Подсеть (Hk;vym,)

Подсеть — логическое разделение сети IP^[1].

IP-адрес разделён маской подсети на префикс сети и адрес хоста. Хостом в данном случае является любое сетевое устройство (а именно сетевой интерфейс этого устройства), обладающее IP-адресом. Компьютеры, входящие в одну подсеть, принадлежат одному диапазону IP-адресов.

Префикс маршрутизации выражается в нотации CIDR. Он записывается как адрес сети, затем слеш (/) и длина префикса в битах. Например, для сети 192.168.1.0/24 — первые 24 бита зарезервированы под адрес сети, а оставшиеся 8 под хосты. Для протокола IPv6 нотация действует тем же образом, например, в адресе 2001:db8::/32 первые 32 бита — это префикс маршрутизации (адрес сети), а оставшиеся 96 зарезервированы под хосты. Для IPv4 сеть также характеризуется маской подсети, которая является битовой маской. При поразрядной операции И между маской подсети и адресом можно получить префикс маршрутизации.

Преимущества подсетей заключается в более эффективном использовании доступных адресов.

Подсети в IPv4

Процесс деления предполагает разделение сети на несколько подсетей с определённым количеством адресов под хосты.

Определение префикса сети

Маска подсети в IPv4 состоит из 32 битов, непрерывной последовательности единиц (1), за которой следует непрерывная последовательность нулей (0). В маске подсети не может стоять единица после нуля.

	Двоичная форма	Точечно-десятичная нотация
IP-адрес	`11000000.10101000.00000101.10000010`	`192.168.5.130`
Маска подсети	`11111111.11111111.11111111.00000000`	`255.255.255.0`
Сетевой префикс	`11000000.10101000.00000101.00000000`	`192.168.5.0`
Адрес хоста (часть IP)	`00000000.00000000.00000000.10000010`	`0.0.0.130`

Сетевой префикс (адрес сети) вычисляется побитовой операцией AND между IP-адресом и маской. Результат AND равен единице тогда, когда оба операнда равны единице.

Подсчёт количества подсетей

Создание подсетей предполагает увеличение маски сети на несколько бит.

	Двоичной форме	Точечно-десятичная нотация
IP-адрес	`11000000.10101000.00000101.10000010`	`192.168.5.130`
Маска подсети	`11111111.11111111.11111111.11000000`	`255.255.255.192`
Сетевой префикс	`11000000.10101000.00000101.10000000`	`192.168.5.128`
Адрес хоста (без префикса)	`00000000.00000000.00000000.00000010`	`0.0.0.2`

В примере выше маска подсети была увеличена на 2 бита, создавая тем самым 4 (2²) возможных подсетей:

Сеть	Сеть (двоичный)	Широковещательный адрес
`192.168.5.0/26`	`11000000.10101000.00000101.00000000`	`192.168.5.63`
`192.168.5.64/26`	`11000000.10101000.00000101.01000000`	`192.168.5.127`
`192.168.5.128/26`	`11000000.10101000.00000101.10000000`	`192.168.5.191`
`192.168.5.192/26`	`11000000.10101000.00000101.11000000`	`192.168.5.255`

Общая формула: $N=2^{n}$ , где N — количество подсетей, а n — маска сети в нотации CIDR делённая по модулю 8 (или просто количество добавленных бит к маске).

Подсчёт количества адресов для хостов в подсети

Количество возможных хостов в сети могут быть легко вычислены по формуле $2^{32-n}-2$ , где n — маска сети в нотации CIDR. Биты маски подсети, равные нулю, отведены под адреса хостов. В приведённом выше примере маска подсети состоит из 26 бит, оставшиеся 6 бит могут быть использованы для идентификаторов хостов. Это позволяет создать сеть на 2⁶ − 2 = 62 хоста.

Значения из одних нулей и значения из одних единиц зарезервированы для адреса сети и широковещательного адреса соответственно. Или другими словами первый и последний адрес подсети. Поэтому при подсчёте числа хостов надо вычитать 2 из общего числа доступных адресов.

Например, для маски /27 могут использоваться 8 подсетей. Каждый первый IP-адрес в подсети (.0, .32, .64, …, .224), то есть адрес сети, и каждый последний IP-адрес в подсети (.31, .63, .95, … .255), то есть широковещательный адрес, зарезервированы, соответственно для каждой сети доступно только 30 адресов (c .1 по .30, с .33 по .62, с.65 по .94, … с .225 по .254).

/24 сеть может быть разделена на следующие подсети увеличением маски подсети последовательно по одному биту. Длина маски влияет на общее количество хостов, которые могут быть определены в сети (последний столбец).

