Использование масок при IP-адресации

В масках количество единиц в последовательности, определяющей границу номера сети, не обязательно должно быть кратным 8.

Если границу единиц и нулей в маске сдвинуть на несколько разрядов, то эта операция называется маскированием. А такая маска будет называться бесклассовой.

В зависимости от преследуемых целей, граница маски может быть сдвинута вправо или влево.

Supernetting

Если требуется большее количество сетевых адресов, чем может быть предоставлено в соответствии с классом выделенной сети, то границу единиц и нулей маски перемещают влево.

Такая операция называется supernetting.

На основе этого механизма поставщики услуг могут объединять адресные пространства нескольких сетей с целью уменьшения таблиц маршрутизации и повышения за счёт этого производительности маршрутизаторов.

Например, предприятию нужно объединить в сеть 2 тысячи компьютеров. Если приобрести сеть класса С, то диапазона адресов для хостов не хватит. Если же приобретать сеть класса В, то это расход лишних средств и, что ещё более важно, неэффективный расход IP-адресов, потому что более 14 тысяч адресов окажутся «не у дел». Решить вопрос можно при помощи операции сабнеттинга.

Напомним, что количество узлов, которое может принадлежать сети, можно подсчитать при помощи формулы 2ⁿ – 2, где n – это количество нулей в маске.

Поэтому для подсчёта количества разрядов, в которых у новой маски будут стоять нули, можно использовать формулу:

x = log ₂ N,

где N – требуемое количество узлов в сети. При необходимости х нужно округлить до целого в большую сторону.

Например, для двух тысяч адресов узлов необходимо 11 нулевых битов в маске, и маска будет выглядеть как 11111111.11111111.11111000.00000000 или 255.255.248.0.

 

Subnetting

C помощью сдвига маски вправо администратор может разбивать свою сеть на несколько других, не требуя от поставщика услуг дополнительных номеров сетей.

Разделение сетей на подсети позволяет:

· уменьшить перегрузку сети сегментированием трафика и уменьшением количества broadcast’ов, посланных на каждый сегмент;

· преодолеть ограничения существующих технологий, таких как недостаточное количество хостов на сегмент. Например, Ethernet ограничен 1024 хостами на сеть. Разбиение сегментов на следующие сегменты увеличивает общее количество хостов.

Процесс создания подсетей называется subnetting.

Если сдвигается граница маски, то и в IP-адресе сдвигается граница между идентификатором узла и идентификатором сети.

Рис. 5.4. Граница HostID и Net.ID в сети класса В

Рис. 5.5. Выделение Subnet ID в сети класса В

Итак, для того чтобы разбить сеть на подсети, нужно из идентификатора узла выделить несколько старших битов и назвать их идентификатором подсети (Subnet ID).

Чем больше битов используется для подсети, тем больше доступно подсетей, но меньше хостов на каждую подсеть. Использование большего количества битов, чем нужно, позволит увеличить количество подсетей, но ограничит количество хостов. Использование меньшего количества битов, позволит увеличить количество хостов, но ограничит количество подсетей.

 

Руководство для выбора маски при сабнеттинге

1. Выбор количества битов

Первый шаг сабнеттинга – это выбор количества битов, которые должны быть взяты из идентификатора узла (Host ID) и присвоены идентификатору подсети (Subnet ID). Количество битов определяется требуемым количеством подсетей и количеством хостов на каждую подсеть.

Формула 2ⁿ подсчитывает количество подсетей, которое может быть создано с помощью n битов. Например, с помощью 3-х битов можно выделить 2³ = 8 подсетей.

Т.е. нужно определить, в какую степень нужно возвести двойку, чтобы получить нужное количество подсетей. Математически это записывается как

log ₂ N,

где N – требуемое количество подсетей. При необходимости х нужно округлить до целого в большую сторону.

В следующем примере сеть 172.20.0.0 делится на подсети с использованием трёх битов из Host ID. В таблице 5.2. приведены IP-адреса подсетей.

Таблица 5.2

IP-адреса подсетей

 

	Двоичный формат	Десятичный формат
Исходный IP-адрес сети	10101100.00010100.00000000.00000000	172.20.0.0
Исходная маска подсети	11111111.11111111.00000000.00000000	255.255.0.0
Новая маска подсети	11111111.11111111. 111 00000.00000000	255.255.224.0
IP-адрес подсети 1	10101100.00010100. 000 00000.00000000	172.20.0.0
IP-адрес подсети 2	10101100.00010100. 001 00000.00000000	172.20.32.0
IP-адрес подсети 3	10101100.00010100. 010 00000.00000000	172.20.64.0
IP-адрес подсети 4	10101100.00010100. 011 00000.00000000	172.20.96.0
IP-адрес подсети 5	10101100.00010100. 100 00000.00000000	172.20.128.0
IP-адрес подсети 6	10101100.00010100. 101 00000.00000000	172.20.160.0
IP-адрес подсети 7	10101100.00010100. 110 00000.00000000	172.20.192.0
IP-адрес подсети 8	10101100.00010100. 111 00000.00000000	172.20.224.0

 

2. Определение IP-адресов подсетей

Если в маске подсети много битов, то перебор двоичных чисел, как в табл. 5.2, будет трудоёмким. Для определения IP-адресов подсетей можно использовать следующий метод:

1. Пропишите новую маску путём добавления к ней слева направо единичных битов, количеством, равным количеству битов Subnet ID. Например, если это три бита, то маска подсети будет равна 11100000.
2. Конвертируйте бит с наименьшим значением в десятичный формат. Это приращение, которое используется для определения следующего IP-адреса подсети. Например, если у вас три бита – наименьшее значение -32.
3. Начните с нуля, прибавляя полученное в п.2 приращение для каждой последующей подсети, пока вы не пронумеруете максимальное количество подсетей.

 

3. Определение диапазона IP-адресов узлов

Чтобы быстро подсчитать количество хостов, доступных в подсети, вы можете использовать формулу 2ⁿ – 2, где n – количество битов, оставшихся для Host ID.

В пределах подсети не все комбинации битов могут быть использованы для хостов. Когда все биты для хостов равны нулю, то это означает адрес подсети. Когда все биты для хоста равны единицы, комбинация представляет Broadcast для этой подсети. Когда формула 2ⁿ – 2 используется для подсчёта количества хостов в подсети, «минус два» представляет собой удаление адреса подсети и адреса Broadcast.

Следующая таблица представляет несколько подсетей, первый хост в каждой подсети, последний хост в каждой подсети и адрес Broadcast. Выделенные биты – это биты подсети.

 

Таблица 5. 3

Диапазон IP-адресов узлов и Broadcast