Что такое подсети?

Сеть в общем случае рассматривается как совокупность нескольких сетей и называется составной сетью (internetwork или internet). Сети, входящие в составную сеть, называются подсетями (subnet) или просто сетями (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Архитектура составной сети

Подсети соединяются между собой маршрутизаторами. Компонентами составной сети могут являться как локальные, так и глобальные сети. Внутренняя структура каждой сети на рисунке не показана, так как она не имеет значения при рассмотрении сетевого протокола. Все узлы в пределах одной подсети взаимодействуют, используя единую для них технологию. Так, в составную сеть, показанную на рисунке, входит несколько сетей разных технологий: локальные сети Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI и глобальные сети frame relay, X.25, ISDN. Каждая из этих технологий достаточна для того, чтобы организовать взаимодействие всех узлов в своей подсети, но не способна построить информационную связь между произвольно выбранными узлами, принадлежащими разным подсетям, например между узлом А и узлом В на рис. 5.1. Следовательно, для организации взаимодействия между любой произвольной парой узлов этой «большой» составной сети требуются дополнительные средства.

Подсеть - способ получить отдельный IP адрес и локальное разбиение его так, чтобы он мог использоваться на нескольких связанных локальных сетях.

Помните, что отдельный IP адрес может использоваться только на одной сети.

Важно, что организация подсетей имеет локальную конфигурацию, она невидима для остального мира.

Почему организуются подсети?

Причины запоздалой организации подсетей относятся к ранним техническим требованиям IP, где лишь несколько сайтов находились в сетях класса A, которые предоставляли доступ миллионам компьютеров.

Введите организацию подсетей: адрес сети класса A может быть разбит на несколько (если не много) отдельных сетей. Управлять каждой отдельной сетью значительно проще.

Это позволяет устанавливать и управлять небольшими сетями - весьма возможно использовать различные технологии организации сетей.

Установление размеров подсети

Каждая сеть имеет два адреса, не используемых для сетевых интерфейсов (компьютеров) - сетевой номер сети и широковещательный адрес. Когда вы организуете подсеть, каждая из них требует собственный, уникальный IP адрес и широковещательный адрес, и они должны быть правильными внутри диапазона адресов сети, которую вы организуете.

Таким образом, разделение сети на две подсети приводит к тому, что образуются два адреса сети и два широковещательных адреса – увеличивается число "неиспользуемых" адресов интерфейсов; создание 4-х подсетей приведет к образованию 8-и неиспользуемых адресов интерфейсов и т.д.

Фактически, самая маленькая пригодная для использования подсеть состоит из 4 IP адресов:

. Два используются для интерфейсов - один для маршрутизатора в этой сети, другой для единственной машины в этой сети.

. Один адрес сети.

. Один широковещательный адрес.

Если у вас в сети один компьютер, то любые сетевые сообщения должны отправляться в другую сеть. Однако этот пример служит для того, чтобы показать зависимость количества подсетей и используемых адресов.

В принципе, вы можете разделить ваш сетевой номер на 2^n (где n на единицу меньше, чем число битов поля машины в вашем сетевом адресе), получаем одинаковые размеры подсетей (однако, вы можете делить подсети на подсети, и/или объединять их).

Перед тем как реализовывать сеть на базе протокола IP, сетевому администратору следует ответить на четыре важных вопроса.

Сколько подсетей необходимо организации сегодня?

Сколько подсетей может потребоваться организации в будущем?

Сколько хостов существует в наибольшей подсети организации сегодня?

Сколько хостов может понадобиться в наибольшей подсети организации в будущем?

Первым шагом в процессе планирования является определение максимального количества требуемых подсетей. Данное число округляется до ближайшей степени двойки. При выполнении этой оценки важно учесть возможное увеличение числа подсетей в будущем. На втором шаге проверяется факт существования достаточного количества адресов хостов в наибольшей подсети организации. И в заключение проверяется, что выделенный организации класс адресов предоставляет необходимое для определения подсетей количество бит.

Рассмотрим пример создания подсетей. Предположим, что организация получила сеть класса C 193.1.1.0, и ей необходимо сформировать шесть подсетей. Наибольшая подсеть должна поддерживать 25 хостов. На первом шаге определяется число битов, требуемых для определения необходимых шести подсетей. Поскольку найти число, при котором два в какой-либо степени равнялось шести, невозможно, то в данном примере администратор должен определить восемь подсетей (23 = 8), т. е. для выделения подсетей будут использованы три бита из выделенного адреса.

В данном примере организации выделен адрес класса С, с записью расширенного сетевого префикса как /24, а значит, полученный после выделения подсетей, расширенный сетевой префикс будет записан как /27 (24 + 3 = 27). Этот расширенный сетевой префикс имеет эквивалентное значение маски подсети 255.255.255.224 как показано в Таблице 1.

