IP-адреса используются для идентификации устройств в сети. Для взаимодействия c другими устройствами по сети IP-адрес должен быть назначен каждому сетевому устройству (в том числе компьютерам, серверам, маршрутизаторам, принтерам и т.д.). Такие устройства в сети называют хостами.
С помощью маски подсети определяется максимально возможное число хостов в конкретной сети. Помимо этого, маски подсети позволяют разделить одну сеть на несколько подсетей.
Знакомство с IP-адресами
Одна часть IP-адреса представляет собой номер сети, другая – идентификатор хоста. Точно так же, как у разных домов на одной улице в адресе присутствует одно и то же название улицы, у хостов в сети в адресе имеется общий номер сети. И точно так же, как у различных домов имеется собственный номер дома, у каждого хоста в сети имеется собственный уникальный идентификационный номер – идентификатор хоста. Номер сети используется маршрутизаторами (роутерами, интернет-центрами) для передачи пакетов в нужные сети, тогда как идентификатор хоста определяет конкретное устройство в этой сети, которому должны быть доставлены пакеты.
Структура
IP-адрес состоит из четырех частей, записанных в виде десятичных чисел с точками (например, 192.168.1.1). Каждую из этих четырех частей называют октетом. Октет представляет собой восемь двоичных цифр (например, 11000000, или 192 в десятичном виде).
Таким образом, каждый октет может принимать в двоичном виде значения от 00000000 до 11111111, или от 0 до 255 в десятичном виде.
На следующем рисунке показан пример IP-адреса, в котором первые три октета (192.168.1) представляют собой номер сети, а четвертый октет (16) – идентификатор хоста.
Рисунок 1. Номер сети и идентификатор хоста
Количество двоичных цифр в IP-адресе, которые приходятся на номер сети, и количество цифр в адресе, приходящееся на идентификатор хоста, могут быть различными в зависимости от маски подсети.
Частные IP-адреса
У каждого хоста в сети Интернет должен быть уникальный адрес. Если ваши сети изолированы от Интернета (например, связывают два филиала), для хостов без проблем можно использовать любые IP-адреса. Однако, уполномоченной организацией по распределению нумерации в сети Интернет (IANA) специально для частных сетей зарезервированы следующие три блока IP-адресов:
- 10.0.0.0 — 10.255.255.255
- 172.16.0.0 — 172.31.255.255
- 192.168.0.0 — 192.168.255.255
IP-адреса указанных частный подсетей иногда называют "серыми".
IP-адреса можно получить через IANA, у своего провайдера услуг Интернет или самостоятельно назначить из диапазона адресов для частных сетей.
Маски подсети
Маска подсети используется для определения того, какие биты являются частью номера сети, а какие – частью идентификатора хоста (для этого применяется логическая операция конъюнкции – "И").
Маска подсети включает в себя 32 бита. Если бит в маске подсети равен "1", то соответствующий бит IP-адреса является частью номера сети. Если бит в маске подсети равен "0", то соответствующий бит IP-адреса является частью идентификатора хоста.
Таблица 1. Пример выделения номера сети и идентификатора хоста в IP-адресе
| 1-ый октет: (192) | 2-ой октет: (168) | 3-ий октет: (1) | 4-ый октет: (2) | |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000 | 10101000 | 00000001 | 00000010 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 00000000 |
| Номер сети | 11000000 | 10101000 | 00000001 | |
| Идентификатор хоста | 00000010 |
Маски подсети всегда состоят из серии последовательных единиц, начиная с самого левого бита маски, за которой следует серия последовательных нулей, составляющих в общей сложности 32 бита.
Маску подсети можно определить как количество бит в адресе, представляющих номер сети (количество бит со значением "1"). Например, "8-битной маской" называют маску, в которой 8 бит – единичные, а остальные 24 бита – нулевые.
Маски подсети записываются в формате десятичных чисел с точками, как и IP-адреса. В следующих примерах показаны двоичная и десятичная запись 8-битной, 16-битной, 24-битной и 29-битной масок подсети.
