой подсети (адрес хоста из всех нулей — это сама подсеть, а из всех единиц — широковещательный адрес для подсети).
В данной статье описываются IP-адреса и маски подсетей. Знакомство с IP-адресами (Частные IP-адреса) Маски подсети (Размер сети) Формирование подсетей Пример расчета количества подсетей и хостов в подсети на основе IP-адреса и маски подсети.
IP-адреса используются для идентификации устройств в сети. Для взаимодействия по сети IP-адрес должен быть назначен каждому сетевому устройству (в том числе компьютерам, серверам, маршрутизаторам, принтерам и т.д.). Такие устройства в сети называют хостами.
С помощью маски подсети определяется максимально возможное число хостов в конкретной сети. Маски подсети позволяют разделить одну сеть на несколько подсетей.
Знакомство с IP-адресами
Одна часть IP-адреса представляет собой номер сети, другая – идентификатор хоста. Точно так же, как у разных домов на одной улице в адресе присутствует одно и то же название улицы, у хостов в сети в адресе имеется общий номер сети. И точно так же, как у различных домов имеется собственный номер дома, у каждого хоста в сети имеется собственный уникальный идентификационный номер – идентификатор хоста. Номер сети используется маршрутизаторами для передачи пакетов в нужные сети, тогда как идентификатор хоста определяет конкретное устройство в этой сети, которому должны быть доставлены пакеты.
Структура
IP-адрес состоит из четырех частей, записанных в виде десятичных чисел с точками (например, 192.168.1.1). Каждую из этих четырех частей называют октетом. Октет представляет собой восемь двоичных цифр (например, 11000000, или 192 в десятичном виде).
Таким образом, каждый октет может принимать в двоичном виде значения от 00000000 до 11111111, или от 0 до 255 в десятичном виде.
На следующем рисунке показан пример IP-адреса, в котором первые три октета (192.168.1) представляют собой номер сети, а четвертый октет (16) – идентификатор хоста.
Рисунок 1. Номер сети и идентификатор хоста
Количество двоичных цифр в IP-адресе, которые приходятся на номер сети, и количество цифр в адресе, приходящееся на идентификатор хоста, могут быть различными в зависимости от маски подсети.
Частные IP-адреса
У каждого хоста в сети Интернет должен быть уникальный адрес. Если ваши сети изолированы от Интернета (например, связывают два филиала), для хостов без проблем можно использовать любые IP-адреса. Однако, уполномоченной организацией по распределению нумерации в сети Интернет (IANA) специально для частных сетей зарезервированы следующие три блока IP-адресов:
- 10.0.0.0 — 10.255.255.255
- 172.16.0.0 — 172.31.255.255
- 192.168.0.0 — 192.168.255.255
IP-адреса можно получить через IANA, у своего провайдера услуг Интернет или назначить из диапазона адресов для частных сетей.
Маски подсети
Маска подсети используется для определения того, какие биты являются частью номера сети, а какие – частью идентификатора хоста (для этого применяется логическая операция конъюнкции – "И").
Маска подсети включает в себя 32 бита. Если бит в маске подсети равен "1", то соответствующий бит IP-адреса является частью номера сети. Если бит в маске подсети равен "0", то соответствующий бит IP-адреса является частью идентификатора хоста.
На следующем рисунке показана маска подсети, выделяющая номер сети (полужирным шрифтом) и идентификатор хоста в IP-адресе (который в десятичном виде записывается как 192.168.1.2).
Таблица 1. Пример выделения номера сети и идентификатора хоста в IP-адресе
| 1-ый октет: (192) | 2-ой октет: (168) | 3-ий октет: (1) | 4-ый октет: (2) | |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000 | 10101000 | 00000001 | 00000010 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 00000000 |
| Номер сети | 11000000 | 10101000 | 00000001 | |
| Идентификатор хоста | 00000010 |
Маски подсети всегда состоят из серии последовательных единиц начиная с самого левого бита маски, за которой следует серия последовательных нулей, составляющих в общей сложности 32 бита.
