Подсеть
Подсеть подсеть или — это логическое подразделение IP -сети . [1] : 1, 16 Практика разделения сети на две или более сетей называется подсетями .
Компьютеры, принадлежащие к одной подсети, адресуются по одинаковой группе старших бит их IP-адресов . Это приводит к логическому разделению IP-адреса на два поля: номер сети или префикс маршрутизации и остальное поле или идентификатор хоста . Остальное поле — это идентификатор конкретного хоста или сетевого интерфейса.
может Префикс маршрутизации быть выражен как первый адрес сети, записанный в нотации бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR), за которым следует косая черта ( / ) и заканчивается длиной префикса в битах. Например, 198.51.100.0/24 начинающийся — это префикс сети Интернет-протокола версии 4, с данного адреса, при этом 24 бита выделены для префикса сети, а остальные 8 бит зарезервированы для адресации хоста. адреса в диапазоне от 198.51.100.0 до 198.51.100.255 К этой сети относятся 198.51.100.255 подсети является , а широковещательным адресом . Спецификация IPv6 адреса 2001:db8:: / 32 представляет собой большой адресный блок с 2 96 адреса, имеющие 32-битный префикс маршрутизации.
Для IPv4 сеть также может характеризоваться маской подсети или сетевой маской , которая представляет собой битовую маску , которая при применении побитовой операции И к любому IP-адресу в сети дает префикс маршрутизации. Маски подсети также выражаются в десятичном формате, например IP-адрес. Например, префикс 198.51.100.0/24 255.255.255.0 будет иметь маску подсети .
Обмен трафиком между подсетями осуществляется через маршрутизаторы , когда префиксы маршрутизации адреса источника и адреса назначения различаются. Маршрутизатор служит логической или физической границей между подсетями.
Преимущества разделения существующей сети на подсети различаются в зависимости от сценария развертывания. В архитектуре распределения адресов Интернета с использованием CIDR и в крупных организациях необходимо эффективное распределение адресного пространства. Создание подсетей также может повысить эффективность маршрутизации или дать преимущества в управлении сетью, когда подсети административно контролируются различными объектами в более крупной организации. Подсети могут быть организованы логически в иерархической архитектуре, разделяя адресное пространство сети организации на древовидную структуру маршрутизации или другие структуры, такие как ячейки.
Сетевая адресация и маршрутизация [ править ]
Компьютеры, участвующие в IP-сети, имеют по крайней мере один сетевой адрес . Обычно этот адрес уникален для каждого устройства и может быть настроен автоматически сетевой службой с помощью протокола динамической конфигурации хоста (DHCP), вручную администратором или автоматически операционной системой с автоматической настройкой адреса без отслеживания состояния .
Адрес выполняет функции идентификации хоста и его местонахождения в сети при маршрутизации назначения. Наиболее распространенной архитектурой сетевой адресации является Интернет-протокол версии 4 (IPv4), но его преемник, IPv6 , все чаще используется примерно с 2006 года. Адрес IPv4 состоит из 32 битов. Адрес IPv6 состоит из 128 бит. В обеих архитектурах IP-адрес разделен на две логические части: префикс сети и идентификатор хоста . Все хосты в подсети имеют одинаковый сетевой префикс. Этот префикс занимает старшие биты адреса. Количество битов, выделяемых в сети для префикса, может варьироваться в зависимости от подсети в зависимости от сетевой архитектуры. Идентификатор хоста является уникальным локальным идентификатором и представляет собой либо номер хоста в локальной сети, либо идентификатор интерфейса.
Эта структура адресации позволяет избирательно маршрутизировать IP-пакеты по нескольким сетям через специальные компьютеры-шлюзы, называемые маршрутизаторами , к хосту назначения, если сетевые префиксы хостов-источника и хоста-получателя различаются, или отправлять их непосредственно на целевой хост в локальной сети, если они различаются. одинаковый. Маршрутизаторы образуют логические или физические границы между подсетями и управляют трафиком между ними. Каждая подсеть обслуживается назначенным по умолчанию маршрутизатором, но внутри может состоять из нескольких физических Ethernet сегментов , соединенных между собой сетевыми коммутаторами .