Таблица 2. Маски подсети
| Двоичная 1-ый октет: | Двоичная 2-ой октет: | Двоичная 3-ий октет: |
Двоичная
4-ый октет:
маска
маска
маска
маска
Размер сети
Количество разрядов в номере сети определяет максимальное количество хостов, которые могут находиться в такой сети. Чем больше бит в номере сети, тем меньше бит остается на идентификатор хоста в адресе.
IP-адрес с идентификатором хоста из всех нулей представляет собой IP-адрес сети (192.168.1.0 с 24-битной маской подсети, например). IP-адрес с идентификатором хоста из всех единиц представляет собой широковещательный адрес данной сети (192.168.1.255 с 24-битной маской подсети, например).
Так как такие два IP-адреса не могут использоваться в качестве идентификаторов отдельных хостов, максимально возможное количество хостов в сети вычисляется следующим образом:
Таблица 3. Максимально возможное число хостов
Маска подсети
Размер идентификатора хоста
количество хостов
Формат записи
Поскольку маска всегда является последовательностью единиц слева, дополняемой серией нулей до 32 бит, можно просто указывать количество единиц, а не записывать значение каждого октета. Обычно это записывается как "/" после адреса и количество единичных бит в маске.
Например, адрес 192.1.1.0 /25 представляет собой адрес 192.1.1.0 с маской 255.255.255.128. Некоторые возможные маски подсети в обоих форматах показаны в следующей таблице.
Таблица 4. Альтернативный формат записи маски подсети
| Маска подсети | Альтернативный формат записи | Последний октет (в двоичном виде) | Последний октет (в десятичном виде) |
| 255.255.255.0 | /24 | 0000 0000 | 0 |
| 255.255.255.128 | /25 | 1000 0000 | 128 |
| 255.255.255.192 | /26 | 1100 0000 | 192 |
| 255.255.255.224 | /27 | 1110 0000 | 224 |
| 255.255.255.240 | /28 | 1111 0000 | 240 |
| 255.255.255.248 | /29 | 1111 1000 | 248 |
| 255.255.255.252 | /30 | 1111 1100 | 252 |
Формирование подсетей
С помощью подсетей одну сеть можно разделить на несколько. В приведенном ниже примере администратор сети создает две подсети, чтобы изолировать группу серверов от остальных устройств в целях безопасности.
В этом примере сеть компании имеет адрес 192.168.1.0. Первые три октета адреса (192.168.1) представляют собой номер сети, а оставшийся октет – идентификатор хоста, что позволяет использовать в сети максимум 2 8 – 2 = 254 хостов.
Сеть компании до ее деления на подсети показана на следующем рисунке.
Рисунок 2. Пример формирования подсетей: до разделения на подсети
Чтобы разделить сеть 192.168.1.0 на две отдельные подсети, можно "позаимствовать" один бит из идентификатора хоста. В этом случае маска подсети станет 25-битной (255.255.255.128 или /25).
"Одолженный" бит идентификатора хоста может быть либо нулем, либо единицей, что дает нам две подсети: 192.168.1.0 /25 и 192.168.1.128 /25.
Сеть компании после ее деления на подсети показана на следующем рисунке. Теперь она включает в себя две подсети, A и B.
>
Рисунок 3. Пример формирования подсетей: после деления на подсети
В 25-битной подсети на идентификатор хоста выделяется 7 бит, поэтому в каждой подсети может быть максимум 2 7 – 2 = 126 хостов (идентификатор хоста из всех нулей – это сама подсеть, а из всех единиц – широковещательный адрес для подсети).
Адрес 192.168.1.0 с маской 255.255.255.128 является адресом подсети А, а 192.168.1.127 с маской 255.255.255.128 является ее широковещательным адресом. Таким образом, наименьший IP-адрес, который может быть закреплен за действительным хостом в подсети А – это 192.168.1.1, а наибольший – 192.168.1.126.
Аналогичным образом диапазон идентификаторов хоста для подсети В составляет от 192.168.1.129 до 192.168.1.254.