Таблица 2. Маски подсети
Двоичная
4-ый октет:
Размер сети
Количество разрядов в номере сети определяет максимальное количество хостов, которые могут находиться в такой сети. Чем больше бит в номере сети, тем меньше бит остается на идентификатор хоста в адресе.
IP-адрес с идентификатором хоста из всех нулей представляет собой IP-адрес сети (192.168.1.0 с 24-битной маской подсети, например). IP-адрес с идентификатором хоста из всех единиц представляет собой широковещательный адрес данной сети (192.168.1.255 с 24-битной маской подсети, например).
Так как такие два IP-адреса не могут использоваться в качестве идентификаторов отдельных хостов, максимально возможное количество хостов в сети вычисляется следующим образом:
Таблица 3. Максимально возможное число хостов
Маска подсети
Размер идентификатора хоста
Формат записи
Поскольку маска всегда является последовательностью единиц слева, дополняемой серией нулей до 32 бит, можно просто указывать количество единиц, а не записывать значение каждого октета. Обычно это записывается как "/" после адреса и количество единичных бит в маске.
Например, адрес 192.1.1.0 /25 представляет собой адрес 192.1.1.0 с маской 255.255.255.128. Некоторые возможные маски подсети в обоих форматах показаны в следующей таблице.
Таблица 4. Альтернативный формат записи маски подсети
| Маска подсети | Альтернативный формат записи | Последний октет (в двоичном виде) | Последний октет (в десятичном виде) |
| 255.255.255.0 | /24 | 0000 0000 | 0 |
| 255.255.255.128 | /25 | 1000 0000 | 128 |
| 255.255.255.192 | /26 | 1100 0000 | 192 |
| 255.255.255.224 | /27 | 1110 0000 | 224 |
| 255.255.255.240 | /28 | 1111 0000 | 240 |
| 255.255.255.248 | /29 | 1111 1000 | 248 |
| 255.255.255.252 | /30 | 1111 1100 | 252 |
Формирование подсетей
С помощью подсетей одну сеть можно разделить на несколько. В приведенном ниже примере администратор сети создает две подсети, чтобы изолировать группу серверов от остальных устройств в целях безопасности.
В этом примере сеть компании имеет адрес 192.168.1.0. Первые три октета адреса (192.168.1) представляют собой номер сети, а оставшийся октет – идентификатор хоста, что позволяет использовать в сети максимум 2 8 – 2 = 254 хостов.
Сеть компании до ее деления на подсети показана на следующем рисунке.
Рисунок 2. Пример формирования подсетей: до разделения на подсети
Чтобы разделить сеть 192.168.1.0 на две отдельные подсети, можно "позаимствовать" один бит из идентификатора хоста. В этом случае маска подсети станет 25-битной (255.255.255.128 или /25).
"Одолженный" бит идентификатора хоста может быть либо нулем, либо единицей, что дает нам две подсети: 192.168.1.0 /25 и 192.168.1.128 /25.
Сеть компании после ее деления на подсети показана на следующем рисунке. Теперь она включает в себя две подсети, A и B.
Рисунок 3. Пример формирования подсетей: после деления на подсети
В 25-битной подсети на идентификатор хоста выделяется 7 бит, поэтому в каждой подсети может быть максимум 2 7 – 2 = 126 хостов (идентификатор хоста из всех нулей – это сама подсеть, а из всех единиц – широковещательный адрес для подсети).
Адрес 192.168.1.0 с маской 255.255.255.128 является адресом подсети А, а 192.168.1.127 с маской 255.255.255.128 является ее широковещательным адресом. Таким образом, наименьший IP-адрес, который может быть закреплен за действительным хостом в подсети А – это 192.168.1.1, а наибольший – 192.168.1.126.
Аналогичным образом диапазон идентификаторов хоста для подсети В составляет от 192.168.1.129 до 192.168.1.254.
Пример: четыре подсети
В предыдущем примере было показано использование 25-битной маски подсети для разделения 24-битного адреса на две подсети. Аналогичным образом для разделения 24-битного адреса на четыре подсети потребуется "одолжить" два бита идентификатора хоста, чтобы получить четыре возможные комбинации (00, 01, 10 и 11). Маска подсети состоит из 26 бит (11111111.11111111.11111111.11000000), то есть 255.255.255.192.
