 |
Адреса в подсети, зарезервированные для широковещания
|
|
|
|
IP-адреса, которые заканчиваются всеми двоичными единицами, зарезервированы для широковещания. Это утверждение справедливо и для подсетей. Рассмотрим сеть класса С с номером 197. 15. 22.0, которая разделена на восемь подсетей (табл. 5.1).
Таблица 5.1. Последний октет сети класса С, разделенной на восемь подсетей
| Подсеть | Двоичные числа в поле подсети | Диапазон двоичных чисел в поле хостов | Диапазон десятичных чисел в поле хостов |
| Первая | 00000-11111 | 0-31 | |
| Вторая | 00000-1 1111 | 32-63 | |
| Третья | 00000-1 1111 | 64-95 | |
| Четвертая | 00000-1 1111 | 96-127 | |
| Пятая | 00000-1 1111 | 128-159 | |
| Шестая | 00000-1 1111 | 160-191 | |
| Седьмая | 00000-1 1111 | 192-223 | |
| Восьмая | 00000-11111 | 224-225 |
Обратите внимание на IP-адрес 192.15.22.31. На первый взгляд он ничем не похож ни назарезервированный адрес сети, ни на адрес для широковещания. Однако, поскольку сеть разделена на восемь подсетей, первые 3 бита заимствуются для задания номера подсети. Это означает, что только последние 5 бит могут использоваться для поля хостов. Обратите внимание, что все 5 бит записаны в виде двоичных единиц. Следовательно, этот IP-адрес является зарезервированным адресом широковещания для первой подсети сети 197.15.22.0.
Адреса в подсети, зарезервированные для номеров подсетей
IP-адреса, которые заканчиваются всеми двоичными нулями, зарезервированы для номера сети. Это утверждение справедливо и для подсетей. Чтобы убедиться в этом, можно еще раз обратиться к сети класса С с номером 197.15.22.0, разделенной на 8 подсетей (см. табл. 5.1).
Маскирование подсетей
Подсети скрыты от внешнего мира с помощью масок, называемых масками подсети, функцией которых является сообщить устройствам, в какой части адреса содержится номер сети, включая номер подсети, а в какой — номер хост-машины.
|
|
|
Маски подсетей используют тот же формат, что и IP-адресация. Другими словами, маска имеет длину 32 бита и разделена на 4 октета. Маски подсетей имеют все единицы в части, отвечающей сети и подсети, и все нули в части, отвечающей хост-машине. По умолчанию, если нет заимствованных битов, маска подсети сети класса В будет иметь вид 255.255.0.0. Если же заимствовано 8 бит, маской подсети той же сети класса В будет 255.255.255.0 (рис. 5.17 и 5.18). Поскольку для сетей класса В только 2 октета относятся к полю хост-машин, то для создания подсетей может быть задействовано до 14 бит. В сетях класса С только один октет относится к полю хост-машин, поэтому для создания подсетей в сетях класса С может быть заимствовано до 6 бит.
Маски подсети также используют 32-битовые IP-адреса, которые содержат все двоичные единицы в сетевой и подсетевой части адреса и все двоичные нули в хостовой части адреса. Таким образом, адрес маски подсети класса В с 8 заимствованными битами из поля хостов будет иметь вид 255.255.255.0.
Теперь рассмотрим сеть класса В. Но на сей раз для создания подсети вместо 8 бит в третьем октете заимствуются только 7. В двоичном представлении маска подсети в этом случае будет иметь вид 11111111.11111111.11111110. 00000000. Следовательно, адрес 255.255.255.0 не может больше использоваться в качестве маски подсети.
Операция AND
В Internet одна сеть видит другую как отдельную сеть и не имеет подробных сведений о ее внутренней структуре. Следовательно, также нет информации о том, какие подсети содержатся в этой сети.
Например, компания Cisco имеет сеть класса В. Номер этой сети: 131.108.0.0. Внутри сеть компании Cisco разделена на подсети. Однако внешние сети видят ее как одну единственную сеть. Предположим, что устройство из другой сети, имеющее адрес 197.15.22.44, хочет послать данные устройству, подключенному к сети компании Cisco и имеющему IP-адрес 131.108.2.2. Эти данные движутся по Internet, пока не достигают маршрутизатора, подключенного к сети компании. И здесь задача маршрутизатора состоит в том, чтобы определить, в какую из подсетей следует направить данные.
|
|
|
Чтобы решить эту задачу, маршрутизатор определяет по IP-адресу назначения, какая его часть относится к полю сети, какая часть— к полю подсети и, наконец, какая к полю хоста. Следует помнить, что маршрутизатор воспринимает IP-адреса не в виде десятичных чисел, а в виде двоичного числа 10000011.0110110.00000010.00000010.
Маршрутизатор знает, что маска подсети Cisco имеет вид 255.255.255.0, и воспринимает это число как 11111111.11111111.11111111.00000000. Маска подсети показывает, что в сети компании Cisco 8 бит заимствовано для создания подсетей. Затем маршрутизатор берет два этих адреса— IP-адрес назначения, содержащийся в Данных, и адрес маски подсети сети компании— и выполняет побитно операцию логического умножения (AND).
Если логически умножаются 1 и 1, на выходе получается 1. Если хотя бы один из операндов равен 0, на выходе получается 0. Поэтому, после того, как маршрутизатор произведет операцию AND, часть адреса, соответствующая хостам, будет отброшена. Маршрутизатор смотрит на оставшуюся часть, которая представляет собой номер сети, включая подсеть, а затем сверяется с собственной таблицей маршрутизации и пытается сопоставить номер сети, включая подсеть, с интерфейсом. Если соответствие найдено, маршрутизатор знает, какой из интерфейсов нужно использовать Затем маршрутизатор через соответствующий интерфейс передает данные в подсеть, которая содержит IP-адрес назначения.
