101011000 00011111 11100110 11011010.

Примечание. Следует помнить, если число бит для представления октета IP-адреса меньше 8, надо добавить необходимое число нулей слева.

Идентификаторы сети и узла. Маршрутизаторы, переправляющие пакеты данных между TCP/IP-сетями считывают из IP-пакета только адрес сети, в которой находится узел – приемник пакета, а затем на основе своих таблиц маршрутизации определяют, каким образом доставить пакет в сеть, в которой расположен адресат. Точное местоположение узла определяется только после доставки пакета в нужный сегмент сети.

Такой механизм маршрутизации возможен благодаря делению IP-адреса на два компонента:

• идентификатор сети(network ID) – первая часть IP-адреса, представляющая конкретную сеть в более крупной TCP/IP-сети;

• идентификатор узла(host ID) – вторая часть IP-адреса, определяющая узел TCP/IP.

На Рис. 1 .47 показано разбиение IP-адреса 131.107.16.200 на идентификатор сети (первые два октета – 131.107) и узла (последние два октета – 16.200).

Рис. 1.47. Пример разбиения IP-адреса 131.107.16.200

Идентификаторы сетям и узлам назначаются по следующим правилам:

• нельзя присваивать всем битам идентификаторов сети и узла значение 1, так как такие адреса считаются широковещательными(на втором уровне OSI они используются для определения MAC-адреса, на третьем – для определения IP-адреса);

• нельзя присваивать всем битам идентификаторов сети и узла значение 0, так как такие адреса интерпретируются как «только эта сеть»;

• идентификатор узла должен быть уникален только в пределах локальной сети.

Классы IP-адресов. Класс IP-адреса определяется по значениюпервогооктета и показывает, какие из 32 битов представляют идентификатор сети по умолчанию. Класс IP-адреса также определяет максимально возможное количество узлов в сети.

Определено пять классов адресов, из которых для адресации TCP/IP-узлов используются только три: классы А, В и С. Классы IP-адресов TCP/IP-узлов представлены в Таблица 1 .4, где октеты IP-адреса обозначаются как W, X, Y, Z.

Таблица 1.4. Классы IP-адресов TCP/IP-узлов

Класс	Значение W	Значения первых битов	Идентификатор сети	Идентификатор узла	Кол-во сетей в классе	Кол-во узлов в сети (по умолчанию)
А	1-126	0	W	X.Y.Z	126	16777214
В	128-191	10	W.X	Y.Z	16384	65534
С	192-223	110	W.X.Y	Z	2097152	254

Различие между адресами классов А, В, С показано на Рис. 1 .48.

Рис. 1.48. Классы IP-адресов

Определение максимального количества узлов в сети. Зная сетевой адрес, определить максимальное число узлов в сети просто: надо возвести 2 в степень, равную количеству битов в идентификаторе узла и вычесть 2. Например, в сетевом адресе 192.168.0.0 сети класса С под идентификатор узла отведено 8 бит, поэтому возможное максимальное число узлов 2⁸– 2 = 254.

Маска подсети. Сеть, являющаяся частью другой сети называется подсетью.Подсетьюназывается логическая сеть, определяемая маской подсети. В терминологии сетей TCP/IP маской подсети или маской сети называется битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая – к адресу самого узла в этой сети. Это 32-битный адрес, представляющий собой последовательность битов со значением 1, который используется для выделения или маскировки идентификатора сети адреса назначения пакета и отделения идентификаторов сети и узла.

Каждому узлу сети TCP/IP нужна маска подсети (если сеть состоит из одной подсети) или маска по умолчанию (в случае разбиения сети на подсети). Маска подсети определяет, в какой сети находится приемник пакета – локальной или внешней.

Для узла сети класса С маска подсети по умолчанию 255.255.255.0. Например, для узла этой сети с IP-адресом 192.168.1.15 IP-адрес для самой сети запишется как 192.168.1.0, IP-адрес для широковещательных запросов (т.е. всем узлам сети) – 192.168.1.255.