Каждая подсеть содержит 6 битов идентификатора хоста, что в сумме дает 2 6 – 2 = 62 хоста для каждой подсети (идентификатор хоста из всех нулей – это сама подсеть, а из всех единиц – широковещательный адрес для подсети).
Таблица 5. Подсеть 1
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес (десятичный) | 192.168.1. | 0 |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 00000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.0 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.1 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.63 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.62 | |
Таблица 6. Подсеть 2
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес | 192.168.1. | 64 |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 01000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.64 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.65 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.127 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.126 | |
Таблица 7. Подсеть 3
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес | 192.168.1. | 128 |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 10000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.128 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.129 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.191 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.190 | |
Таблица 8. Подсеть 4
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес | 192.168.1. | 192 |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 11000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.192 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.193 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.255 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.254 | |
Пример: восемь подсетей
Аналогичным образом для создания восьми подсетей используется 27-битная маска (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111).
Значения последнего октета IP-адреса для каждой подсети показаны в следующей таблице.
Таблица 9. Восемь подсетей
| Подсеть | Адрес подсети | Первый адрес | Последний адрес | Широковещательный адрес |
| 1 | 0 | 1 | 30 | 31 |
| 2 | 32 | 33 | 62 | 63 |
| 3 | 64 | 65 | 94 | 95 |
| 4 | 96 | 97 | 126 | 127 |
| 5 | 128 | 129 | 158 | 159 |
| 6 | 160 | 161 | 190 | 191 |
| 7 | 192 | 193 | 222 | 223 |
| 8 | 224 | 225 | 254 | 255 |
Планирование подсетей
Сводная информация по планированию подсетей для сети с 24-битным номером сети приводится в следующей таблице.
Таблица 10. Планирование подсетей для сети с 24-битным номером
| Количество "одолженных" битов идентификатора хоста | Маска подсети | Количество подсетей | Количество хостов в подсети |
| 1 | 255.255.255.128 (/25) | 2 | 126 |
| 2 | 255.255.255.192 (/26) | 4 | 62 |
| 3 | 255.255.255.224 (/27) | 8 | 30 |
| 4 | 255.255.255.240 (/28) | 16 | 14 |
| 5 | 255.255.255.248 (/29) | 32 | 6 |
| 6 | 255.255.255.252 (/30) | 64 | 2 |
| 7 | 255.255.255.254 (/31) | 128 | 1 |
Приведем пример расчета количества подсетей и хостов для сети 59.124.163.151/27.
/27 - префикс сети или сетевая маска
В формате двоичных чисел 11111111 11111111 11111111 11100000
В формате десятичных чисел 255.255.255.224
В четвертом поле (последний октет) 11100000 первые 3 бита определяют число подсетей, в нашем примере 2 3 = 8.
В четвертом поле (последний октет) 11100000 последие 5 бит определяют число хостов подсети, в нашем примере 2 5 = 32.
Диапазон IP первой подсети 0
31 (32 хоста), но 0 - это подсеть, а 31 - это Broadcast. Таким образом, максимальное число хостов данной подсети - 30.
Первая подсеть: 59.124.163.0
Broadcast первой подсети: 59.124.163.31
Диапазон IP второй подсети с 59.124.163.32 по 59.124.163.63
Вторая подсеть: 59.124.163.32
Broadcast второй подсети: 59.124.163.63
Мы можем высчитать диапазон IP восьмой подсети с 59.124.163.224 по 59.124.163.255
Восьмая подсеть: 59.124.163.224
Broadcast восьмой подсети: 59.124.163.255
В нашем примере IP-адрес 59.124.163.151 находится в пятой подсети.
Пятая подсеть: 59.124.163.128/27
Диапазон IP пятой подсети с 59.124.163.128 по 59.124.163.159
Broadcast пятой подсети: 59.124.163.159
Обращаем ваше внимание, что в настоящее время для удобства расчета IP-адресов в подсети и сетевых масок существуют в Интернете специальные онлайн IP-калькуляторы, а также бесплатные программы/утилиты для быстрого и наглядного расчета.
Читайте также: