Распределение IP-сети на подсети
На практике может возникнуть необходимость в разделении существующей IP-сети на подсети. На просторах глобальной сети можно найти достаточно большое число различных IP-калькуляторов, которые помогут с решениями подобных задач. Самостоятельное решение задач занимает достаточно много времени, но позволяет выполнить их более точно, исходя из задания или существующей потребности. Попробуем в данной статье рассмотреть алгоритм разделения заданной сети на подсети путем построения IP-дерева.
Определение параметров сети по известному IP-адресу узла и префиксу описано в статье
Пример. Пусть дана сеть 10.0.0.0. Необходимо разбить данную сеть на подсети. В каждой подсети планируется использовать следующее количество узлов:
Необходимо понимать, что в данном случае такие понятия как сеть и подсеть идентичны. То есть IP-подсеть обладает всеми параметрами сети и ее можно также рассматривать как отдельную сеть.
Переведем заданный номер сети в двоичный код и определимся с номерами бит. Предлагаю нумеровать биты в IP-адресе справа налево, чтобы работать с меньшими цифрами (Можно нумеровать и слева направо, ошибки не будет).
Для решения задачи необходимо построить дерево IP-адресов. Оно строится произвольным образом, с соблюдением определенных правил. Следует учитывать, что используется двоичный код, поэтому все числа являются степенями двойки (то есть 2, 4, 8, 16, 32 и так далее). Для начала можно сложить все то количество узлов, для которых необходимо составить IP-адресацию.
Ближайшее большее число степени двойки это 2048 (два в одиннадцатой степени — 2^11). Это число можно поделить на два значения по 1024 каждый (2^10). При этом одиннадцатый бит будет принимать значения либо ноль, либо один. Нарисуем получившееся начало дерева. Не имеет значения какой бит (верхний или нижний) примет нулевое значение. Желательно при создании дерева определится, чтобы было одинаково, например, все верхние биты равны нулю, а все нижние единицы (как в данном рисунке).
Таким образом продолжаем делить каждую ячейку до необходимых значений. Здесь нужно пояснить, что пытаемся решить задачу с минимально необходимым выделением адресов. То есть, если нужно выделить сеть на 62 узла, например, то нужно выбрать ячейку на 64 адреса. Можно выбрать и 128 адресов, но тогда будет избыточное значение незадействованных адресов. Также нужно понимать, что в любой сети (большой или маленькой) два IP-адреса являются служебными и их нельзя назначать в качестве IP-адресов узлов. Это самый первый адрес, который является номером сети и самый последний адрес – широковещательный адрес сети. То есть если нужно выделить сеть, например, для 63 узлов, то ячейки на 64 адреса будет недостаточно, нужно выбирать ячейку на 128 адресов.
Также необходимо по мере деления адресного пространства назначать определенные ячейки в качестве сетей. Самое большое количество адресов требуется для седьмой сети (1017 адресов), для этой сети необходимо выделить ячейку в 1024 адреса. Выберем для этого верхнюю ячейку (хотя можно и нижнюю, не имеет значение).
Таким образом верхняя ячейка получается полностью задействована для адресации седьмой сети в 1017 адресов. То, что часть адресов останется свободной не имеет значение. Их все равно уже нельзя использовать в других сетях. Далее делим только нижнюю ячейку в 1024 адреса, так как она осталась свободной. Не забываем на линии перехода подписывать номера бит и их значения. Соответственно между 1024 и 512 уже будет находится десятый бит. Для шестой сети нужно 400 адресов, ближайшая наибольшая ячейка это 512. Выберем нижнюю для адресации шестой сети.
Продолжаем делить оставшуюся часть адресного пространства в 512 адресов по тому же принципу, что и раньше. Подписываем номера бит и выделяем адресное пространство для пятой сети в 250 адресов.
Для удобства восприятия желательно рисовать таким образом, чтобы ячейки с одинаковым количеством адресов (например, 256) находились на одной вертикальной линии. Делим оставшуюся ячейку в 256 адресов на две части и определяем место для четвертой сети в 120 адресов.
Продолжая подобным образом находим места на дереве для третьей, второй и первой сети.
Тонкое искусство разбиения вашей сети на подсети
Компьютерные сети это то, что можно встретить сейчас в любом доме, в любой организации. Более того, это одна из основных составляющих успешной деятельности современного предприятия. И чем крупнее организация, тем шире в ней компьютерная сеть. В этом случае для удобства организации работы имеет смысл разделить единую сеть на подсети. В этой статье мы рассмотрим, как правильно и без ошибок наладить работу с подсетями в рамках одной локальной сети.
Прежде всего, стоит понимать, а нужно ли вообще разбивать сеть? Если фирма небольшая, на 3-4 сотрудника в одном офисе, то в такой разбивке нет необходимости. Однако, если сотрудники компаний занимают несколько кабинетов, или же отделы находятся в различных зданиях — в этом случае без сегментации на подсети не обойтись.
Вообще, интернет-провайдер рассматривает любую организацию как одну сеть, в идеале, имеющую один IP-адрес. На деле так получается далеко не всегда. Если организация крупная, то в ней по факту может быть несколько локальных подсетей, объединенных в одну сеть, которую и будет «видеть» провайдер. Эти подсети могут быть территориально удалены друг от друга, поэтому нужно правильно наладить их соединение, чтобы избежать ошибок в обмене данными.
Конечно, самым очевидным решением будет присвоение каждому устройству своего IP-адреса. Но если в сети есть несколько маршрутизаторов, такой вариант будет неприемлемым или исключительно сложным в реализации.
Что же делать в случае, если сеть организована через связанные между собой маршрутизаторы? В этом случае нужно присвоить IP-подсетям разные адреса.
Задачка: из пункта А в пункт Б выехал поезд…Упс, нет, не та задача. Пусть в организации есть несколько отделов. Чтобы понять, какое количество IP-адресов выдать на подсеть, необходимо знать потребности каждого отдела. Иными словами, знать максимальное количество компьютеров и сетевых устройств, которое планируется ставить в каждом отделе. Для каждого компьютера (и любого другого сетевого девайса) в рамках подсети будет установлен свой индивидуальный IP-адрес. Также нужны IP-адреса для виртуальных серверов, если таковые используются в организации. Не лишним будет создать запас IP-адресов на случай расширения отдела и установки новых рабочих станций.
Есть два варианта разделения сети. Это вариант с подсетями равного размера и вариант с подсетями разного размера. Рассмотрим первый случай:
Если вы на хотите заморачиваться с самостоятельным расчетом подсетей, то мы сделали все за вас 😌. Воспользуйтесь нашим готовым калькулятором подсетей
Вариант 1: Разделение сети на подсети одинакового размера:
Вообще, в сети, устроенной по протоколу IPv4 можно, как правило размещают 254 устройства (2^8-2 – два в восьмой степени минус 2. Минус два, так как один адрес широковещательный а другой сетевой, так называемый нулевой). Из адресного пространства узла (последние 8 бит) для адресации подсетей потребуется занять несколько бит. Если занять 1 бит получится 2 подсети, 2 бита 4 подсети, 3 бита 8 подсетей и так далее. Маска подсети будет увеличиваться на +1 за каждый занятый для разбивки бит.
Таким образом, определив нужное количество подсетей, мы можем начинать разбивку. Стоит помнить, что чем больше подсетей, тем меньше в них будет адресов. Например, если подсетей нужно сделать 7, то для адресации в адресном пространстве узла мы возьмем 3 бита, и еще 5 у нас останется для присвоения IP-адресов. Таким образом, в каждой подсети можно будет установить (2^5-2 – два в пятой степени минус два) = 30 устройств. Общая вместимость сети в данном случае составит (30*8) =240 устройств.
Диапазоны устройств в подсетях найти также несложно. Они будут распределены от 0 до 254, при этом адреса подсети уже будут зарезервированы (0, 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224)
- 1-я подсеть: 1.2.3.0 /27 диапазон 1.2.3.1 /27 1.2.3.30 /27
- 2-я подсеть: 1.2.3.32 /27 диапазон 1.2.3.33 /27 1.2.3.62 /27
- 3-я подсеть: 1.2.3.64 /27 диапазон 1.2.3.65 /27 1.2.3.94 /27
- 4-я подсеть: 1.2.3.96 /27 диапазон 1.2.3.97 /27 1.2.3.126 /27
- 5-я подсеть: 1.2.3.128 /27 диапазон 1.2.3.129 /27 1.2.3.158 /27
- 6-я подсеть: 1.2.3.160 /27 диапазон 1.2.3.161 /27 1.2.3.190 /27
- 7-я подсеть: 1.2.3.192 /27 диапазон 1.2.3.193 /27 1.2.3.222 /27
- 8-я подсеть: 1.2.3.224 /27 диапазон 1.2.3.225 /27 1.2.3.254 /27
Таким образом, наши IP — пакетики могут легко пройти через маршрутизаторы и найти нужный путь. Но в данном варианте есть и минус — множество IP-адресов в подсети остаются неиспользуемыми. Теперь рассмотрим второй вариант:
Вариант 2. Разделение сети на подсети различного размера:
В данном случае необходимо будет рекурсивно разделить сеть пополам. Посмотрите наглядную картинку:
И так далее. А затем для каждой подсети подобрать адрес с диапазоном нужного размера. Таким образом если в одной подсети 50 устройств, она будет в диапазоне 3 итерации деления, если же 5, то в 5 итерации.
Используя этот метод, мы экономим IP-адреса и можем разделять сеть на подсети разных размеров.
Подытоживая, можно отметить, что такое деление отлично подойдет в случае IPv6, но с учетом того, что там используется гораздо более объемное адресное пространство, там проблемы с экономией IP-адресов не стоит. Принцип деления сети на подсети будет тем же самым с поправкой на 128-битный адрес нового протокола.