Крайното ръководство за подмрежа (включително 10-те най-добри калкулатора на подмрежата)

Подмрежите помагат за намаляване на задръстванията в мрежата. Подмрежа е широко използвана практика в управлението на мрежата, която включва разбиване на мрежа на секции. Подмрежата създава няколко взаимосвързани мрежи под едно адресно пространство, разглеждайки всеки раздел като подмрежа или „подмрежа“, а не колекция от независими мрежи.

Подмрежа разпределя IP адреси на устройства в сегментирана мрежа. Разпределението на обхвата на адресите може да бъде главоболие, и докато вашата мрежа расте, ще намерите невъзможно ръчното управление на IP адресите. Разделянето на вашата мрежа идва с много усложнения, но в повечето случаи здравият разум всъщност предоставя най-добрия ви инструмент. Планирането също е от съществено значение.

Това ръководство обхваща някои основни съображения за адреси, които трябва да планирате при разделяне на вашата мрежа, заедно с инструментите и практиките, които са ви необходими за управление на новата конфигурация на адресното пространство.

Защо подмрежа?

Типичната локална мрежа се състои от проводници, свързващи устройства, които позволяват комуникация на няколко крайни точки, като настолни компютри, принтери, сървъри и дори телефони. В един момент от мрежата трафикът, предназначен за няколко крайни точки, ще пътува по същия кабел. Данните пътуват по мрежата като електронен импулс, приложен към жицата.

Когато електрическата енергия се прилага към проводника, тя владее цялата дължина на този кабел моментално. Само един източник на сигнал може да работи върху проводника наведнъж.

Ако няколко крайни точки изпращат данни едновременно, таксите, които представляват данни, се смесват. Това се нарича „стълкновение“И прави транспортираните данни безсмислени. Така че сблъсъкът трябва да се избягва. Това избягване на сблъсък се управлява от мрежовата карта на всяко свързано устройство. Той ще тества линията, за да се увери, че няма ток на нея и след това ще постави сигнала си върху кабела.

Претоварването се получава, когато има твърде много крайни точки, свързани към един и същи проводник. В този случай количеството време, което всяко устройство трябва да изчака, за да получи ясен изстрел по проводника, прави мрежата „бавна“. За да се избегне един потребител, който бърка в мрежата и блокира всички останали, трансферите на данни се разделят парчета. Приложението, което получава данните, ще провери последователността на пристигащите пакети и ще събере отново техния полезен товар в поток.

Мрежовата карта трябва да провери наличността на мрежата за всеки пакет, който изпраща. Когато много крайни точки използват един и същи проводник, тишината по линията, която дава възможност на предаваща мрежова карта да изпрати следващия пакет, става рядка. Така че заявлението за получаване трябва да изчака по-дълго, за да приключи прехвърлянето.

Може да имате много ефективно оборудване в мрежата си, но ако имате твърде много крайни точки, споделящи проводник, потребителите ще се оплакват, че мрежата е бавна и това им пречи да вършат работата си ефективно. В тази ситуация разбиването на мрежата на подмрежи е най-добрият ви вариант.

– Точка за изпълнение

След като разделите мрежата си на секции, трябва да преброите броя на устройствата, които имате във всяка подмрежа, и да разпределите IP адреси към всеки. Адресите във всяка подмрежа трябва да бъдат непрекъснати. Това означава, че трябва да запазите набор от IP адреси за всяка подмрежа. Изчисляването на този диапазон е предмет на IP подмрежа. И така, сега научавате за подмрежа на мрежа.

Какво е подмрежа?

Терминът „подмрежа“ се отнася специално за съображенията за адресиране на система, която включва подмрежи. В IP мрежа използвате IP адрес. Това е идентификатор, съставен от четири 8-битови числа, които са разделени с точка (“.”). Всяко осем битово двоично число е известно като октет.

Последователността на числата работи на база 256. Всяко число в адрес представлява основно двоично число от осем бита. Най-високото осемцифрено двоично число е 11111111, което е 255 в нашата обикновена десетична система за броене.

И така, адресите се изпълняват от порядъка на 0.0.0.1 до 0.0.0.255, а след това следващият адрес нагоре е 0.0.1.0. Максималният брой, разрешен във всяко адресно пространство, е 255.255.255.255. Тъй като това е само представяне на двоични числа, действителният максимален двоичен адрес е наистина 11111111.11111111.11111111.11111111. В двоичната версия на IP адреса има 32 числа и всяко може да бъде само нула или едно.

Всяко устройство във вашата мрежа трябва да има уникален IP адрес. Тази уникалност се отнася само за вашата мрежа, така че няма значение дали друга мрежа някъде другаде използва същите адреси като вас. Не можете обаче да имате един и същ IP адрес, разпределен на устройство в една подмрежа, както и на устройство в друга подмрежа. В мрежовата терминология всяко устройство, което се нуждае от уникален IP адрес, за да комуникира по мрежата, се нарича „хост“.

Адрес за излъчване и адрес на мрежата

Разпределението на вашия подмрежов адрес ще раздели наличния диапазон от адреси в диапазон, запазен за всяка подмрежа. Диапазонът на адреси за подмрежа винаги започва с четно число и завършва с нечетно число. Първият номер на диапазона е обозначен като ID на мрежата. Последното число в диапазона става „Идентификационен номер на излъчване,”, Което означава, че всички съобщения, изпратени до този IP адрес, се хващат от всички устройства в подмрежата.

– Точка за изпълнение

Когато планирате обхвата на адреса за всяка от подмрежите си, трябва да добавите брой от още два адреса – идентификатора на мрежата и идентификатора на излъчване – в обхвата.

Системата за подмрежи има още един адресен елемент, който е „маска на подмрежата.”Това разделя IP адреса на подмрежата на мрежов елемент и хост елемент. Няма фиксирана точка за разделението между мрежовите и хост секциите на адреса. Дължината на всяка част се обозначава с маската на подмрежата.

– Точка за изпълнение

Не е нужно да правите адресното пространство за всяка подмрежа еднакъв размер. Така, трябва да изчислите изискванията за адрес на всяка подмрежа поотделно.

Следващият раздел на това ръководство ще обясни този проблем по-подробно.

Маската на подмрежата

IP маската на подмрежата ще ви даде мрежовия идентификатор за всяка дадена подмрежа. Ако вземете IP адреса на устройство в подмрежата и приложите към него маската на подмрежата с булева алгебра, ще получите мрежовия идентификатор. Не забравяйте, че мрежовият идентификатор е и първият адрес в обхвата, разпределен на подмрежата.

Тази система от математически изводи позволява на мрежовото оборудване да определи до кой мрежов сегмент отива съобщението, като използва маската на подмрежата. Разбирането на подмрежовата система ви позволява правилно да настроите подмрежите и да разпределите правилния пул от адреси към всяка подмрежа.

Всички стойности на маската ще бъдат за определен брой битове отляво, като останалите позиции са запълнени с нули. Броят на тези в маската дава дължината на маската. Броят нули в маската дава дължина на подмрежата, което ви позволява да разпределяте уникални IP адреси на устройствата, свързани към подмрежата. Тази втора част на адреса понякога се нарича „хост битове.“ Колкото по-голяма е дължината на подмрежата, толкова повече адрес получавате в пула за тази подмрежа. Няма правилна дължина за маскиране, просто е въпрос на това колко хост адреса са ви необходими във всяка подмрежа.

Има само ограничен брой формати за маска на подмрежата поради изискването всички тези в IP адреса да бъдат непрекъснати и да започват от първата позиция вляво. Местоположението на последното „1“ в маската на подмрежата идентифицира октета на маската. Маската може да се появи във всеки от четирите октета в маската на подмрежата. Крайното число в десетичната версия на маската винаги е 255, 254, 252, 248, 240, 224, 192 или 128. Това е така, защото тези числа съответстват на двоичните октети 11111111, 11111110, 11111100, 11111000, 11110000, 11100000 , 11000000, 10000000.