Пример: четыре подсети
В предыдущем примере было показано использование 25-битной маски подсети для разделения 24-битного адреса на две подсети. Аналогичным образом для разделения 24-битного адреса на четыре подсети потребуется "одолжить" два бита идентификатора хоста, чтобы получить четыре возможные комбинации (00, 01, 10 и 11). Маска подсети состоит из 26 бит (11111111.11111111.11111111.11000000), то есть 255.255.255.192.
Каждая подсеть содержит 6 битов идентификатора хоста, что в сумме дает 2 6 – 2 = 62 хоста для каждой подсети (идентификатор хоста из всех нулей – это сама подсеть, а из всех единиц – широковещательный адрес для подсети).
Таблица 5. Подсеть 1
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес (десятичный) | 192.168.1. | 0 |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 00000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.0 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.1 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.63 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.62 | |
Таблица 6. Подсеть 2
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес | 192.168.1. | 64 |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 01000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.64 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.65 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.127 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.126 | |
Таблица 7. Подсеть 3
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес | 192.168.1. | 128 |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 10000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.128 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.129 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.191 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.190 | |
Таблица 8. Подсеть 4
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес | 192.168.1. | 192 |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 11000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.192 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.193 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.255 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.254 | |
Пример: восемь подсетей
Аналогичным образом для создания восьми подсетей используется 27-битная маска (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111).
Значения последнего октета IP-адреса для каждой подсети показаны в следующей таблице.
Таблица 9. Восемь подсетей
| Подсеть | Адрес подсети | Первый адрес | Последний адрес | Широковещательный адрес |
| 1 | 0 | 1 | 30 | 31 |
| 2 | 32 | 33 | 62 | 63 |
| 3 | 64 | 65 | 94 | 95 |
| 4 | 96 | 97 | 126 | 127 |
| 5 | 128 | 129 | 158 | 159 |
| 6 | 160 | 161 | 190 | 191 |
| 7 | 192 | 193 | 222 | 223 |
| 8 | 224 | 225 | 254 | 255 |
Планирование подсетей
Сводная информация по планированию подсетей для сети с 24-битным номером сети приводится в следующей таблице.
Таблица 10. Планирование подсетей для сети с 24-битным номером
| Количество "одолженных" битов идентификатора хоста | Маска подсети | Количество подсетей | Количество хостов в подсети |
| 1 | 255.255.255.128 (/25) | 2 | 126 |
| 2 | 255.255.255.192 (/26) | 4 | 62 |
| 3 | 255.255.255.224 (/27) | 8 | 30 |
| 4 | 255.255.255.240 (/28) | 16 | 14 |
| 5 | 255.255.255.248 (/29) | 32 | 6 |
| 6 | 255.255.255.252 (/30) | 64 | 2 |
| 7 | 255.255.255.254 (/31) | 128 | 1 |
Пример расчета количества подсетей и хостов в подсети на основе IP-адреса и маски подсети
Приведем пример расчета количества подсетей и хостов для сети 59.124.163.151/27.
/27 — префикс сети или сетевая маска
В формате двоичных чисел 11111111 11111111 11111111 11100000
В формате десятичных чисел 255.255.255.224
В четвертом поле (последний октет) 11100000 первые 3 бита определяют число подсетей, в нашем примере 2 3 = 8.
В четвертом поле (последний октет) 11100000 последие 5 бит определяют число хостов подсети, в нашем примере 2 5 = 32.
Диапазон IP первой подсети 0
31 (32 хоста), но 0 — это подсеть, а 31 — это Broadcast. Таким образом, максимальное число хостов данной подсети — 30.
Первая подсеть: 59.124.163.0
Broadcast первой подсети: 59.124.163.31
Диапазон IP второй подсети с 59.124.163.32 по 59.124.163.63
Вторая подсеть: 59.124.163.32
Broadcast второй подсети: 59.124.163.63
Мы можем высчитать диапазон IP восьмой подсети с 59.124.163.224 по 59.124.163.255
Восьмая подсеть: 59.124.163.224
Broadcast восьмой подсети: 59.124.163.255
В нашем примере IP-адрес 59.124.163.151 находится в пятой подсети.
