Hur man beräknar subnätmask (definitiv guide till subnätning)

Ämnet vi tar upp idag är inte för alla, eftersom om vi tänker skapa en bra guide på nätverk är det viktigt att ha en artikel som förklarar hur man beräknar subnätmask, en teknik som kallas subnätning. Med det kan IT-administratörer utforma nätverks- och undernätstrukturen var som helst.

Innehållsindex

För att göra detta måste vi veta mycket väl vad en nätmask är, IP-klasserna och hur man omvandlar IP-adresser från decimal till binär, även om vi redan har en artikel som vi gjorde för ett tag sedan.

För närvarande kommer vi att fokusera på att beräkna nätmask på IPv4-adresser, eftersom IPv6 ännu inte är implementerat nog för att implementera det, kanske i en senare artikel kommer vi att göra det. Utan vidare, låt oss komma till uppgiften.

IPv4-adress och IP-protokoll

Låt oss börja i början, en decimal-numerisk uppsatt IP-adress som identifierar logiskt, unikt och oupprepbart och enligt en hierarki, ett nätverksgränssnitt. IPv4-adresser skapas med en 32-bitars adress (32 binära nollor) arrangerade i 4 oktetter (grupper om 8 bitar) separerade med punkter. För en mer bekväm representation använder vi alltid decimalnotation, det är direkt vad vi ser i värdarna och nätverksutrustningen.

IP-adressen tjänar adresseringssystemet enligt IP- eller Internetprotokollet. IP fungerar i nätverksskiktet i OSI-modellen och är ett icke-anslutningsorienterat protokoll, så att datautbyte kan göras utan föregående överenskommelse mellan mottagare och sändare. Detta innebär att datapaketet söker efter den snabbaste vägen i nätverket tills det når destinationen och hoppar från router till router.

Detta protokoll implementerades 1981, i det har ramen eller datapaketet en rubrik, kallad en IP-rubrik. I den lagras bland annat destinationens och ursprungs IP-adresser, så att routern vet vart paketen ska skickas i båda fallen. Men dessutom lagrar IP-adresser information om identifieringen av nätverket där de verkar och till och med dess storlek och skillnaden mellan olika nätverk. Detta görs tack vare nätmasken och nätverkets IP.

Representation och räckvidd

En IP-adress kommer då att ha denna nomenklatur:

Eftersom varje oktett har ett binärt antal på 8 nollor och sådana, genom att översätta detta till decimal notering kan vi skapa siffror från 0 till 255.

Vi kommer inte att förklara i den här artikeln hur du konverterar från decimal till binär och vice versa, du hittar det här:

Definitiv guide för hur man konverterar mellan numreringssystem

Då kan vi aldrig ha en IP-adress med siffror mindre än 0 eller högre än 255. När 255 nås kommer nästa nummer att vara 0 igen, och nästa oktett kommer att vara en siffran upp för att börja räkna. Det är precis som en minuts hand på en klocka.

Hur nätverk skapas

Vi vet vad en IP-adress är, hur den representeras och vad den är för, men vi måste känna till några speciella IP-adresser för att veta hur man beräknar subnätmask.

nätmask

Nätmasken är en IP-adress som definierar omfattningen eller omfattningen av ett nätverk. Med det kommer vi att kunna veta antalet undernät som vi kan skapa och antalet värdar (datorer) som vi kan ansluta till det.

Så nätmask har samma format som IP-adressen men skiljer sig alltid genom att ha oktetterna som avgränsar nätverksdelen fylld med en och värddelen fylld med nollor som denna:

Detta innebär att vi inte godtyckligt kan ge IP-adresser för att fylla ett nätverk med värdar, men vi måste respektera nätverksdelen och värddelen. Vi kommer alltid att arbeta med värddelen när vi beräknar nätverksdelen och tilldelar en IP till varje subnät.

Nätverkets IP-adress

Vi har också en IP-adress som ansvarar för att identifiera det nätverk som enheterna tillhör. Låt oss förstå att i varje nätverk eller subnät finns det en identifierande IP-adress som alla värdar måste ha gemensamt för att ange sitt medlemskap i den.