Таблица 1 - ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАСКИ ПОДСЕТИ В ОРГАНИЗАЦИИ
		Сетевой префикс			Байт для задания номеров хостов в данной сети
		Байты для задания номера сети			Биты для номеров подсетей	Биты для номеров хостов
Адрес	193.1.1.0	11000001.	00000001.	00000001.	000	00000
Маска подсети	255.255.255.224	11111111.	11111111.	11111111.	111	00000
Или эквивалентная запись
Адрес	193.1.1.0 /27	11000001.00000001.00000001.000				00000

Необходимо отметить, что расположение номера подсети сразу после сетевого префикса необязательно, - администратор может задавать биты в маске подсети независимо от остальной части адреса. В примере с адресом 193.1.1.0 /27 четвертый байт маски подсети вместо (111000002) может быть, например, задан равным (000111002). Однако на практике в большинстве случаев так не поступают.

Используемый 27-разрядный расширенный сетевой префикс оставляет 5 бит для задания номеров хостов в каждой из подсетей. Это означает, что в каждой подсети может быть определено до 32 (25 = 32) индивидуальных адресов хостов. Однако адреса, у которых все биты равны или нулю, или единице, являются зарезервированными, так что общее число адресов хостов в каждой подсети становится равным 30 (25 - 2 = 30).

Для определения какой-либо подсети, сетевой администратор помещает двоичное представление номера этой подсети (а в нашем случае для восьми подсетей это может быть число от 0 до 7) в битовое поле номера подсети. Например, для определения подсети #4 администратор просто помещает двоичное представление числа 4 (1002) в трехбитовое поле номера подсети. В Таблице 2 приведены все восемь возможных вариантов подсетей для рассматриваемого примера.

Таблица 2 - ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ПОДСЕТЕЙ
Точечно-десятичная нотация		Двоичное представление адреса
Базовая сеть	193.1.1.0 /24	11000001.00000001.00000001.00000000
Подсеть #0	193.1.1.0 /27	11000001.00000001.00000001.00000000
Подсеть #1	193.1.1.32 /27	11000001.00000001.00000001.00100000
Подсеть #2	193.1.1.64 /27	11000001.00000001.00000001.01000000
Подсеть #3	193.1.1.96 /27	11000001.00000001.00000001.01100000
Подсеть #4	193.1.1.128 /27	11000001.00000001.00000001.10000000
Подсеть #5	193.1.1.160 /27	11000001.00000001.00000001.10100000
Подсеть #6	193.1.1.192 /27	11000001.00000001.00000001.11000000
Подсеть #7	193.1.1.224 /27	11000001.00000001.00000001.11100000

Самый простой способ проверить, что все подсети корректно определены, - это проконтролировать кратность всех десятичных номеров подсетей номеру подсети #1. В данном примере все номера подсетей кратны 32.

В примере (Таблица 1) остается 5 бит для задания адресов хостов в каждой подсети. В результате каждая подсеть может содержать блок из 30 адресов хостов (25 - 2 = 30), которые нумеруются от 1 до 30. Для определения адреса хоста N в сети, администратор помещает двоичное представление числа N в поле номера хоста. Например, для определения адреса, который необходимо присвоить хосту #28 в подсети #2, администратор просто помещает двоичное представление 28 (11102) в пятибитовое поле подсети #2. В Таблице 3 приведены некоторые возможные комбинации номеров хостов в подсети #2.

Таблица 3 - ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ АДРЕСОВ ХОСТОВ В ПОДСЕТИ #2
	Точечно-десятичная нотация	Двоичное представление
Подсеть #2	193.1.1.64 /27	11000001.00000001.00000001.01000000
Хост #1	193.1.1.65 /27	11000001.00000001.00000001.01000001
Хост #2	193.1.1.66 /27	11000001.00000001.00000001.01000010
Хост #3	193.1.1.67 /27	11000001.00000001.00000001.01000011
...
Хост #28	193.1.1.92 /27	11000001.00000001.00000001.01011100
Хост #29	193.1.1.93 /27	11000001.00000001.00000001.01011101
Хост #30	193.1.1.94 /27	11000001.00000001.00000001.01011110
Широковещательный адрес для подсети #2
	193.1.1.95	11000001.00000001.00000001.01011111

Проверить корректность широковещательного адреса для определенной подсети можно с помощью следующего простого правила. Во всех случаях широковещательный адрес для подсети #N на единицу меньше базового адреса для подсети #(N+1). Например, широковещательный адрес для подсети #2 (193.1.1.95) на единицу меньше базового адреса подсети #3 (193.1.1.96).