Префикс маршрутизации адреса идентифицируется маской подсети , записанной в той же форме, что и для IP-адресов. Например, маска подсети для префикса маршрутизации, состоящая из 24 старших бит адреса IPv4, записывается как 255.255.255.0 .
Современной стандартной формой указания сетевого префикса является нотация CIDR, используемая как для IPv4, так и для IPv6. Он подсчитывает количество битов в префиксе и добавляет это число к адресу после разделителя символов косой черты (/). Эта нотация была введена в бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR). [2] В IPv6 это единственная стандартная форма для обозначения префиксов сети или маршрутизации.
Например, сеть IPv4 обозначает адрес 2001 : db8 из сетевой :: и его 192.0.2.0 с маской подсети 255.255.255.0 записывается как 192.0.2.0/24, а запись IPv6 2001:db8::/32 префикс , состоящий старшие 32 бита.
В классовых сетях IPv4 до введения CIDR сетевой префикс можно было получить непосредственно из IP-адреса на основе его старшей битовой последовательности. Это определило класс (A, B, C) адреса и, следовательно, маску подсети. Однако с момента появления CIDR для назначения IP-адреса сетевому интерфейсу требуется два параметра: адрес и маска подсети.
Учитывая исходный адрес IPv4, связанную с ним маску подсети и адрес назначения, маршрутизатор может определить, находится ли пункт назначения в локальной сети или в удаленной сети. Маска подсети места назначения не требуется и обычно не известна маршрутизатору. [3] Однако для IPv6 определение соединения в деталях отличается и требует протокола обнаружения соседей (NDP). [4] [5] Назначение адреса IPv6 интерфейсу не требует соответствующего префикса внутри канала и наоборот, за исключением локальных адресов канала .
Поскольку каждая локально подключенная подсеть должна быть представлена отдельной записью в таблицах маршрутизации каждого подключенного маршрутизатора, разделение на подсети увеличивает сложность маршрутизации. Однако при тщательном проектировании сети маршруты к коллекциям более удаленных подсетей внутри ветвей древовидной иерархии могут быть объединены в суперсеть и представлены отдельными маршрутами.
Интернет-протокол версии 4 [ править ]
Определение префикса сети [ править ]
Маска подсети IPv4 состоит из 32 битов; это последовательность единиц ( 1 ), за которой следует блок нулей ( 0 ). Единицы обозначают биты адреса, используемые в качестве префикса сети, а завершающий блок нулей обозначает эту часть как идентификатор хоста.
В следующем примере показано отделение префикса сети и идентификатора узла от адреса ( 192.0.2.130 ) и связанной с ним / 24 маски подсети ( 255.255.255.0 ). Операция визуализируется в таблице с использованием форматов двоичных адресов.
| Двоичная форма | Десятично-точечная запись | |
|---|---|---|
| айпи адрес | 11000000.00000000.00000010.10000010
|
192.0.2.130 |
| Маска подсети | 11111111.11111111.11111111.00000000
|
255.255.255.0 |
| Префикс сети | 11000000.00000000.00000010.00000000
|
192.0.2.0 |
| Идентификатор хоста | 00000000.00000000.00000000.10000010
|
0.0.0.130 |
Результатом побитовой операции И IP-адреса и маски подсети является префикс сети 192.0.2.0 . Часть хоста, равная 130 , получается посредством побитовой операции И адреса и дополнения до единиц маски подсети.