Ето списък на валидни маски на подмрежата:

Подмрежна маскаМаска дължинаМаска октетДължина на подмрежа Брой адреси

255.255.255.254	31	4	1	2
255.255.255.252	30	4	2	4
255.255.255.248	29	4	3	8
255.255.255.240	28	4	4	16
255.255.255.224	27	4	5	32
255.255.255.192	26	4	6	64
255.255.255.128	25	4	7	128
255.255.255.0	24	3	8	256
255.255.254.0	23	3	9	512
255.255.252.0	22	3	10	1024
255.255.248.0	21	3	11	2048
255.255.240.0	20	3	12	4096
255.255.224.0	на 19	3	13	8192
255.255.192.0	18	3	четиринадесет	16384
255.255.128.0	17	3	15	32768
255.255.0.0	16	2	16	65536
255.254.0.0	15	2	17	131072
255.252.0.0	четиринадесет	2	18	262144
255.248.0.0	13	2	на 19	524288
255.240.0.0	12	2	20	1048576
255.224.0.0	11	2	21	2097152
255.192.0.0	10	2	22	4194304
255.128.0.0	9	2	23	8388608
255.0.0.0	8	1	24	16777216

Във всеки случай, показан в таблицата по-горе, броят на хостовите адреси, налични в пула, е два по-малък от общия брой адреси, създадени от маската на подмрежата. Това е така, защото първият и последният адрес в диапазона се запазват като мрежов адрес (мрежов идентификатор) и адрес на излъчване (идентификатор на излъчване).

Тези стойности на маската са десетичното представяне на действителната двоична маска. Така че в действителност маската 255.255.255.240 е 11111111.11111111.11111111.11110000.

Прилагането на маската към IP адрес изисква да използвате булева алгебра и да работите с двоичните версии на адреса и маската, а не с десетичната версия.

С Boolean AND, всеки бит в една и съща позиция на двете числа трябва да бъде зададен, за да може този бит да бъде зададен в резултатите. Ако някой от тези два бита е нула, резултатът за тази позиция в числото ще бъде нула.

Като се има предвид IP адресът на мрежата 60.15.20.200 и маската на подмрежата от 255.255.255.240, вие бихте И бинарните числа за тези адреси, заедно със следните резултати:

     00111100.00001111.00010100.11001000

И 11111111.11111111.11111111.11110000

= 00111100.00001111.00010100.11000000

= 60.15.20.192

В този пример дължината на маската е 28, а дължината на подмрежата е 4. Когато вие И тази подмрежа маскирате към всеки двоичен адрес, първите 28 бита в адреса ще се покажат в резултатите непроменени. Последните четири бита на адреса ще бъдат заличени и заменени с нули.

След като имате мрежовия идентификатор за адрес, е лесно да откриете идентификационния номер на излъчване. Тъй като дължината на подмрежата е 4, този диапазон от адреси има 16 членове. Така че, просто трябва да добавите 16 към IP адреса на мрежовия идентификатор. Това ви дава 60.15.20.208. въпреки това, ID за излъчване винаги трябва да бъде нечетен номер, и мрежовият идентификатор е един от набора от 16 адреса, така че извадете 1 и знаете, че излъчващият идентификатор за тази подмрежа е 60.15.20.207. Устройствата в тази подмрежа могат да бъдат разпределени адреси от 60.15.20.193 до 60.15.20.206.

Нотация на подмрежата: CIDR

Друг момент, който трябва да знаете е стандартът за нотация, използван за подмрежа. Дължината на маската може да бъде добавена към мрежовия идентификатор, за да ви даде по-бърза представа за размера на подмрежата. Това следва от идентификационния номер след наклонена черта. Така че в нашия пример този обхват на подмрежата може да бъде написан като 60.15.20.192/28. Като се има предвид, че цялата дължина на всяка маска на подмрежата е 32, информацията, че дължината на маската е 28, ви казва, че частта на подмрежата има 4 цифри.

Тази нотация принадлежи към система от подмрежи, която се отнася до методология на маршрутизация, наречена Безкласово маршрутизиране на домейни в Интернет, което се съкращава на CIDR и се произнася „сайдер“. Това е много гъвкав начин за разделяне на адресното пространство на мрежата, отколкото по-ранната система, базирана на класове, използваща различни диапазони битове за подмрежи. Не е нужно да изучавате методите, базирани на класа, защото CIDR замени оригиналния метод на подмрежа и е много по-удобен за потребителя.

