Маска подсети класса В Десятичное представление 255.255.0.0 Двоичьый эквивалент 11111111 11111111 00000000 00000000

Рис. iO.5. Маски подсети могут быть выражены как в двоичной, так и в десятичной форме

Умножение 1Р-адрвса класса В и маски подсети

Маска подсети 255.255.0.0

1Р-адрвс 160.20.5.9

Сетевой адрес 180.20

Двоичное I

представление

11111111 11111111 00000000 00000000

► и

10110100 00010100 00000101 00001001 -1011о100 0001о100 00000000 00000000

Рис. 10.6. Ajpec сети определяется путем логического умножения {Р-одреса и маски подсети

IP-адреса и маски подсети. Ре.чультатом такого умножения стал адрес сети (в данном случае 180.20.0.0).

Работа с подсетями

После то]о как мы описа-пи формат IP-адреса fi маски подсети, рассмотрим процесс работы с подсетями. Методшса создания подсетей позволяет объедит1ТЬ несколько локальных сетей в одну. Кроме того, можно разделить сеть иа несколько подсетей, связатгых посредством маршрутизаторов. Разделение крупной сети на подсети при помощи маршрутизаторов обеспсч1шает максимальную эффективность функционирования сети: маршрутизаторы сохраняют основной рабочий трафик в пределах локальной подсети, поскольку в большинстве случаев пет необходимости транслировать информацию, которой обмениваются соседние узлы, по всей сети.

Сети каждого класса, описанного в данной главе (А, В и С), могут быть разделены на подсети. Прежде чем обсуждать способы математического расчета подсетей и новых масок подсетей, познакомимся с тем, как IP-адрес переводится из десятичной формы в дво1Г1ную и обратно.

Подробнее о работе маршрутизаторов рассказывается в главе 5.

Изменение формата IP-адреса

Один октет в IP-адресе состоит из восьми бит. Каждая иа позиций бита имеет эквивалент в десятичной форме. Однако этот эквивалент распо.знается только в том

В десятичном представлешш первый бит любого октета в адресе IP имеет зна-4eiHie 128, а второй бит - значение 64. Два первых бита октета называются битпа-ми выситхразрядов, а два завершающих бита (последний в десятичном виде равен 1, а предпоследний - 2) - битами низших разрядов.

В табл. 10.4 показаны десятичные значснш октета при различных значениях битов. Если все биты равны 1, общее значе1И)е в десятичном виде составляет 255.

Очев1Шно, что вы будете работать только с TcMit октегами IP-адресов, в которых биты низптнх рарядов имеют значе1Н1Я в десяттиом виде, Н,1при.чер, если и первый, и второй биты низших разрядов равны 1 в двоичном коде, то ooniee значение октета в десятичной фор.ме будет 3 (то есть 1 + 2).

Изучив табл. iO.4, вы, вероятно, подумали: Почему маршрутизатор, прочитав значение 255 в маске подсети, не использует затем значение октета IP-адреса, который находится в одном октете с адресом сети? Именно так маршрутизатор и работает, однако не следует забывать, что он выполняет операции над двоичными числами, потому что данные поступак>т иа маршрутизатор в виде потока битов. Если же сеть разделена на подсети и при этом адреса имеют различные маски подсети, то маршрутизатору не так просто различить, какая часть адреса включает информацию об адресе сети, а какая - об адресе подсети или узла связи.

Имея дело с подсетями IP, прихоД1ггся учитывать биты как выспшх, так и низших разрядов. И хотя при выполпеини математ1щсск1гх расчетов в процессе планировки подсетей для одних операций нужны биты высших разрядов, а для других ~ биты 1ШЗШИХ, сам расчет достаточно несложен,

6-4631

случае, если бит представлен цифрой 1 (биты О не имеют значения в десятичной форме). В табл, 10.4 приведены значения для всех позиций бита в октете в десятичном коде, а также общие значения октета при условии, что определенные биты равны 1 в ДЕотптом виде.

Таблица 10.4. Эквиваленты комбинаций битов в октете в десятичном представлении

Создание подсетей в сети, класса А

Возьмем в качестве примера сеть класса А \\ проследим всю процедуру создания подсети. Математические расчеты при построении подсстс!! любых icnaccoB совсем ие сложные.

Значение nejiBoro октета адреса сети югасса А в десятичном представлении лежит в диапазоне от 1 до 126. Допустим, что адрес сети - 10.0.0.0.

В адресе сети класса А первый октет показывает адрес сети. Остальные три окгета предоставляют информацию об адресе уш[а, в них находятся все реальные комбинации битов, .адлаюших адрес узла. Доступно 24 позиции битов, поэтому количество возможных адресов узлов составит 2 - 2 - 16777214 (два в степени, равной количеству битов, которые дост>пны для создан 1гя адресов узлов связи, -в данном случае .3 октета, или 24 бита1 минус 2).

Вы должны вычесть число 2 из общего количества доступнт,1х адресов узлов (2), потому что НС все биты в октетах адреса узла могут быть нредсшвлены в виде только едитш или только нуле!!. Адрес узла, все октетрл которого представлены цнфро11 1, будет зарезервирован для отправки запросов всем узлам сети, полому его нелыя использова1ъ как ад])ес конкретного уала. Если все 01сгеты узла связи состоят нз нулей, такой адрес является адресом самой сетн. Б iianieM случае, когда все биты в октетах адреса узла равны 1[улю, полный IP-адрес имеет вид 10.0.0.0, то есть совпадает с адресом сети. Этот факт очень важен для конфигурации сетей IP на маршрутизаторе.

Сети IP необходимо разбивать на подсети в случае, если несколько отдельных сетей соединяются посредством маршрутизаторов. Такое разделение следует производить при условие, чго у вас имеется крупная сеть с множеством узлов и существует опасность ее перегрузки.

Рис. 10.7 иллюстрирует все, сказанное в данном разделе. Вы уже знаете, что для вычисления количества доступнььх адресов узлов достатотао возвести 2 в степень, равную общему количеству предназначенных для адресации узла битов, и затем вычесть 2.

Следующим шагом будет определение того, сколько подсетей необходимо построить в вашей сети. Если вы работаете с сетью класса А, то вам, скорее всего, надо будет охватить большую площадь и при этом придется иметь дело как с локальными (LAN), так и с глобальными сетями (WAN). Упростим наш пример. Предположим, вы решили разделить свою крупную сеть на .30 подсетей (вам по-надобигся отдельный интерфейс маршрутизагора для обслуживания каждой

Для примера запишем октет 01110001 в десятичном предсгавленпн с исполь-зованием 1И1форМацип иа рис. Ш.7. Вот правильный результат перевода: 64 + 32 + + 16+1-113. Все, что нужно сделать для пере иода, - это сложить десятичные эквпва/генты тех битов октета, значения которых равны 1,

Сетевой адрес 10.0.0.0 Двоичный эквивалент 00001010 00000000 00000000 00000000

Комбинацу<я битов для адресов узлов

3 октета (24 бита) доступны для адресов узлов 224 - 2=16777214

Рис. 10.7. Определение число доступных узлов по количеству битов, предназначенных для адресов узлов

подсети, поэтому поддержка 30 подсетей 110требует нескольких маршрутизаторов, каждый пз которых имеет несколько интерфейсов - таких, как интерфейсы Ethernet - для подсосдштетшя к различным подсетям).

На рис. 10.8 изображена час1Ь сегн. разделенная на шесть подсетей. Каждая локальная сеть (LAN) представляет собой отдельную подсеть с собственным сетевым

Ц- LAN (подсеть 1) -г'

Подсеть G используется для последовательного соединения между двумя маршрута заторами

Маршрутизатор

LAN (подсеть 4 J-i-l

Рис. 10.в. Сеть, разделенная на подсети, состоит из отдельных локальных подсетей IAN и крупных подсетей WAN, которые соединяются маршрутизаторами

Цель разделения сети на подсети состоит в том, чтобы иметь достаточно подсетей для обеспечения взаимодействия со всеми адресами в сети (посредством соединений LAN и WAN), однако нужно избегать неоправданно большого их числа Кроме того, разделить сеть на подсети следует один раз и ие изменять этого разбиения, поскольку различным маршрутизаторам и компьютерам е сети уже будут заданы определенные 1Р-адресо. Все это необходимо учитывать, иначе патом вы рискуете обнаружить, что создано всего лишь шесп, подсетей, о ие двадцать, как требовалось.

Создание маски подсети

Требуется 30 подсетей. Текущий адрес сети - 10.0.0.0 - поддерживает только биты адреса сети (первый октет) и биты адресов узлов (три других оюета). Как же сформировать подсети? Для этого иридегся з;1брать некоторое количество бтггов из октетов, определяющих адреса узлов, и пустить их на подсети (вы не можете заимствовать биты нз октета адреса сети, поскольку изменится номер базовой сети).

