5. Подсети

Хотя возможно присвоить каждому сегменту ЛВС собственный сетевой номер, использовать все имею­щиеся в сети IP-адреса было бы нереально. Например, чтобы использовать все 16 миллионов IP-адресов, воз­можных в сети класса А, пришлось бы поместить все эти адреса в один сегмент ЛВС. Даже если бы созда­ние такой сети было физически возможным, то один только объем сетевого трафика в ней сделал бы эту сеть неработоспособной. Даже в сетях класса С, по­зволяющих иметь 254 хоста, неразумно помещать все их в один сегмент. Чтобы обойти требование "один сегмент — один сетевой номер", правила назначения IP-адресов допускают объединение хостов в подсети.

Предположим для примера, что сети пред­приятия выделен сетевой адрес класса В 134.234.0.0. В сети этого класса возможно наличие 65 534 хостов с различными номерами, и этого более чем достаточ­но для присвоения уникального IP-адреса каждому из них. Предположим, однако, что ЛВС состоит из трех сегментов, соединенных через маршрути­затор. И хотя ЛВС при­своен всего один адрес класса В, изме­нение конфигурации сети с целью подключения всех хостов к одному сегменту — вариант неприемлемый.

Проблему можно разрешить, создав подсети внутри сетевого адреса 134.234.0.0и присвоив каждому сег­менту ЛВС различные номера подсетей.

Конечно, использование подсетей необязательно. Можно просто назначить для каждой физической сети свой сетевой номер, например, номер класса C. Однако такое решение имеет два недостатка. Первый, и менее существенный, заключается в пустой трате сетевых номеров. Более серьезный недостаток состоит в том, что если организация имеет несколько сетевых номеров, то машины вне ее должны поддерживать записи о маршрутах доступа к каждой из этих IP-сетей. Таким образом, структура IP-сети организации становится видимой для всех. При каких-либо изменениях в IP-сети информация о них должна быть учтена в каждой из машин, поддерживающих маршруты доступа к данной IP-сети. Подсети позволяют избежать этих недостатков. Предприятие связи должно получить один сетевой номер, например, номер класса B. Стандарты TCP/IP определяют структуру IP-адресов. Для IP-адресов класса B первые два октета являются номером сети. Оставшаяся часть IP-адреса может использоваться как угодно. Например, можно решить, что третий октет будет определять номер подсети, а четвертый октет — номер узла в ней. Следует описать конфигурацию подсетей в файлах, определяющих маршрутизацию IP-пакетов. Это описание является локальным для предприятия и не видно вне её. Все машины вне предприятия видят одну большую IP-сеть. Следовательно, они должны поддерживать только маршруты доступа к шлюзам, соединяющим IP-сеть с остальным миром. Изменения, происходящие в IP-сети организации, не видны из вне. Можно легко добавить новую подсеть, новый шлюз и т.п.

6. Маски подсетей

Для того чтобы создать подсеть, нужно разделить ис­пользуемое по умолчанию число разрядов в IP-адресе, выделенных для обозначения номера хоста, на два поля: поле номера подсети и поле нового, меньшего номера хоста. Получившийся в результате IP-адрес содержит номер сети, номер под­сети и номер хоста.

Чтобы указать, как именно разделяются разряды, выделенные по умолчанию для номера хоста, нужно использовать маску подсети. Маска — 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 и сколько — для обозначения ново­го (меньшего) номера хоста.

Каждый класс адресов (А, В и С) имеет свою маску подсети, используемую по умолчанию. В такой маске разряды во всех позициях, которые используются в IP-адресе для задания номера сети, заполняются единицами. Разряды, используемые для задания номера хоста, заполняются нолями (табл. 2.8).

Таблица 2.8. Маски подсетей, используемые по умолчанию

Класс	Десятичное представление	Двоичное представление
А	255.0.0.0	11111111.00000000.00000000.00000000
B	255.255.0.0	11111111.11111111.00000000.00000000
C	255.255.255.0	11111111.11111111. 11111111.00000000

Если все 8 разрядов последнего октета подсети клас­са С заполнены нолями, 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 для данного класса адресов. Номер подсети можно задать, указав те разряды в номере хоста в IP-адресе, которые будут использоваться для обозначения номера подсети. Для этого разряды в соответствующих позициях маски заполняются единицами. При этом нужно использовать старшие разряды используемого по умолчанию номера хоста. Значения в остающихся разрядах маски подсети оставляются равными нолю; это означает, что оставшиеся разряда в номере хоста в IP-адресе должны использоваться как новый (меньший) номер хоста.

Для того чтобы вычислить количество возможных хостов введем обозначения:

n— количество старших разрядов в номере хоста, выделенных для номера подсети;

m— количество младших разрядов в номере хоста, выделенных для номера хоста. Тогда:

Число подсетей= 2ⁿ – 2

Число хостов в одной подсети= 2^m –2

Общее количество хостов в сети =число подсетейхчисло хостов в одной подсети

Следует вычитать число 2, потому что существуют зарезервированные значения IP-адреса (0 и 255) и для подсетей не допускаются номера, в которых были бы только 0 и 1 (согласно RFC 950⁵).

В табл. 2.9 приведены возможные значения для октета маски подсети для последнего октета в сети класса С.

Таблица 2.9. Возможные значения последнего октета в сети класса С.

Октет	Двоичное представление	Число подсетей	Число хостов в одной подсети	Общее число хостов в сети
0	00000000	0	254	254
128	10000000	0	—	—
192	11000000	2	62	124
224	11100000	6	30	180
240	11110000	14	14	196
248	11111000	30	6	180
252	11111100	62	2	124
254	11111110	126	—	—
255	11111111	254	—	—

Аналогично рассчитываются значения масок подсети для сетей класса А и В, при этом учитывается, что в сети класса В под адрес хоста отводится 2 октета (первый октет обычноиспользуется как номер подсети, второй как номер хоста), а в сети класса А 3 октета.

С помощью маски подсети можно назначать хостам IP-адреса и создавать подсети, указывая различные значения номеров подсети в IP-адресах различных хостов.

Сети класса C удобно использовать для локальных сетей на предприятиях связи с небольшим числом компьютеров (до 126) и функционально единых, например одно отделение связи. Сети класса B удобно использовать на предприятиях связи среднего размера, которые логично делятся на 2 уровня. Например, на узле связи имеется 3 отдела: технологический, административный и бухгалтерия. Тогда третий октет будет обозначать номер отдела, а четвертый номер хоста внутри отдела. Сети класса A удобно использовать в крупных узлах связи, которые можно логически разделить на три уровня. Тогда второй октет мог бы обозначать, например, номер здания, второй октет — номер отдела в здании, а третий — номер хоста в отделе.