Размер префикса в битах	Маска сети	Доступно подсетей	Доступно адресов для хостов	Всего хостов на все подсети
/24	`255.255.255.0`	1	254	254
/25	`255.255.255.128`	2	126	252
/26	`255.255.255.192`	4	62	248
/27	`255.255.255.224`	8	30	240
/28	`255.255.255.240`	16	14	224
/29	`255.255.255.248`	32	6	192
/30	`255.255.255.252`	64	2	128
/31	`255.255.255.254`	128	2^*	256

* применимо только для соединений точка-точка

Специальные адреса и подсети

Первая и последняя подсети, полученной путём деления, изначально имели особое назначение и применение^[2]. Кроме того, в протоколе IPv4 зарезервировано два адреса в каждой сети: первый, использующийся как адрес сети, и последний, для отправки широковещательных пакетов.

Подсети ноль и «все единицы»

У первой подсети все биты адреса сети, следующие после префикса маршрутизации, равны нулю (0). Поэтому её ещё называют" нулевой подсетью^[2]. Последняя подсеть, соответственно, состояла из единиц и получила название «all-ones», или «все единицы»^[2].

IETF изначально отговаривали производителей от использования этих двух подсетей из-за возможной путаницы сети и подсети с тем же адресом^[3]. В 1995 году это решение было отменено [rfc:1878 в RFC 1878]^[4].

Протокол IPv6 подсетей

Дизайн адресного пространства протокола IPv6 существенно отличается от IPv4. Основной причиной создания подсети в IPv4 является повышение эффективности использования сравнительно небольшого адресного пространства. Но таковой проблемы в IPv6 не стоит.

В документе RFC 4291 для IPv6 на хосты отведено 64 бита^[5]. Следовательно, префикс маршрутизации равен /64 (128 − 64 = 64 старших бит). Хотя, технически возможно использовать меньшие подсети^[6], они являются непрактичными для локальных сетей на основе технологии Ethernet, потому что 64 бита необходимы автоматической настройки адреса^[7]. Инженерный совет Интернета рекомендует использовать /127 подсети для соединений точка-точка (состоящих из двух узлов)^[8]^[9].

См. также

Примечания

↑ RFC 950, Internet Standard Subnetting Procedure, J. Mogul, J. Postel (August 1985), page 1, 16
↑ ¹ ² ³ «Document ID 13711 — Subnet Zero and the All-Ones Subnet» Архивная копия от 9 февраля 2014 на Wayback Machine.
↑ RFC 950, Jeffrey Mogul; Jon Postel (August 1985).
↑ RFC 1878, Troy Pummill; Bill Manning (December 1995).
↑ RFC 4291, «IP Version 6 Addressing Architecture — section 2.5.1.
↑ RFC 4862, »IPv6 Stateless Address Autoconfiguration — section 5.5.3.(d) Router Advertisement Processing".
↑ RFC 2464, «Transmission of IPv6 Packets over Ethernet Networks — section 4 Stateless Autoconfiguration».
↑ RFC 6164, «Using 127-Bit IPv6 Prefixes on Inter-Router Links».
↑ RFC 6547, «RFC 3627 to Historic Status».

Литература

Blank, Andrew G. TCP/IP Foundations Technology Fundamentals for IT Success. San Francisco, London: Sybex, Copyright 2004.
Lammle, Todd. CCNA Cisco Certified Network Associate Study Guide 5th Edition. San Francisco, London: Sybex, Copyright 2005.
Groth, David and Toby Skandier. Network + Study Guide, 4th Edition. San Francisco, London: Wiley Publishing, Inc., Copyright 2005.

Ссылки

Cisco-IP Addressing and Subnetting for New Users (англ.)
Subnetworking в каталоге ссылок Curlie (dmoz)
Netmask Quick Reference Chart (англ.)

[1] RFC 950, Internet Standard Subnetting Procedure, J. Mogul, J. Postel (August 1985), page 1, 16

[autogenerated1-2] ¹ ² ³ «Document ID 13711 — Subnet Zero and the All-Ones Subnet» Архивная копия от 9 февраля 2014 на Wayback Machine.

[3] RFC 950, Jeffrey Mogul; Jon Postel (August 1985).

[4] RFC 1878, Troy Pummill; Bill Manning (December 1995).

[5] RFC 4291, «IP Version 6 Addressing Architecture — section 2.5.1.

[6] RFC 4862, »IPv6 Stateless Address Autoconfiguration — section 5.5.3.(d) Router Advertisement Processing".

[7] RFC 2464, «Transmission of IPv6 Packets over Ethernet Networks — section 4 Stateless Autoconfiguration».

[8] RFC 6164, «Using 127-Bit IPv6 Prefixes on Inter-Router Links».

[9] RFC 6547, «RFC 3627 to Historic Status».

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]