Подмрежи за бързи клавиши

Само наистина трябва да извършите изчисления на сегментите, включително и след преминаването от такива към нули в маската на подмрежата. В горния пример ще знаете, като се има предвид, че първите три сегмента на адреса имат стойност 255, че мрежовият идентификатор ще има същите първи три сегмента на дадения IP адрес. Продължавайки нашия пример, просто трябва да копирате 60.15.20 и да се съсредоточите върху последния сегмент на адреса.

Калкулаторът на програмист може да ви помогне да разработите двоични числа, а също така може да ви осигури функция И, така че не е нужно да изписвате изчислението на хартия. Редовният калкулатор в Windows може да осигури това средство. Просто трябва да кликнете върху менюто Hamburger горе вляво и да изберете програмист от опциите за настройки.

В този режим можете да изберете да извършвате операции И върху двоични или десетични числа. Резултатите от изчисленията са показани в двата формата.

Маскиране на подмрежа с променлива дължина

Урокът за подмрежата в това ръководство се основава на CIDR, което дава възможност за голяма гъвкавост в размера на адресните пулове, които присвоявате на всяка подмрежа. Всъщност не е нужно да ограничавате системата си до използването на само една маска на подмрежата. Можете да зададете различни по големина адреси на всяка подмрежа. Това е известно като „маскиране на подмрежа с променлива дължина”(VLSM). Клас-базирана подмрежа резервира секции на цялото адресно пространство за отделни класове, като всеки клас има маска на подмрежата по подразбиране. Няма такива фиксирани точки с VLSM.

Не забравяйте, че адресирането на подмрежата е функция на маршрутизиране. Ето защо, ако искате да използвате маскиране на подмрежата с променлива дължина, трябва да сте сигурни, че вашето мрежово оборудване може да се справи с методологията. Повечето мрежови устройства са оборудвани за управление на редица протоколи за маршрутизиране. За щастие, повечето от тези системи за маршрутизиране могат да се справят с VLSM.

По-конкретно, можете да използвате VLSM с протокол за информация за маршрутизация v2 (RIPv2), интегрирана междинна система към протокол за интегрирана система (IS-IS), подобрен протокол за маршрутизиране на вътрешния шлюз (EIGRP) и отворен най-кратък път първо (OSPF) и границата Gateway Protocol (BGP) може да се справи с VLSM. Почти всички рутери са съвместими със системата RIPv1 и всъщност могат да използват този протокол като настройка по подразбиране. Трябва да се уверите, че промените това предпочитание, тъй като RIPv1 не може да се справи с VLSM.

– Точка за изпълнение

Когато изчислявате диапазоните на адреси за всяка своя подмрежа, трябва да изберете маската на подмрежата, която ви дава достатъчно хостове в тази подмрежа. Така че, трябва да закръгляте разпределението на адресите до следващия възможен размер на блока. Например, ако имате подмрежи, които съдържат 67, 18 и 45 устройства, първо трябва да добавите два адреса към всеки раздел за мрежовия идентификатор и идентификатора на излъчване. Така че се нуждаете от диапазони от адреси, които съдържат 69, 20 и 47 адреса.

Разглеждайки таблицата на наличните начални точки на подмрежата по-горе, можете да видите, че въпреки че можете да имате адресни пространства с различни размери, има фиксирани точки, в които може да започне диапазон на адреси. Не можете да имате диапазон от адреси 69, така че трябва да закръгляте и разпределяте 128 адреса на тази подмрежа. Подмрежата, която се нуждае от 20 IP адреса, ще получи разпределение на 32, а подмрежата, която се нуждае от 47 адреса, ще получи 64.

Следователно, трябва да работите с разпределение на подмрежата 128 + 32 + 64, което работи на 224. Въпреки че тази стратегия създава пропуски в адресното пространство, той е по-ефективен от метода на подмрежа с фиксирана дължина което би изисквало всяка подмрежа да има същия размер на адресното пространство. VLSM позволява много по-голям брой подмрежи.

Когато изчислявате началната точка на адреса си, ще трябва да закръгляте отново, защото няма обхват на подмрежи, който ви дава 224 IP адреса. Следващата точка нагоре ще ви даде 256 адреса. Това е начален адрес от 255.255.255.0.

Първата ви подмрежа ще има адрес 255.255.255.0. Останалото място в адресния диапазон е необходимо за тази първа подмрежа и другите две подмрежи. Така че ще разделите диапазона на адреси още два пъти. Ето защо маскирането на подмрежата с променлива дължина понякога се нарича „подмрежа на подмрежа.”

Обърнете се отново към таблицата по-горе. Следващата възможна начална точка на подмрежата е 255.255.255.128. И така, адресният диапазон за най-голямата ви подмрежа ще се побере в диапазона между 255.255.255.0 и 255.255.255.127. Най- ID на мрежата за тази подмрежа ще бъде 255.255.255.0 и Идентификационен номер на излъчване ще бъде 255.255.255.127. В този диапазон има 126 IP адреси. Имате нужда от 67 адреса, така че в този обхват ще бъдат запазени 59 адреса. Това ви дава много място за добавяне на нови устройства в тази подмрежа.

Адресът 255.255.255.128 ще бъде ID на мрежата за следващата ви подмрежа. Имате нужда от 45 адреса за тази мрежа, но трябва да разпределите обхват от 64. ID на мрежата и на Идентификационен номер на излъчване заема две от това разпределение, така че ще се обърнете към 45 устройства и след това ще имате 17 резервни IP адреса. Най- Идентификационен номер на излъчване за тази подмрежа ще бъде 255.255.255.191.

Най- ID на мрежата за последната ви подмрежа ще бъде 255.255.255.192. Тази подмрежа съдържа 18 устройства и вие също се нуждаете от ID на мрежата и a Идентификационен номер на излъчване, така че това адресно пространство ще съдържа 32 адреса, оставяйки 12 резервни IP адреса. Идентификационният номер на излъчването за тази подмрежа ще бъде 255.255.255.223. Това оставя адресни пространства за нови под-мрежи между 255.255.255.224 и 255.255.255.253.

Калкулатори на подмрежата

Както бе посочено по-горе, стандартният калкулатор на Windows може да ви помогне да разработите членство в пула за подсети. Някои удобни калкулатори, специално създадени за подмрежа, също си струва да опитате. Много от тези калкулатори на подмрежата са достъпни онлайн и затова работят без значение коя операционна система разполагате.

Ето нашия списък на най-добрите безплатни калкулатори на подмрежата:

1. SolarWinds Advanced Subnet Calculator – безплатен инструмент, който работи на Windows
2. Tech-FAQ Subnet Calculator – безплатна програма, която работи на Windows
3. Подмрежа Ninja – безплатен онлайн калкулатор
4. Spiceworks Subnet Calculator – безплатен онлайн инструмент
5. Калкулаторът на IP подмрежа – друг безплатен онлайн инструмент
6. Subnet Calc – безплатен и написан за Macs
7. VLSM (CIDR) Subnet Calculator – безплатен онлайн калкулатор, специализиран в подмрежи с променлива дължина
8. Ipcalc – онлайн или може да бъде инсталиран на Linux
9. Sipcalc – полезна програма за команден ред за Linux
10. IP Subnet Calculator – инструмент за Windows и Linux

Главна IP подмрежа

Подмрежа не е толкова трудно, стига да използвате специализиран калкулатор и да внедрите CIDR вместо IP маршрутизиране на базата на клас.

Ако сложността на разпределяне на диапазони за всяка подмрежа и подмрежа на мрежата ви затруднява разделянето на вашата мрежа, сега трябва да имате увереността да обмислите стратегията по-задълбочено..

Способността за изчисляване на обхвата на подмрежата е съществена част от сертифицирането на мрежовия инженеринг. Ако се надявате да станете а Cisco сертифициран техник за работа в мрежа или а Cisco Certified Network Associate, ще се нуждаете от умения за подмрежа под колана. Няма да можете да положите изпитите си CCENT 100-101 или CCNA 200-120, без да овладеете тези техники.

Изображение: Подмрежа от Брандън Леон чрез Flickr. Лицензиран под CC BY-SA 2.0