Пусть TCP/IP-узел сети класса В (маска подсети по умолчанию 255.255.0.0) с адресом 172.20.16.200 отправляет пакет по адресу 172.21.17.201. Порядок, по которому TCP/IP определяет в одной или разных подсетях находятся «получатель» и «отправитель», следующий (Рис. 1 .49):

1. Выполняется побитовая операция «И» по отношению к локальному адресу отправителя и маске подсети. Эта операция даст 0 во всех битах кроме тех, в которых в обоих операндах стоят 1.

2. Выполняется побитовая операция «И» по отношению к локальному адресу получателя и маске подсети. Эта операция даст 0 во всех битах кроме тех, в которых в обоих операндах стоят 1.

3. Сравниваются результаты этих операций. Если они совпадают, то «получатель» и «отправитель» находятся в одной подсети, если нет, то в разных подсетях.

Рис. 1.49. Порядок определения в одной или разных подсетях находятся «получатель» и «отправитель»

Длина префикса сети в маске подсети. Количество битов идентификатора сети указывается в видепрефиксасети (). Например, IP-адрес, записанный как 131.107.16.200/16, означает, что маска подсети 16-ти битная (255.255.0.0) и класс сети В.

Таблица 1.5. Маски подсети

Класс сети	Маска подсети по умолчанию в двоичном виде	Префикс сети и десятичный эквивалент
А	11111111 00000000 00000000 00000000	/8 = 255.0.0.0
В	11111111 11111111 00000000 00000000	/16 = 255.255.0.0
С	11111111 11111111 11111111 00000000	/24 = 255.255.255.0

Разбиение сети на логические подсети. Разбиение на подсети – это логическое разделение адресного пространства. Для этого в маске подсети увеличивается количество битов, отвечающее за идентификатор сети, при этом идентификатор узла укорачивается, и создается новое адресное пространство для идентификатора подсети. Такое расширение позволяет создавать многие подсети в адресном пространстве сети.

Маска подсети 25-битная.Если добавить еще один бит к маске подсети типа С, то в него можно записать 0 или 1 (Рис. 1 .50).

Рис. 1.50. Разбитое на подсети адресное пространство класса С

Если в последнем бите маски будет прописан 0, то адрес этой подсети 192.168.1.0/25. Число компьютеров, подключенных к подсети 2⁷-2=126. Адрес 127 имеют широковещательные запросы.

Если в последнем бите маски будет прописана 1, то адрес этой подсети 192.168.1.128/25. Число компьютеров, подключенных к подсети 2⁷-2=126. Адрес 255 имеют широковещательные запросы.

Разбитое на подсети адресное пространство сети класса С представлено на Рис. 1 .51. Для связи между подсетями установлен маршрутизатор.

Рис. 1.51. Разбитое на подсети адресное пространство сети класса С

Преимущество использования масок очевидно:

во-первых, адресовать целиком отдельные сети внутри составной сети, что необходимо для обеспечения маршрутизации,

во-вторых – присваивать узлам номера внутри одной сети независимо от других сетей. Естественно, что компьютеры, входящие в одну и ту же сеть должны иметь IP-адреса с одинаковым номером сети.

Рис. Подсети классов С и B, соединенные маршрутизатором

Преимущества разбиения на подсети.К преимуществам разбиения на подсети относится:

• обеспечение соответствия физической и логической топологии сети;

• ограничение сетевого трафика;

• более высокий уровень защиты;

• упрощение администрирования.

Пример.Интернет-провайдер выделил организации IP-адрес 208.147.66.0 класса С (255.255.255.0). Нужно спроектировать сеть, состоящую из 200 компьютеров, которые находятся в четырех зданиях по 50 штук.

Решение. Так как компьютеры находятся в разных зданиях, они не могут обмениваться данными по локальной сети. Если расширить маску подсети на 2 бита, т.е. заимствовать эти биты у идентификаторов узлов, то сеть разобьется на четыре логические подсети с IP-адресами как на Рис. 1 .52, к каждой максимально можно будет подключить 2⁶-2 = 62 компьютера, а для связи установить маршрутизатор.

Рис. 1.52. Разбиение на подсети в соответствии с физической топологией