Denna adress kännetecknas av att den gemensamma nätverksdelen och värddelen alltid är 0, på detta sätt:

Vi kommer att kunna 0 octetterna för värddelen som nätverksmasken i föregående sektion har angett för oss. I det här fallet skulle det vara 2, medan de andra 2 skulle vara för nätverksdelen och vara en reserverad IP.

Sändningsadress

Sändningsadressen är precis motsatsen till nätverksadressen, i den ställer vi in ​​1 alla bitar på oktetterna som adressvärdar.

Med denna adress kan en router skicka ett meddelande till alla värdar som är anslutna till nätverket eller subnätet oavsett deras IP-adress. ARP-protokollet används för detta, till exempel för att tilldela adresser eller för att skicka statusmeddelanden. Så det är en annan reserverad IP.

Värdens IP-adress

Och slutligen har vi värdens IP-adress, där nätverksdelen alltid kommer att förbli invariant och det kommer att vara värddelen som kommer att ändras på varje värd. I det exempel vi tar är detta intervall:

Vi kunde då adressera 2 ¹⁶ -2 värdar, det vill säga 65.534 datorer som subtraherar de två adresserna för nätverk och sändning.

IP-klasser

Fram till nu har det varit enkelt, eller hur? Vi vet redan att vissa IP-adresser är reserverade för nätverk, sändning och mask, men vi har ännu inte sett IP-klasserna. effektivt adresserna är indelade i familjer eller klasser, för att skilja de syften för vilka de kommer att användas i båda fallen.

Med IP-klasser avgränsar vi värdet som detta kan ta på nätverksdelen, antalet nätverk som kan skapas med dem och antalet värdar som kan adresseras. Totalt har vi 5 IP-klasser definierade av IETF (Internet Engineering Task Force):

Kom ihåg att vi ännu inte pratar om att beräkna subnätmask utan om möjligheten att skapa nätverk. Det är då vi ser subnätverk och dess detaljer.

• Klass A Klass B Klass C Klass D Klass E

Fall A IP används för att skapa mycket stora nätverk, till exempel internetnätet och tilldelning av offentliga IP: er till våra routrar. Även om vi verkligen kan ha någon av de andra IP: erna i klass B eller C, till exempel har jag en av klass B. Allt kommer att bero på IP: er som ISP-leverantören har ingått, något som vi kommer att förklara precis nedan. I klass A har vi en klassidentifieringsbit, så vi kan bara adressera 128 nätverk och inte 256 som förväntat.

Det är mycket viktigt att veta att i denna klass finns ett IP-område reserverat för Loopback, från 127.0.0.0 till 127.255.255.255. Loopback används för att tilldela IP till värden själv, vårt team har internt en IP 127.0.0.1 eller "localhost" med vilken det kontrollerar att det kan skicka och ta emot paket. Så dessa adresser kommer vi inte att kunna använda dem i princip.

IP-adresser av klass B används för medelstora nätverk, till exempel i en stads intervall, med den här gången två oktetter för att skapa nätverk och ytterligare två för att adressera värdar. Klass B definieras med två nätverksbitar.

IP-adresser av klass C är de bäst kända, eftersom praktiskt taget alla användare med heminternet har en router som tilldelar en klass C-IP till sitt interna nätverk. Den är inriktad på små nätverk och lämnar en enda oktett för värdar och 3 för nätverk. Skapa en ipconfig till din dator och se till att din IP är klass C. I detta fall tas 3 nätverksbitar för att definiera klassen.

Klass D används för multicast-nätverk, där routrar skickar paket till alla anslutna värdar. Så all trafik som kommer in i ett sådant nätverk kommer att replikeras till alla värdar. Ej tillämpligt för nätverk.

Slutligen är klass E det sista återstående intervallet och används endast för nätverk för forskningsändamål.