Итак, для подсетей вы будете изымать биты из первого октета, который слу-Ж1гг для шдзначения ад1гесов узлов (второй ошег в адресе 10.О.О.О, слева направо). Это означает, что общее количество адресов узлов сократится (предоставляя биты подсетям, вы тем са.чым умсныпаете число доступных адресов узлов).

Забирая биты, вы сможете не только рассчитать дианазон IP-адресов каждой ]юдсетн (любая из 30 подсетей будет иметь свой диапазон IP-адресов), но н создать новую маску подсети для всей сети. При помощи этой новой маски маршрутизаторы и другие сетевые устройства получат информацию о том, что вы разделили сеть на подсети, и о том, какое количество логических подсетей у вас появилось,

Прежде всего следует определить, сколько битов потребуется для 30 подсетей. Так как каждый oirr в oirreTe можно выра31ггь в десятичной форме (например, первый бит низшего разряда в октете имеет десятичное представление 1, второй после него бит - 2 и т.д.), для 30 подсетей нужно складывать десятичные представления битов низших разрядов до тех пор, пока в сумме не получится 31. Почему 31, а не 30? Дело в том, что нельзя использовать подсеть О, которая возникает, когда берется первый бит низшего разряда. Следовательно, формула для вычисления

адресом. Интерфейс маршрутизатора, подключенный к локальной сети, является частью этой подсети. Для последоватачьного сосД1П1е1гая маршрутизаторов также нужна отдельная подсеть, поэтому одна нз создаваемых вами подсетей будет отведена этим 1штерфейсам {на обоих маршрутизаторах).

Теперь, когда вы определились с необходимым количеством подсетей, можно приступать к выделению битов для них. Первое, что нужно сделать, - это сформировать новую маску подсети, которая будет применяться для всей сети.

Когда вы рассчитаете количество подсетей, то можете обнаружить, что при переводе битов низших разрядов в десятичное представление и последующем суммировании этих представлений получается больше подсетей, чем нужно. Например, если требуется 26 подсетей, то придется сделать 30, потому что именно такова сумма десятичных представлений битов Это, конечно, ие значит, что вам обязательно пользоваться всеми созданными подсетями, вы можете работать только с 26 из них

Сетевой адрес 10.0.0.0 Двоичный эквивалент 00001010 00000000 00000000 00000000

Первый октет узла Двоичные значения в октете

128 64 32 16 S 4 г 1

Для создания 30 подсетей требуется 5 бит

11+2 + 4 + 616-1 30

Рис. W.9. Расчет требуемого количества подсетей

необходимого количества битов такова: сумма десятичных представлений изъятых битов низших разрядов Miniyc 1. Из рис. 10,9 видно, каким образом можно аабрать пять бит низших разрядов и получить 30 подсетей.

Определив, что для 30 подсетей требуется пять бит, вы можете сделать новую маску подсети для всей сети класса А. Пока на время забудем* о том, что мы из-расходова.1П1 биты низших разрядов на подсети.

Возьмем первые пять бит высших разрядов (128, 64, 32, 16 и 8) по порядку слева паправо. Сложим их: 128 + 64 + 32 + 16 + 8 = 248. Обычная маска подсети для сети класса А выглядит так: 255.0.0.0. Однако данная сеть была разделена на подсети (при помощи битов второго октета). Поэтому новая маска подсети пред-ставима следующим образом: 255.248.0,0.

Эта маска сообщает маршрутизаторам и другим сетевыл( устройствам, что сеть класса А разделена на 30 подсетей. Теперь, когда у вас есть маска подсети для всей сети (она будет служить маской подсети для интерфейсов маршрутизаторов и компьютеров сети независимо от того, в Kajcoil из подсетей расположен узел), нетрудно опредеЛ1ГГЬ диапазон 1Р-здресоБ, доступный для каждот! из 30 подсетей.

Расчет диапазона IP-адресов в подсети

Расчет днагш-юпа адресов в подсети несложен. Мы использова.ти пять первых бит высших разрядов н определили 1Ю.мср, который будет находиться во втором октете новой маски подсети рассматртшаемо!! сети. При noMouui этих же битов высших разрядов рассчитывается диапазон IP-адресов каждой подсети. Десятичные представления битов высших разрядов таковы: 128, 64, 32, 16 и 8.