Пятая подсеть: 59.124.163.128/27
Диапазон IP пятой подсети с 59.124.163.128 по 59.124.163.159
Broadcast пятой подсети: 59.124.163.159
NOTE: Важно! В настоящее время для удобства расчета IP-адресов в подсети и сетевых масок существуют в Интернете специальные онлайн IP-калькуляторы, а также бесплатные программы/утилиты для быстрого и наглядного расчета.
Пользователи, считающие этот материал полезным: 266 из 296
Подсеть — это 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.
Содержание
Подсети в IPv4 [ править | править код ]
Процесс деления предполагает разделение сети на несколько подсетей с определенным количеством адресов под хосты.
Определение префикса сети [ править | править код ]
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 И между IP адресом и маской. И даёт единицу только когда оба операнда равны единице.
Подсчёт количества подсетей [ править | править код ]
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 |
В примере выше маска подсети была увеличена на 2 бита, создавая тем самым 4 (2 2 ) 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 <displaystyle N=2^
, 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 [ править | править код ]
Количество возможных хостов в сети могут быть легко вычислены по формуле 2 32 − n − 2 <displaystyle 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 62 хоста (2 6 −2).
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 |
|---|
*применимо только для соединений точка-точка
Специальные адреса и подсети [ править | править код ]
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» [ править | править код ]
У первой подсети все биты адреса сети, следующие после префикса маршрутизации, равны нулю (0). Поэтому её еще 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 [ править | править код ]
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]
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, программирование, полезный материал и многое другое.
Здравствуйте, в этой статье вы узнаете что такое IP-адрес, маска, хост, адрес сети и как это рассчитывается. Давайте начнем с ip-adress (айпи-адреса). Он записывается в виде 4 чисел от 0 до 255 разделенных точками.
Например такой: 192.168.1.1
каждый из этих чисел представляет собой один байт т. е. может принимать максимум 256 значений. Если перевести числа ip — adress в двоичную систему то это можно увидеть наглядно. Наш ip — adress будет выглядеть вот так: 11000000.10101000.00000001.00000001
В ip — adress записывается адрес сети и адрес хоста. Адрес хоста еще иногда называют адресом компьютера в сети. Часть нулей и единиц является адресом сети, а другая часть адресом хоста. Для того что бы понять что где находится нужна маска подсети. Маска подсети это тоже набор чисел от 0 до 255 только в двоичной системе всегда в ней сначала идут единицы, а потом нули.
Рассмотрим такой пример: 255.255.255.0 — маска подсети
В двоичной системе она будет иметь такой вид 11111111.11111111.11111111.00000000
На месте этих единиц в ip — adress записывается адрес сети, а на месте нолей адрес хоста.
Давайте определим адрес сети. Нужно выписать все числа которые находятся над единицами. Либо можем перемножить разряды получится то же самое.
11000000.10101000.00000001.00000001
11111111. 11111111. 11111111. 00000000
Адрес сети будет равен
что в десятичной системе будет равно
192.168.1.0 — адрес сети.
Номер компьютера оставшиеся числа под нулями вот эти
При этом хостом не может быть 0 потому что в этом случае у нас получится адрес сети вот такой 192.168.1.0. И хостом не могут быть все 1 потому что для всех 1 у нас зарезервирован широковещательный адрес т. е. из всех возможностей из 256 которые здесь могут быть, хостом могут быть только 254.
Теперь давайте определим сколько различных хостов может быть вот для такой маски
Запишем каждый байт этой маски в двоичной системе счисления
Адрес сети нам не нужен нам нужно узнать только сколько здесь возможных хостов. Как мы видим у нас вот эта часть (все единицы) маски необходима для определения адреса сети.
Под хосты выделены 13 нулей. Соответственно каждый разряд этой части ip — adress может принимать либо единицу либо ноль, проще говоря возможны 2 варианта. 2 в 13 степени т. к. у нас 13 нулей равно 8192. У нас не может быть хоста со всеми нулями или всеми единицами поэтому нужно вычесть 2 адреса тогда получиться 8190.
Для этой маски 255.255.224.0 возможны 8190 ip — adress .
Это только базовые знания построения адресации сетей. Мы не рассматривали зарезервированные адреса для подсетей и т. д. Но в целом этого достаточно для базовых знаний.