Något ganska viktigt med detta ämne är att tilldelningen av IP-adresser i nätverk för närvarande uppfyller principen om (CIDR) klasslös interdomänruting eller klasslös interdomänruting. Detta innebär att IP: er tilldelas oavsett nätverkets storlek, så vi kan ha en offentlig IP av klass A, B eller C. Så vad är allt detta för? Tja, för att förstå hur undernät skapas korrekt.

Vad är subnät eller subnät

Vi kommer närmare beräkningen av subnetmask, öga, inte nätverk. Undernätstekniken består av att dela upp nätverken i olika mindre nätverk eller subnät. På detta sätt kan en dator eller nätverksadministratör dela upp det interna nätverket i en stor byggnad i mindre subnät.

Med detta kan vi tilldela olika funktioner, med olika routrar och till exempel implementera en Active Directory som bara påverkar ett subnät. Eller differentiera och isolera ett visst antal värdar från resten av nätverket i ett subnät. Det är oerhört användbart inom nätverksområdet, eftersom varje subnät fungerar oberoende av det andra.

Routerarbetet är också enklare med subnät, eftersom det eliminerar överbelastning i datautbytet. Och slutligen för administrationen är det mycket lättare att korrigera fel och utföra underhåll.

Vi kommer att göra det med IPv4-adressen, även om det också är möjligt att göra subnät med IPv6, med inte mindre än 128 bitar för att adressera värdar och nätverk.

Fördelar och nackdelar med undernätning

För denna teknik är det verkligen nödvändigt att vara mycket tydlig med IP-adresskoncept, klasser som finns och allt som vi har förklarat ovan. Till detta lägger vi till behovet av att veta hur man går från binär till decimal och vice versa, så om vi tänker göra processen manuellt kan det ta lång tid.

fördelar:

• Isolering i nätverkssegment Paketrutning i oberoende logiska nätverk Design av subnät för att passa klienten och flexibilitet Bättre administration och lokalisering av fel Större säkerhet genom att isolera känslig utrustning

nackdelar:

• Genom att dela IP: n genom klasser och humle slöser många IP-adresser Relativt tråkiga process om det görs för hand. Nätverksstrukturändringarna måste omberäknas från början. Om du inte förstår det, kan du stänga ämnet för nätverk

Subnätningsteknik: beräkna subnätmask och IP-adressering

Lyckligtvis behandlar subnätprocessen en serie enkla formler att komma ihåg och att tillämpa och vi har saker och ting tydliga. Så låt oss titta på det steg.

1. Antal undernät och snabb notation

Notationen som vi hittar ett subnätberäkningsproblem med kommer att vara följande:

Detta innebär att nätverkets IP är 129.11.0.0 med 16 bitar reserverade för nätverk (2 oktetter). Vi kommer aldrig att hitta en IP-klass B med en identifierare mindre än 16, som de andra klasserna, till exempel:

Men om vi kan hitta överlägsna identifierare tills vi når 31, det vill säga, skulle vi ta absolut alla återstående bitar utom den sista som skapar undernät. Den sista skulle inte tas eftersom det kommer att bli nödvändigt att lämna något för att adressera värdar, eller hur?

Att vara subnätmask:

På detta sätt tar vi 16 fasta bitar för nätverk, ytterligare två extra för subnät och resten för värdar. Detta innebär att kapaciteten hos värdar nu reduceras till 2 ¹⁴ -2 = 16382 till fördel för undernätskapacitet med möjlighet att göra 2 ² = 4.

Låt oss titta på det på ett generiskt sätt i en tabell:

2. Beräkna subnät och nätverksmask

Med hänsyn till den subnätgräns som vi har beroende på IP-klasserna kommer vi att presentera exemplet steg för steg för att se hur det skulle lösas.

I det tänker vi använda vår klass B IP 129.11.0.0 för att skapa 40 subnät i en stor byggnad. Kunde vi ha gjort det med en klass C? naturligtvis, och även med en klass A.