Подсети [ править ]
Создание подсетей — это процесс обозначения некоторых старших бит хостовой части как части сетевого префикса и соответствующей настройки маски подсети. Это делит сеть на более мелкие подсети. Следующая диаграмма изменяет приведенный выше пример, перемещая 2 бита из части хоста в префикс сети, чтобы сформировать четыре меньшие подсети, каждая из которых составляет четверть предыдущего размера.
| Двоичная форма | Десятично-точечная запись | |
|---|---|---|
| айпи адрес | 11000000.00000000.00000010.10000010
|
192.0.2.130 |
| Маска подсети | 11111111.11111111.11111111.11000000
|
255.255.255.192 |
| Префикс сети | 11000000.00000000.00000010.10000000
|
192.0.2.128 |
| Хост-часть | 00000000.00000000.00000000.00000010
|
0.0.0.2 |
Специальные адреса и подсети [ править ]
IPv4 использует специально назначенные форматы адресов для облегчения распознавания специальных функций адреса. Первая и последняя подсети, полученные путем разделения на подсети более крупной сети, традиционно имели специальное обозначение и на раннем этапе имели особые последствия для использования. [6] Кроме того, IPv4 использует единый адрес хоста, то есть последний адрес в сети, для широковещательной передачи всем хостам в канале.
В первой подсети, полученной в результате разделения на подсети более крупной сети, все биты в группе битов подсети установлены на ноль. Поэтому она называется нулевой подсетью . [7] В последней подсети, полученной в результате разделения на подсети более крупной сети, все биты в группе битов подсети установлены в единицу. Поэтому ее называют подсетью «все единицы» . [8]
Первоначально IETF не одобрял производственное использование этих двух подсетей. Если длина префикса недоступна, более крупная сеть и первая подсеть имеют один и тот же адрес, что может привести к путанице. Аналогичная путаница возможна с широковещательным адресом в конце последней подсети. Поэтому в общедоступном Интернете было рекомендовано зарезервировать значения подсети, состоящие только из нулей и единиц. [9] уменьшение количества доступных подсетей на две для каждой подсети. Эта неэффективность была устранена, и в 1995 году эта практика была объявлена устаревшей и актуальна только при работе с устаревшим оборудованием. [10]
Хотя значения хоста «все нули» и «все единицы» зарезервированы для сетевого адреса подсети и ее широковещательного адреса соответственно, в системах, использующих CIDR, все подсети доступны в разделенной сети. Например, сеть / 24 можно разделить на шестнадцать используемых сетей / 28 . Каждый широковещательный адрес, т. е. *.15 , *.31 , …, *.255 , уменьшает только количество хостов в каждой подсети.
Количество хостов в подсети [ править ]
Количество доступных подсетей и количество возможных хостов в сети можно легко вычислить. Например, сеть 192.168.5.0/24 может 26 разделена на следующие четыре / быть подсетей. В этом процессе выделенные два бита адреса становятся частью номера сети.
| Сеть | Сеть (двоичная) | 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 |
Остальные биты после битов подсети используются для адресации хостов внутри подсети. В приведенном выше примере маска подсети состоит из 26 бит, что составляет 255.255.255.192, оставляя 6 бит для идентификатора хоста. Это позволяет использовать 62 комбинации хостов (2 6 −2).
Обычно количество доступных хостов в подсети равно 2. час −2, где h — количество битов, используемых для хостовой части адреса. Количество доступных подсетей — 2. н , где n — количество битов, используемых для сетевой части адреса.
Исключением из этого правила являются 31-битные маски подсети. [11] это означает, что идентификатор хоста имеет длину всего один бит для двух допустимых адресов. В таких сетях, обычно двухточечных , могут быть подключены только два хоста (конечные точки), и указание сетевых и широковещательных адресов не требуется.
| Маска | IP-адреса | Хозяева | Сетевая маска |
|---|---|---|---|
| / 31 | 2 | 2 | 255.255.255.254 |
| / 30 | 4 | 2 | 255.255.255.252 |
| / 29 | 8 | 6 | 255.255.255.248 |
| / 28 | 16 | 14 | 255.255.255.240 |
| / 27 | 32 | 30 | 255.255.255.224 |
| / 26 | 64 | 62 | 255.255.255.192 |
| / 25 | 128 | 126 | 255.255.255.128 |
| / 24 | 256 | 254 | 255.255.255.0 |
| / 23 | 512 | 510 | 255.255.254.0 |
| / 22 | 1024 | 1022 | 255.255.252.0 |
| / 21 | 2048 | 2046 | 255.255.248.0 |
| / 20 | 4096 | 4094 | 255.255.240.0 |
| / 19 | 8192 | 8190 | 255.255.224.0 |
| / 18 | 16384 | 16382 | 255.255.192.0 |
| / 17 | 32768 | 32766 | 255.255.128.0 |
| / 16 | 65536 | 65534 | 255.255.0.0 |
Интернет-протокол версии 6 [ править ]
Структура адресного пространства IPv6 существенно отличается от IPv4. Основная причина разделения на подсети в IPv4 — повышение эффективности использования относительно небольшого адресного пространства, доступного, особенно предприятиям. В IPv6 таких ограничений не существует, поскольку большое адресное пространство, доступное даже конечным пользователям, не является ограничивающим фактором.
Как и в IPv4, разбиение на подсети в IPv6 основано на концепциях маскировки подсетей переменной длины (VLSM) и методологии бесклассовой междоменной маршрутизации . Он используется для маршрутизации трафика между глобальными пространствами распределения и внутри сетей клиентов между подсетями и Интернетом в целом.
Подсеть, совместимая с IPv6, всегда использует адреса с 64-битным идентификатором хоста. [12] Учитывая размер адреса 128 бит, он имеет префикс маршрутизации /64. Хотя технически возможно использовать меньшие подсети, [13] они непрактичны для локальных сетей, основанных на технологии Ethernet, поскольку для автоконфигурации адреса без сохранения состояния требуются 64 бита . [14] Инженерная группа Интернета рекомендует использовать подсети / 127 для каналов «точка-точка», которые имеют только два хоста. [15] [16]
IPv6 не реализует специальные форматы адресов для широковещательного трафика или сетевых номеров. [17] и, таким образом, все адреса в подсети приемлемы для адресации хоста. Адрес, состоящий из всех нулей, зарезервирован как адрес произвольной рассылки маршрутизатора подсети. [18] Любой адрес маршрутизатора подсети — это самый низкий адрес в подсети, поэтому он выглядит как «сетевой адрес». Если маршрутизатор имеет несколько подсетей на одном и том же канале, то он имеет несколько произвольных адресов маршрутизатора подсети на этом канале. [19] Первый и последний адрес в любой сети или подсети не может быть назначен какому-либо отдельному хосту.
Раньше рекомендуемым выделением для сайта клиента IPv6 было адресное пространство с 48-битным ( / 48 ) префиксом. [20] Однако эта рекомендация была пересмотрена, чтобы поощрять использование блоков меньшего размера, например, с использованием 56-битных префиксов. [21] Другой распространенный размер распределения для сетей бытовых потребителей имеет 64-битный префикс.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Джеффри Могул; Джон Постел (август 1985 г.). Стандартная процедура создания подсетей Интернета . IETF . дои : 10.17487/RFC0950 . РФК 950 . Обновлено RFC 6918.
- ^ В. Фуллер; Т. Ли (август 2006 г.). Бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR): план назначения и агрегирования интернет-адресов . Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC4632 . РФК 4632 .
- ^ Р. Брейден, изд. (октябрь 1989 г.). Требования к интернет-хостам – коммуникационные уровни . Сетевая рабочая группа IETF . сек. 3.3.1. дои : 10.17487/RFC1122 . РФК 1122 . Обновлено RFC 1349, RFC 4379, RFC 5884, RFC 6093, RFC 6298, RFC 6633, RFC 6864, RFC 8029.
- ^ Т. Нартен; Э. Нордмарк; В. Симпсон; Х. Солиман (сентябрь 2007 г.). Обнаружение соседей для IP версии 6 (IPv6) . Сетевая рабочая группа. дои : 10.17487/RFC4861 . RFC 4861 .
- ^ Х. Сингх; В. Биби; Э. Нордмарк (июль 2010 г.). Модель подсети IPv6: взаимосвязь между ссылками и префиксами подсети . IETF . дои : 10.17487/RFC5942 . РФК 5942 .
- ^ «Идентификатор документа 13711 — Нулевая подсеть и подсеть «все единицы»» . Сиско Системы . 10 августа 2005 г. Архивировано из оригинала 9 февраля 2014 г. Проверено 25 апреля 2010 г.
Традиционно настоятельно рекомендуется не использовать для адресации нулевую подсеть и подсеть, состоящую из одних единиц. [...] Сегодня использование нулевой подсети и подсети «все единицы» общепринято, и большинство поставщиков поддерживают их использование.
- ^ «Идентификатор документа 13711 — Нулевая подсеть и подсеть «все единицы»» . Сиско Системы . 10 августа 2005 г. Архивировано из оригинала 9 февраля 2014 г. Проверено 23 апреля 2010 г.
первая [...] подсеть[...], известная как нулевая подсеть
- ^ «Идентификатор документа 13711 — Нулевая подсеть и подсеть «все единицы»» . Сиско Системы . 10 августа 2005 г. Архивировано из оригинала 9 февраля 2014 г. Проверено 23 апреля 2010 г.
[...] последняя подсеть[...], известная как [...] подсеть «все единицы»
- ^ Джеффри Могул; Джон Постел (август 1985 г.). Стандартная процедура создания подсетей Интернета . IETF . п. 6. дои : 10.17487/RFC0950 . РФК 950 .
Полезно сохранить и расширить интерпретацию этих специальных адресов в сетях с подсетями. Это означает, что значения всех нулей и всех единиц в поле подсети не должны присваиваться реальным (физическим) подсетям.
- ^ Трой Паммилл; Билл Мэннинг (декабрь 1995 г.). Таблица подсетей переменной длины для IPv4 . IETF . дои : 10.17487/RFC1878 . РФК 1878 .
Эта практика устарела! Современное программное обеспечение сможет использовать все определяемые сети.
(Информационный RFC, понижен в категории «Исторический ») - ^ А. Ретана; Р. Уайт; В. Фуллер; Д. Макферсон (декабрь 2000 г.). Использование 31-битных префиксов в каналах IPv4 «точка-точка» . дои : 10.17487/RFC3021 . РФК 3021 .
- ^ Р. Хинден; С. Диринг (февраль 2006 г.). Архитектура адресации IP версии 6 — раздел 2.5.1. Идентификаторы интерфейса . IETF . сек. 2.5.1. дои : 10.17487/RFC4291 . РФК 4291 .
Для всех одноадресных адресов, за исключением тех, которые начинаются с двоичного значения 000, идентификаторы интерфейсов должны иметь длину 64 бита и быть созданы в модифицированном формате EUI-64.
(Обновлено RFC 5952, RFC 6052, RFC 7136, RFC 7346, RFC 7371, RFC 8064.) - ^ С. Томсон; Т. Нартен; Т. Цзиньмей (сентябрь 2007 г.). Автоконфигурация адреса без сохранения состояния IPv6 — раздел 5.5.3.(d) Обработка объявления маршрутизатора . IETF . сек. 5.5.3. дои : 10.17487/RFC4862 . РФК 4862 .
Системный администратор несет ответственность за обеспечение соответствия длины префиксов, содержащихся в объявлениях маршрутизатора, длине идентификаторов интерфейса для этого типа канала. [...] реализация не должна предполагать определенную константу. Скорее, он должен ожидать любой длины идентификаторов интерфейса.
(Обновлено RFC 7527.) - ^ М. Кроуфорд (декабрь 1998 г.). Передача пакетов IPv6 по сетям Ethernet — раздел 4. Автоконфигурация без сохранения состояния . IETF . сек. 4. дои : 10.17487/RFC2464 . РФК 2464 .
Идентификатор интерфейса [AARCH] для интерфейса Ethernet основан на идентификаторе EUI-64 [EUI64], полученном из встроенного 48-битного адреса IEEE 802 интерфейса. [...] Префикс адреса IPv6, используемый для автоконфигурации без сохранения состояния [ACONF] интерфейса Ethernet, должен иметь длину 64 бита.
(Обновлено RFC 6085, RFC 8064.) - ^ М. Коно; Б. Ницан; Р. Буш; Ю. Мацузаки; Л. Колитти; Т. Нартен (апрель 2011 г.). Использование 127-битных префиксов IPv6 на каналах между маршрутизаторами . IETF . дои : 10.17487/RFC6164 . RFC 6164 .
В каналах «точка-точка» между маршрутизаторами по соображениям безопасности и по другим причинам полезно использовать 127-битные префиксы IPv6.
- ^ В. Джордж (февраль 2012 г.). RFC 3627 переведен в исторический статус . IETF . дои : 10.17487/RFC6547 . RFC 6547 .
В этом документе параметру «Использование длины префикса /127 между маршрутизаторами, считающимся вредным» (RFC 3627) присваивается исторический статус, чтобы отразить обновленное руководство, содержащееся в «Использовании 127-битных префиксов IPv6 на каналах между маршрутизаторами» (RFC 6164).
- ^ Р. Хинден; С. Диринг (февраль 2006 г.). Архитектура адресации IP версии 6 — раздел 2. Адресация IPv6 . IETF . сек. 2. дои : 10.17487/RFC4291 . РФК 4291 .
В IPv6 нет широковещательных адресов, их функцию заменяют многоадресные адреса. [...] В IPv6 все нули и все единицы являются допустимыми значениями для любого поля, если это специально не исключено.
- ^ Р. Хинден; С. Диринг (февраль 2006 г.). Архитектура адресации IP версии 6 — раздел 2.6.1 «Требуемый произвольный адрес» . IETF . сек. 2.6.1. дои : 10.17487/RFC4291 . РФК 4291 .
Этот произвольный адрес синтаксически совпадает с одноадресным адресом для интерфейса в канале с нулевым идентификатором интерфейса.
- ^ «Anycast-адреса маршрутизатора подсети – что это такое, как они работают? – Into6» . 30 марта 2014 г. Архивировано из оригинала 2 июля 2022 г. Проверено 9 июня 2022 г.
- ^ «Планы адресации IPv6» . ARIN IPv6 Wiki. Архивировано из оригинала 26 апреля 2010 г. Проверено 25 апреля 2010 г.
Все клиенты получают один /48, если только они не докажут, что им нужно более 65 тыс. подсетей. [...] Если у вас много клиентов-потребителей, вы можете присвоить /56 сайтам частных домов.
- ^ Т. Нартен; Г. Хьюстон; Л. Робертс (март 2011 г.). Назначение адресов IPv6 конечным сайтам . IETF . дои : 10.17487/RFC6177 . ISSN 2070-1721 . BCP 157. RFC 6177 .
APNIC, ARIN и RIPE пересмотрели политику назначения конечных сайтов, чтобы поощрять назначение меньших блоков (т. е. /56) конечным сайтам.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Требования к маршрутизаторам IPv4 . дои : 10.17487/RFC1812 . РФК 1812 .
- Утилита подсетей сетей Интернет . дои : 10.17487/RFC0917 . РФК 917 .
- DNS-кодировки сетевых имен и других типов . дои : 10.17487/RFC1101 . РФК 1101 .
- Бланк, Эндрю Г. (2006). Основы TCP/IP . Уайли. ISBN 9780782151138 .
- Ламмл, Тодд (2005). Учебное пособие для сертифицированных сетевых специалистов CCNA Cisco, 5-е издание . Сан-Франциско, Лондон: Сайбекс.
- Грот, Дэвид; Скандиер, Тоби (2005). Сеть + Учебное пособие (4-е изд.). Сан-Франциско, Лондон: Уайли.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