Снача.1а берется наименьший нз битов высшггх разрядов, посредством которых создавалась новая маска подсети, - в данном случае 8. Этот номер становится величиной прироста, которая входит в расчет диапазонов IP-адресов применительно к каждой из 30 подсетей.

Например, первая пз 30 подсетей будет начинаться с IP-адреса 10.8.0.1. Номер 8 - начальная величина прироста второго ошета в адресе IP. Вспомним, что при построении подсетей брались биты из второго октета. Поэтому те адреса IP, десятичное представлише второго о1сгста которых меньше 8, не 1гспользук>тся. Чюбы рассчитать первый номер для следующей нодссш, прибавьте 8 кзначеш1ю второго окгета: получ1ггся 16. Следовательно, начальный а;фесдля второй подсети будет 10.16,0.1. Продолжая прибавлять 8 к значению второго октета, определите нача1ьные адреса для всех 30 подсетей.

Но каким образом при расчете начального адреса узла в трет ьем октете получился О, а в четвертом октете - 1? Диашмон возможных десятичных представлений любого октета располагается между О (все биты октета равны 0) и 255 (все биты oKTcia равны 1), поэтому третий о[стет первого адреса IP подсети может выражаться нулем. Почему же четвертый oicrer начинается с ед1шицы? Выше уже говорилось о том, что адрес узла связи не может состоять из октетов, включающих в себя только 1 или только 0. Если бы в четвертый октет входили лишь биты, равные О, то все октеты, определяющие адрес узла (третий и четвертый), содержали бы исключительно нулевые биты, а такой адрес зарезервирован для подсети, а не узла.

Чтобы рассчитать диапазон IP-адресов одной подсети, нужно определить все адреса, которые находятся между начальными адресами этой и следующей полсети. Например, первой подсет1[ будут принадлежать все адреса от 10.8.0.1 до 10.16.0.1 (за исключением последнего),

В табл. 10.5 представлены начальные и конечные адреса первых 10 noflcereii из тех 30. которые мы построили. При расчете диаиазонов оставшихся 20 подсетей просто добавляют величину прироста (8) ко второму октету (oicrery подсети).

Термин мшчнна прироста* не является устояншимся или распростраиенным в официальной документ Ш1 и. Автор книги нольчуетсй им лишь цл наглядного объяснения аринц1н1а расчетов.-Прим. miifVH. ред.

Таблица 10.5. Ди1 jHowep подсети

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Н

1 и.е и I 0.16,0.1 10.24 0.1 ,10.32 0.1 10.40.0.1 10.4S.0.1 10.56.0.1 10.64.0.1 10.72.0.1 10.80.0.1

ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМАТА 1Р-ЙДРЕСА ,167 . 10 подсетей из 30

10.15.255 254 10.23 255.254 10.31.255.254 10,39 255 254 10.47.255.254 10 55.255.254 10.63.255.254 10.71.255.254 10.79.255 254 10.87.255.254

Расчет доступных адресов узлов

Мы уже отмечали, как важно правильно определить число создаваемых подсетей IP. Но, помимо того, необходимо удостовериться, что доступных адресов узлов в каждой 1ГЗ подсетей хватит для назначения их всем компьютерам и другим сетевым устройствам, которые вы плашфуете разместить. Каждая подсеть представляет собой самостоятельную IP-сеть, и потом нельзя будет передать несколько адресов IP из одной подсети в другую, если обнаружится, что имеющегося количества недостаточно.

Число возможных в подсети адресов узлов легко рассчитать. В сети класса А изначально для адресов узлов свя.)и доступ ио 24 бита. На 30 подссгей из второт-о oitTCTa ваято пять 6irr. Это означает, что теперь для 1Р-адресов осталось 19 6i[t. Чтобы узнать, сколькими адресами узлов связи располагает подсеть, возведите число 2 в 19 сте[[епь, а затем вычпгге 2. В результате для подсети получтггся 524286 адресов IP. Очевидно, что сеть iciacca А поддерживает огромное количество адресов узлов связи, поэтому сигуация, когда их окажется недостаточно для всех сетевых устройств, практически нереальна. Однако при работе с сетями laiacca В и С число доступных адресов в каждой подсети придется тщательно просчитывать.