127.11.0.0/16 + 40 subnät

Som klass B skulle vi ha en nätmask:

Den andra frågan att lösa kommer att vara: Hur många bitar behöver jag för att skapa 40 subnät (C) i det här nätverket? Vi vet detta genom att gå från decimal till binär:

Vi behöver 6 extra bitar för att skapa de 40 subnäten, så subnetmask skulle vara:

3. Beräkna antalet värdar per subnät och nätverkshopp

Nu är det dags att veta antalet datorer som vi kan adressera i varje subnät. Vi har redan sett att behovet av 6 bitar för subnät minskar utrymmet för värdar. Vi har bara 10 bitar kvar för dem m = 10 där vi måste ladda ner nätverkets IP och sända IP.

Vad händer om varje subnät skulle ha 2000 värdar, vad skulle vi göra? Tja, uppenbarligen ladda upp till en klass A IP för att få fler bitar från värdar.

Nu är det dags att beräkna nätverkshoppet, det här är vad som är avsett att tilldela ett nummer till IP för varje subnät som skapas med respekt för bitarna för värdar och bitarna för subnätet. Vi måste helt enkelt subtrahera det subnätvärde som erhålls i masken från oktetets maximala värde, det vill säga:

Vi behöver dessa hopp om varje subnät fylls med sin maximala värdkapacitet, så vi måste respektera dessa hopp för att säkerställa skalbarheten i nätverket. På detta sätt kommer vi att undvika att behöva omstrukturera om det ökar med framtiden.

4. Vi behöver bara tilldela IP till våra subnät

Med allt vi har beräknat tidigare har vi redan allt klart för att skapa våra subnät, låt oss se de första 5 som de skulle vara. Vi skulle fortsätta att subnät 40, och vi skulle fortfarande ha gott om utrymme för att komma till 64 subnät med de 6 bitarna.

För att tillämpa subnät-IP måste vi ta hänsyn till att de 10 värdbitarna måste vara 0 och att det beräknade subnäthoppet är 4 i 4. Därför har vi dessa hopp i den tredje oktetten och därför är den sista oktetten 0, hur bra nätverk IP det är. Vi kan fylla hela denna kolumn direkt.

Den första värd-IP-en beräknas helt enkelt genom att lägga till 1 till subnät-IP, detta har inga hemligheter. Vi kan fylla hela denna kolumn direkt.

Det mest naturliga är nu att placera sändnings-IP, eftersom det bara handlar om att subtrahera 1 från nästa subnät-IP. Till exempel är den tidigare IP: n av 127.11.4.0 127.11.3.255 så vi fortsätter med dem alla. När den första kolumnen har fyllts i är det enkelt att ta ut den här.

Slutligen kommer vi att beräkna den sista värdens IP genom att subtrahera 1 från den sända IP. Denna kolumn kommer att fyllas i den sista på ett enkelt sätt om vi redan har sändningsadresserna.

Slutsatser om subnätning

Processen för att beräkna subnätmask är ganska enkel om vi är tydliga med begreppen subnät, IP-nätverk, nätmask och subnät och sändningsadressen. Dessutom kan vi med några mycket enkla formler enkelt beräkna kapaciteten för subnät för en IP, oavsett klass, och värdkapaciteten beroende på de nätverk vi behöver.

Självklart om vi gör detta för hand och vi inte har mycket övning att göra decimaler till binära konverteringar kan det ta lite längre tid, särskilt om vi studerar detta för en karriärnätverk eller yrkesutbildning.

Samma procedur kommer att utföras med klass A och C IP exakt som exemplet med klass B. Vi måste bara ta hänsyn till intervallet adresser som ska tas och deras identifierare, resten är praktiskt taget automatiskt.

Och om de istället för att ge oss IP och klass , de helt enkelt ger oss antalet subnät och antal värdar, är vi de som bestämmer klassen, gör motsvarande omvandlingar till binär och använder formlerna för att inte komma till kort i prognoserna.

Utan vidare lämnar vi dig några intressanta länkar som täcker andra nätverkskoncept mer detaljerat:

Hur såg din kropp ut med vår handledning om hur du beräknar subnätmask ? Vi hoppas att allt är klart, annars har du kommentarrutan för att ställa frågor eller om du ser någon typfel.