Поддержки IP (для самостоятельногоизучения)

3.3.1. Маска подсети.

Сети любого класса могут разбиваться на подсети. Для определения подсетей используется маска подсети (subnet mask). Маска подсети – это 32-разрядное число, которое имеет такой же вид, как и IP-адрес (но не совпадает с ним), в котором битам, используемым для адреса подсети, присвоены значения 1 , а битам, используемым для адреса хоста, - значения 0.

Как известно, адрес IP состоит из 4 октетов и обычно представляется в формате 200.200.200.5. Однако, этот адрес сам по себе недостаточен и требуется маска подсети для того, чтобы показать, какая часть IP адреса является идентификатором сети (Network ID), а какая - идентификатором хоста (Host ID). Представьте Network ID как номер улицы, а Host ID - как номер дома. Тогда для "Grove Street", 54 будет идентификатором хоста (Host ID), а Grove Street - идентификатором сети (Network ID). Маска подсети показывает, какая часть IP адреса является Network ID, а какая - Host ID.

Например, для адреса 200.200.200.5, и маски подсети 255.255.255.0, Network ID будет 200.200.200, а Host ID - 5. Это вычисляется следующим образом:

Т.е. номер подсети и номер хоста в этой подсети есть результат побитного AND между IP адресом и маской подсети:

1 AND 1=1
1 AND 0=0
0 AND 1=0
0 AND 0=0

В зависимости от класса IP адреса для масок подсети существуют значения по умолчанию:

Class A : 001.xxx.xxx.xxx до 126.xxx.xxx.xxx использует маску подсети 255.0.0.0 по умолчанию

127.xxx.xxx.xxx - это зарезервированный адрес, используемый для тестирования. Пинг 127.0.0.1 - это пинг самому себе

Class B : 128.xxx.xxx.xxx до 191.xxx.xxx.xxx использует маску подсети 255.255.0.0 по умолчанию

Class C : 192.xxx.xxx.xxx до 224.xxx.xxx.xxx использует маску подсети 255.255.255.0 по умолчанию

При разбиении сети на подсети IP-адрес может интерпретироваться следующим образом:

<сеть><подсеть><хост>

т.е. из адресного пространства, предназначенного для номера хоста, выделяется часть для назначения номера подсети конкретным ЛВС.

Часть адреса <сеть> определяется сетевым IP-адресом, а части <подсеть> и <хост> определяются маской подсети.

Для класса В:

В IP-адресах класса B для задания номера подсети используется третий октет. Это позволяет иметь 256 подсетей, в каждой из которых может быть до 254 узлов. Маска подсети в такой системе равна 255.255.255.0. Но, если в вашей сети должно быть больше подсетей, а в каждой подсети не будет при этом более 60 узлов, то можно использовать маску 255.255.255.192:

Это позволяет иметь 1024 подсети и до 62 узлов в каждой. (Напомним, что номера узлов 0 и "все единицы" используются особым образом.)

Для класса С:

В IP-адресах класса С для задания номера подсети используется четвертый октет. Если сеть необходимо разбить на подсети, в каждой из которых будет не более 16 компьютеров, то можно использовать маску 255.255.255.240:

Если же сеть необходимо разбить на подсети, в каждой из которых будет не более 32 компьютеров, то можно использовать маску 255.255.255.224:

Обычно маска подсети указывается в файле стартовой конфигурации сетевого программного обеспечения. Протоколы TCP/IP позволяют также запрашивать эту информацию по сети.

Маски подсети определены только локально. Они специально установлены при конфигурировании каждого хоста и на удаленные хосты не передаются.

Маска подсети используется при обмене между двумя хостами. Если оба хоста принадлежат одной сети, хост a непосредственно обращается к хосту b, однако, если хост b принадлежит другой сети, хост a будет обращаться через шлюз, и способ, которым хост a может сообщить о своей принадлежности данной сети - это использование маски подсети. Например,

Хост A 200.200.200.5
Хост B 200.200.200.9
Хост C 200.200.199.6
Маска подсети 255.255.255.0

Предположим Хост A связывается с Хостом B, поскольку оба они имеют Network ID 200.200.200, то Хост A обращается к Хосту B непосредственно. Если же Хост A связывается с Хостом C, а они находятся в разных сетях: 200.200.200 и 200.200.199 соответственно, то Хост A будет посылать запрос через шлюз.

