11.7.2 Минимизация неиспользуемых адресов iPv4 узлов и максимизация подсетей

Чтобы свести к минимуму число неиспользуемых адресов IPv4 узлов и максимизировать количество доступных подсетей, при планировании подсетей необходимо учитывать два фактора: количество адресов узлов, необходимых для каждой сети, и количество необходимых отдельных подсетей.

В таблице на рисунке показаны особенности разделения на подсети с префиксом /24. Обратите внимание, на обратную зависимость между числом подсетей и числом узлов. Чем больше бит заимствовано для создания подсетей, тем меньше доступно бит в узловой части. Если требуется больше узлов, значит, нужно больше бит в узловой части, что приводит к уменьшению количества подсетей.

Количество адресов узлов, необходимых в самой крупной подсети, определяет, сколько бит нужно оставить в узловой части адреса. Как вы помните, два адреса использовать нельзя, поэтому фактически количество доступных адресов рассчитывается как 2^n-2.

Разделение сети на подсети с префиксом /24

Длина префикса	Маска подсети	Маска подсети в двоичном формате (n = сеть; h = узел)	# Количество подсетей	# Хостов в каждой подсети
/25	255.255.255.128	nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nhhhhhhh 11111111.11111111.11111111.10000000	2	126
/26	255.255.255.192	nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnhhhhhh 11111111.11111111.11111111.11000000	4	62
/27	255.255.255.224	nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnhhhhh 11111111.11111111.11111111.11100000	8	30
/28	255.255.255.240	nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnhhhh 11111111.11111111.11111111.11110000	16	14
/29	255.255.255.248	nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnhhh 11111111.11111111.11111111.11111000	32	6
/30	255.255.255.252	nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnhh 11111111.11111111.11111111.11111100	64	2

Сетевые администраторы должны разработать схему сетевой адресации, чтобы обеспечить максимальное количество узлов в каждой сети и количество подсетей. Схема адресации должна предусматривать расширение как количества адресов узлов в каждой подсети, так и общего количества подсетей.

11.7.3 Пример: Эффективное разделение на подсети iPv4

В этом примере штаб-квартира оператора связи выделила адрес частной сети 172.16.0.0/22 (10 бит в узловой части) для филиала. Как показано на рисунке, в результате мы получаем 1022 адресов узлов.

Примечание: 172.16.0.0/22 является частью частного адресного пространства IPv4. Мы используем этот адрес вместо фактического публичного IPv4 адреса.

На рисунке показано количество узлов, предоставляемых при использовании сети 172.16.0.0/22. Сетевая часть адреса в двоичном формате: 10101100.00010100.000000. Часть хоста в двоичном формате: 00.00000000. Часть хоста состоит из 10 битов хоста, поэтому 2 в степени 10 - 2 = 1 022 хоста.

Сетевой адрес

Штаб-квартира компании имеет DMZ и четыре филиала, каждый из которых нуждается в собственном публичном адресном пространстве IPv4. Штаб-квартира компании должна наилучшим образом использовать ограниченное адресное пространство IPv4.

Топология, показанная на рисунке, состоит из пяти сайтов: корпоративного офиса и четырех филиалов. Каждый сайт требует подключения к Интернету и, следовательно, пять подключений к Интернету. Это означает, что организация требует 10 подсетей с публичного адреса 172.16.0.0/22 компании. Самая большая подсеть должна содержать 40 узлов.

Схема представляет собой топологию корпоративной сети с пятью филиалами. В середине находится облако интернет-провайдера. К облаку подключены пять филиалов, каждый из которых содержит маршрутизатор, несколько серверов и общедоступные требования к адресации IPv4. К ним относятся: штаб-квартира компании с 40 адресами; филиал 1 с 25 адресами; филиал 2 с 30 адресами; филиал 3 с 10 адресами; и филиал 4 с 15 адресами.

Корпоративная топология с пятью филиалами

Сетевой адрес 172.16.0.0/22 имеет 10 бит в узловой части, как показано на рисунке. Поскольку самой крупной подсети требуется 40 узлов, для обеспечения их адресации требуется не менее 6 бит в узловой части. Это число определяется по следующей формуле: 2⁶ - 2 = 62 узла.

Схема подсети

По формуле определения количества подсетей получаем 16 подсетей: 2⁴ = 16. Поскольку в нашем примере сетевой инфраструктуры требуются 10 подсетей, это соответствует нашим требованиям и обеспечивает некоторый запас для роста в будущем.

Таким образом, первые 4 бита в узловой части можно использовать для создания подсетей. Это означает, что будут заимствованы два бита из 3-го октета и два бита из 4-го октета. Если заимствовать 4 бита, новая длина префикса будет /26 с маской подсети 255.255.255.192.

Как показано на рисунке, подсети можно назначить сегментам локальной сети (LAN) и соединениям между маршрутизаторами.

Назначения подсети для каждого филиала и поставщика услуг Интернета