Чтобы лучше понять, как осуществляется операция логического умножения, рассмотрим работу маршрутизатора с различными видами масок подсети применительно к одной и той же сети. Возьмем сеть класса В с сетевым номером 172.16.0.0. После оценки потребностей сети сетевой администратор принимает решение заимствовать 8 бит для того, чтобы создать подсети. Как упоминалось выше, маска подсети в этом случае имеет вид 255. 255. 255. 0.
Представим, что из внешней сети данные посылаются по IP-адресу 172.16.2.120. Чтобы определить, куда направить данные, маршрутизатор производит операцию логического умножения между адресом назначения и маской подсети. После этого часть адреса, соответствующая хостам, будет отброшена, а оставшаяся будет представлять собой номер сети, включая подсеть. Таким образом, данные были адресованы устройству, которое идентифицируется двоичным числом 01111000.
|
|
|
Теперь возьмем ту же сеть, 172.16.0.0. На этот раз сетевой администратор принимает решение заимствовать только 7 бит, чтобы создать подсети. В двоичной форме маска подсети для этого случая будет иметь вид 11111111.11111111.11111110.00000000.
Планирование подсетей
Сети, изображенной на рис 5 19, присвоен адрес класса С 201.222.5.0. Предположим, необходимо организовать 20 подсетей, по 5 хостов в каждой. Можно разделить последний октет на части подсети и хостов и определить, какой вид будет иметь маска подсети. Размер поля подсети выбирается исходя из требуемого количества подсетей. В этом примере выбор 29-битовой маски дает возможность иметь 221 подсетей. Адресами подсетей являются все адреса, кратные 8 (например, 201.222.5.16, 201.222.5.32 и 201.222.5.48).
Рис 5 19 Необходимо разделить сеть на 20 подсетей (по 5 хостов в каждой)
Оставшиеся биты в последнем октете используются для поля хост-машин. Для данного примера требуемое количество хост-машин равно 5, поэтому поле хост-машин должно содержать минимум 3 бита. Номера хост-машин могут быть 1, 2, 3 и т д. Окончательный вид адресов формируется путем сложения начального адреса кабеля сети/подсети и номера хост-машины. Таким образом, хост-машины подсети 201.222.5.16 будут адресоваться как 201.222.5.17, 201.222.5.18, 201.222.5.19 и т.д. Номер хоста 0 зарезервирован в качестве адреса кабеля, а значение номера хоста, состоящее из одних единиц, резервируется для широковещания.
Пример планирования подсетей в сетях класса В
Табл. 5.2 является примером таблицы, используемой для планирования подсетей. На рис. 5.20 показано комбинирование входящих IP-адресов с маской подсети для получения номера подсети.
Таблица 5.2. Планирование подсетей сети класса В
| Количество бит для подсетей | Номер маски подсети | Количество подсетей | Количество хост-машин |
| 255.255.192.0 | 16,385 | ||
| 255.255.224.0 | 8,190 | ||
| 255.255.240.0 | 4,094 | ||
| 255.255.248.0 | 2,046 | ||
| 255.255.252.0 | 1,022 | ||
| 255.255.254.0 | |||
| 255.255.255.0 | |||
| 255.255.255.128 | |||
| 255.255.255.192 | 1,022 | ||
| 255.255.255.224 | 2,046 | ||
| 255.255 255.240 | 4,094 | ||
| 255.255 255 248 | 8,190 | ||
| 255.255.255.252 | 16,382 |
|
|
|
Пример планирования подсетей в сетях класса С
В табл. 5.3 представлена сеть класса С, которая поделена на подсети для обеспечения адресации 6 хост-машин и 30 подсетей; на рис. 5.21 показан пример планирования подсетей с 5-битовой маской подсети.
Таблица 5.3. Пример сети класса С, разделенной на подсети
| Количество бит для подсетей | Номер маски подсети | Количество подсетей | Количество хост-машин |
| 255.255.192.0 | |||
| 255.255.224.0 | |||
| 255.255.240.0 | |||
| 255.255.248.0 | |||
| 255.255.252.0 |
Резюме
§ IP-адреса базируются на протоколе IP (Internet Protocol) и являются уникальными 32-битовыми логическими адресами, которые относятся к уровню 3 (сетевому) эталонной модели OSI.
• IP-адрес содержит адрес самого устройства, а также адрес сети, в которой это устройство находится.
• Поскольку IP-адреса имеют иерархическую структуру (как телефонные номера или почтовые индексы), их удобнее использовать в качестве адресов компьютеров, чем МАС-адреса, которые являются плоскими адресами (как номера карточек социального страхования).
• IP-адреса представляют собой 32-битовые значения, которые записываются в виде четырех октетов (групп по 8 бит) и содержат двоичные числа, состоящие из нулей и единиц.
• В десятичной форме представления с разделением точками каждый байт 4-байтового IP-адреса записывается в виде десятичного числа.
• ARIN резервирует IP-адреса класса А для правительственных учреждений во всем мире, IP-адреса класса В — для компаний среднего размера и IP-адреса класса С — для всех остальных организаций. Еще два класса сетей являются зарезервированными.
• IP-адреса, которые содержат все нули или все единицы в хостовой части адреса, являются зарезервированными.
• Для того чтобы обеспечить сетевым администраторам максимальную гибкость настройки, сети — особенно большие — разделяют на несколько небольших сетей, называемых подсетями.
• Подсети скрыты от внешних сетей с помощью так называемых масок подсети.
Контрольные вопросы
1. Сколько бит содержит IP-адрес?
A. 4
B. 8
C. 16
D. 32
2. Какую роль в IP-адресе играет номер сети?
|
|
|