Создание подсетей с помощью масок

Как рассматривалось выше, чтобы указать, как именно разделяются разряды, выделенные по умолчанию для номера хоста, нужно использовать маску подсети – 32-разрядное число, которое имеет такой же вид, как и IP-адрес (но не совпадает с ним). Маска подсети указывает, сколько разрядов из номера хоста используется для обозначения номера подсети, а сколько – для обозначения нового (меньшего) номера хоста. В такой маске разряды во всех позициях, которые используются в IP-адресе для задания номера сети и подсети, заполняются единицами. Разряды же во всех позициях, которые используются для задания номера хоста, заполняются нулями.

Подсети для класса В.

Если все 16 разрядов последнего октета подсети класса В заполнены нулями, то все 16 разрядов в последнем октете соответствующего IP-адреса должны быть использованы для номера хоста: это означает, что подсетей нет.

Чтобы создать подсеть, нужно изменить маску подсети. При этом нужно использовать левые (старшие) разряды используемого по умолчанию номера хоста. Значения в остающихся разрядах маски подсети оставляются равными нулю.

Предположим, что необходимо разбить на подсети ЛВС, состоящую из трех сегментов, имея только один адрес класса В. Для этого понадобятся как минимум три подсети – по одной на каждый из трех сегментов ЛВС. Однако поскольку в будущем число сегментов ЛВС может увеличиться до 12, нам сразу же стоит позаботиться о том, чтобы формат адреса подсети позволял присвоить 12 различных адресов подсетей.

Во-первых, чтобы определить, какой должна быть маска подсети, нужно определить, сколько разрядов в используемом по умолчанию номере хоста потребуется для создания не менее 12 номеров подсетей. Нужно иметь в виду, что в номере подсети разрешены не любые сочетания нулей и единиц. Поэтому, если мы выберем для номера подсети три разряда в номере хоста, то сможем создать не более 6 подсетей. Трех разрядов вполне хватило бы для создания подсетей при нынешней конфигурации сети, но тогда в запасе осталось бы всего три свободных адреса. Номер подсети из четырех разрядов позволит нам создать до 14 подсетей, поэтому нужно выбрать для нее 4 позиции в номере хоста.

Для IP-адреса класса В и четырехразрядного номера подсети маска подсети будет иметь вид 255.255.240.0:

Эту маску необходимо указывать при настройке конфигурации каждого хоста в сети (независимо от того, в какой подсети находится хост).

Если 4 из 16 разрядов используемого по умолчанию номера хоста будут задавать номер подсети, то останется еще 12 разрядов для указания собственно номера хоста. Эти 12 разрядов позволят задать 4096 уникальных номеров хостов в каждой подсети.

Для того чтобы определить полное число возможных IP-адресов, нам нужно умножить возможное число подсетей (14) на возможное число хостов в каждой подсети (4096), что даст 57 344 IP-адреса. Это на 8190 IP-адресов меньше, чем в единой сети класса В, не имеющей подсетей. Иными словами, за удобство использования подсетей приходится расплачиваться потерей некоторого количества IP-адресов.

Подсети для класса С.

Аналогично предыдущему пункту, рассмотрим разбиение на подсети для класса С. Если все 8 разрядов последнего октета подсети класса С заполнены нулями, то все 8 разрядов в последнем октете соответствующего IP-адреса должны быть использованы для номера хоста: это означает, что подсетей нет.

Чтобы создать подсеть, нужно изменить маску подсети. При этом нужно использовать левые (старшие) разряды используемого по умолчанию номера хоста. Значения в остающихся разрядах маски подсети оставляются равными нулю.

Предположим, например, что сеть необходимо разбить на 4 подсети. Тогда в качестве номера подсети используется два старших разряда последнего октета (т.к. 4 = 2²). Оставшиеся шесть разрядов октета будут обозначать номер хоста. Двоичная запись последнего октета маски подсети будет иметь вид 11000000 (или 128 в десятичной форме). Полный вид маски подсети для данного случая в двоичном и десятичном видах будет следующим:

Аналогично определяются маски подсети, если сеть разбивается на 8, 32, 64 подсетей: