Маски подсетей

Подсеть (subnet) — это физический сегмент TCP/IP сети, в котором используются IP-адреса с общим идентификатором сети Как прави­ло, организации получают идентификатор сети от Информационого Центра Интернета (Internet Network Information Center, InterNIC)

Не хватает адресов?

Все же 4-х октетная структура имеет серьезные ограничения. Каждый раз, когда какой-то ор­ганизации назначается адрес класса А, с ним уходит около 17 млн. адресов хостов. Если на­значить все 126 адресов класса А, то свыше 33 млрд. из наличных 4,7 млрд. адресов ока­жутся занятыми, При этом не важно, используются ли выделенные адреса или нет, все они назна­чены конкретной сети и повторно использоваться не могут.

Самая большая проблема, однако, связана с классом С. Тому есть две причины. Во-первых, этих адресов меньше всего (имеется лишь около 30 млн. адресов узлов). Во-вторых, эти ад­реса самые популярные, потому что удовлетворяют размерам большинства локальных сетей. Каждый раз , когда сетевому сегменту выдается адрес класса С, с ним уходят 254 возможных адресов узлов. Вспомним, что для каждой отдельной сети нужен новый номер. Поэтому люди, у которых три сегмента и всего 60 узлов, тратят впустую более 700 возможных адресов рабочих станций (3 сегмента *254 адреса узлов = 762 адреса - 60 активных узлов = 702 неза­действованных адреса). Понятно, что при таких темпах наличные хост-номера скоро закон­чатся.

Однако, наличие классов сетей позволяет маршрутизаторам легко работать с большими се­тями без ущерба для производительности. Для решения же проблемы адресов разработана новая версия протокола IP , но до того момента, как новый протокол будет готов для приме­нения на коммерчески доступном оборудовании, пройдет еще несколько лет.

Есть, впрочем, и другие способы более полного использования сетевых номеров . Вспомним, что 32-разрядный адрес делится на четыре логических восьмиразрядных октета. Ничто не мешает заменить эту структуру. Двоичные значения самого адреса изменить конечно, нельзя, но можно изменить способ, которым программное обеспечение интерпретирует его. Это де­лается при помощи маски подсетей.

Рассмотрим, например, адрес хоста 192.123.004.010. Это адрес класса С, в котором первые 24 бита обозначают номер сети (3 бита - идентификатор класса, 21 бит - для адресации). Осталь­ные 8 битов обозначают хост. Можно установить сетевую маску так, чтобы первые 30 битов обозначали сеть, а остальные два - хост.

Поскольку первые 24 бита адреса класса С обозначают организацию, остальные 8 битов можно использовать так, как нужно для данной организации. Можно использовать их для обозначения хост-машин, но можно назначить некоторые из оставшихся восьми битов подсе­тям. По сути дела, сетевая часть адреса получает еще одно поле, а диапазон номеров хостов сокращается.

Следует, однако помнить, что устройства в сети не выполняют эту логическую разбивку ав­томатически. Основываясь на идентификаторе класса С в начале адреса, они продолжают считать, что последние 8 битов адреса обозначают хост. Поэтому о принятой маске нужно со­общить всем устройствам в сегменте сети.

В маске подсети используется очень простой алгоритм. Если бит маски установлен в 1, это часть номера сети. Если бит маски установлен в 0, это часть номера хоста. Следовательно, маска подсети для приведенного выше примера имеет вид 11111111 11111111 11111111 10000000.

Стандартные маски подсетей для различных классов адресов сетей:

Класс Маска подсети

А 11111111 00000000 00000000 00000000

Б 11111111 11111111 00000000 00000000

С 11111111 11111111 11111111 00000000

Маска подсети узла должна применяться при обработке адреса маршрутизаторами. Если ра­нее маршрутизатор просто проверял, не совпадает адрес сети получателя с адресом какой-либо непосредственно подключенной к маршрутизатору сети, то теперь он должен использо­вать маску подсети, чтобы выделить адрес сети получателя. При этом выполняется побитовая операция. И для маски подсети и IP-адреса. Если полученный в результате адрес не совпа­дает с адресом подсети, пакет направляется на другой маршрутизатор, который проводит ана­логичные операции.

Чтобы маска подсети работала, ее должны поддерживать все устройства данной подсети. Не­которые старые клиентские программы TCP/IP систему масок подсетей не поддерживают, по­этому следует проверять этот момент.

РЕЗЮМЕ

Подсеть — это физический сегмент TCP/IP сети, в котором используют­ся IP-адреса с одним идентификатором сети. Механизм назначения IP-адресов для подсетей называется делением на подсети. Количество бит, отводимых для маски подсети, определяет максимальное число подсетей и узлов в них.

Расчет масок подсетей

Есть несколько разновидностей масок подсети, и реализация той или другой зависит от желаемой схемы сегментации адреса. Простейшая форма маски подсети применяет технологию маскирования подсети маской постоянной длины (Constant-Length Subnet Masking, CLSM). При этом каждая подсеть включает одно и то же количество станций и представляет собой простое разделение адресного пространства за счет организации нескольких равных сегментов. Другая разновидность — технология маскирования подсети маской переменной длины (Variable-Length Subnet Masking, VLSM). Она позволяет разделить адрес на несколько подсетей, каждая из которых необязательно равна по размеру другим.

Когда приходит время разрабатывать схему маскирования подсетей, то, в случае, если все сегменты должны поддерживать примерно равное количе­ство устройств с поправкой 20% в ту или иную сторону, разумнее всего применять схему маскирования маской постоянной длины (CLSM). Но если на один или два сегмента приходится большое количество пользователей, а на другие сегменты — намного меньшее, то более эффективное распределе­ние адресного пространства сможет обеспечить технология маскирования подсети маской переменной длины (VLSM). (В данном случае схему маски­рования маской постоянной длины можно применять только для больших сегментов, что привело бы к растрачиванию множества адресов на сегментах с меньшим заполнением.) В схеме адресации VLSM различные подсети мо­гут иметь различные сетевые префиксы, отражающие их схемы и емкости. Несомненно, двоичная природа организации подсетей означает, что все они должны приспосабливаться к тем же видам структур, что характерны и для CLSM. В адресации VLSM отдельные адресные пространства подсетей высокого уровня могут быть разделены на еще более мелкие подпространства, если в том есть необходимость.

Расчет суперсетей

Суперсети "захватывают" разряды из сетевой части IP-адреса, "одалживая" их в хостовой части IP-адреса. Кроме всего прочего, суперсети позволяют различным сетевым IP-адресам объединяться и действовать совместно, как если бы они представляли собой единую логическую сеть. В результате за­метно повышается эффективность сообщений внутри локальной сети, т. к. исчезает необходимость внутренней маршрутизации. В некоторых случаях это также делает возможным адресацию к суперсети большего количество хостов, чем при сочетании множества адресов и вот почему:

Сочетание восьми адресов класса С захватывает три разряда из сетевой части адреса и добавляет их в хостовую часть адреса. Таким образом, вместо поддержки восьми разрядов в части ведущего адреса суперсеть поддерживает 11 разрядов (8 + 3) для ведущих адресов. В результате маска подсети принимает форму 255.255.248.0 (вместо 255.255.255.0 по умолчанию).