Почему конечный адрес каждой подсети завершается цифрами 254 ? Вспомните, что часть адреса IP, соответсгвуюшая адресу узла (в данном случае третий и четвертый октеты), не должна состоять только из единиц (го есть иметь десятичное представление 255). Поэтому в третьем октете допустимы только единицы (255). но четвертый октет в десятичной форме может иметь максимальное значение 254.

При делении сети на подсети количество адресов IP, доступных в качестве адресов узлов, уменьшается. Например, сеть класса А (без разбиения на полсети} поддерживает 16777214 узлов связи. Но при создании в ней 30 подсетей, в каждой из которых окажется 524286доступных адресов IP, получится 524286 x 30 = 15728580 адресов. Следовательно, при делении на подсети потерялось 1048634 адресов узлов.

Создание подсетей для сетей класса В и С

Процессы создац£Я подсете!! в сетях rciacca В rr С и в сети класса А аиалопргны. Расчеты выполняются так же, однако вы располаггаете меньшим количеством адресов узлов. Рассмотрим создание подсетей в сетях класса В и С более подробно.

Подсети ДЛЯ сетей класса В

Сети класса В, которые ие был1г разделены ira подсети, предоставляют два октета (16 бит) для адресов уалов. Таким образом, в сети класса В доступно 65534 адреса. Базовая маска подсета для сети класса В - 255.255,0.0.

Предположим, что на подсети требуется разделить сеть класса В с адресом 180.10,0.0. Для этого необходимо взять биты из третьего октета. Допустим, нужно uiecTb подсетей. На рис, 10.10 показано, как изымаются биты и создастся новая маска подсети - 255.255.224.0.

При расчете диапазона IP-адресов для каждой из шести подсетей Б0зьм1гге те биты высших ра.зрялов из третьего октета, которые были использованы прн создании новой маски подсети. Их сумма составит 32. Поэтому начальный адрес для первой подсети имеет вид 180.10.32.1 (адрес 180.10,32.0 зарезервирован для подсети и не может быть адресом узла связи). Чтобы определить начальный адрес второй подсети, добавьте 32 к третьему октету (64). Получите начальный адрес второй подсети - 180.10.64.1. В табл. 10.6 представлены диапазоны адресов для тести но.цсетей, на которые была разделена сеть класса В.

Таблица 10.6. Диапазоны IP-адресов для сети класса В

180.10.321 180.10.64.1 180.10.96.1 180.10.128.1 180.10 160.1 180.10.192.1

лнечныи адрес, 18С

18010.95.254 180.10.127.254 180 10.159.254 180.10.191 25 160.10.223 254

Базовап маска подсети 255.255.0.0 Сетевой адрес 180. f 0.0.0

16 8 4 2 1

Первый октет узла

Для создания 6 подсетей требуется 3 бита

1+2+4-1=6

Добавляем биты высших разрядов, чтобы создать новую маску подсети

128 + 64 + 32 = 224

Новая маска подсети 255.255.224.0

Рис. 10.10. Расчет мао:и подсети для сети класса В

Так как мы изъяли три бита при создании подсетей, для адресов узлов осталось 13 бит, поэтому для каждой из подсетей доступно 2* - 2 - 8190 адресов IP.

Подсети в сетях класса С

Разделить сеть класса С иа подсети немного сложнее, чем сети класса А и В. поскольку в ЭТО.Ч оучае разрешается забирать биты только из одного октета. Сети класса С невелики (254 IP-адреса), так что если построить много подсетей, то в каждой из них останется весьма небольшое количество адресов узлов.

PaccMOTpiu) пример формирования подсетей в сети ttfiacca С. Адрес сети -200.10.44.0. Для адресов узлов доступен только один октет (четвертый), н именно оттуда мы должны брать биты.

Разделим сеть класса С на две подсети. Д-Оя этого воспользуемся двумя первыми битами низших разрядов, которые в десятичной (JxjpMc составляют 1 и 2(1 + 2-1-- 2 подсети). Затем возьмем два первых 6irra высших раврядов (поскольку два 6irra низших разрядов пот1 ебоваггись для подсетей) и сделаем ]ювую маску подсети. Суммируя два первых бита высших разрядов, 128 и 64, получим 192, поэтому новая маска подсети будет выглядеть в десятичном представлении как 255.255.255.192.

На рис. 10,11 показано, какие де1ктвпя следует выиол1Н1Ть, чтобы получить новую маску подсети с помощью соответствующего количества битов высших разрядов четвертого октета.