Как найти максимальное количество узлов в сети

Механизм разбиения на подсети

Разбиение
на подсети (subnetting)
— это логическое разделение адресного
пространства сети путем установки в 1
дополнительных битов маски подсети.
Такое расширение позволяет создавать
многие подсети в адресном пространстве
сети.

Например,
если маска подсети по умолчанию
255.255.0.0 используется для узлов сети
класса В 131.107.0.0, IP-адреса 131.107.1.11 и
131.107.2.11 находятся в одной подсети и
поддерживают взаимодействие посредством
широковещания. Но если расширить маску
подсети до 255.255.255.0, то эти адреса окажутся
в разных подсетях и для обмена данными
соответствующим узлам придется пересылать
пакеты на основной шлюз, который
перенаправит дейтаграммы в нужную
подсеть. Внешние по отношению к сети
узлы по-прежнему используют маску
подсети по умолчанию для взаимодействия
с узлами внутри сети. Обе версии показаны
на рис. 2-7 и 2-8.

Показанное
на рис. 2-7 исходное адресное пространство
класса В, состоящее из единственной
подсети, может содержать максимум 65 534
узлов, а новая маска подсети (рис. 2-8)
позволяет разделить адресное пространство
на 256 подсетей, в каждой из которых можно
разместить до 254 узлов.

Преимущества
разбиения на подсети

Разбиение
на подсети часто используют для
обеспечения соответствия физической
и логической топологии сети или для
ограничения широковещательного трафика.
Другие несомненные преимущества: более
высокий уровень защиты (благодаря
ограничению неавторизованного трафика
маршрутизаторами) и упрощение
администрирования (благодаря передаче
управления подсетями другим отделам
или администраторам).

Единственный
сегмент сети 131.107.0.0/16

Рис.
2-7. Неразбитое на подсети адресное
пространство класса В

Рис.
2-8. Разбитое на подсети адресное
пространство класса В

Соответствие
физической топологии. Допустим,
вам поручили спроектировать университетскую
сеть, состоящую из 200 узлов, распределенных
в четырех зданиях — Voter Hall,
Twilight
Hall,
Monroe
Hall
и Sunderland
Hall.
В каждом здании планируется разместить
по 50 узлов. Если интернет-провайдер
выделил адрес 208.147.66.0 класса С, вам
доступны адреса 208.147.66—208.147.66.254. Однако
из-за размещения в четырех физически
отделенных зданиях, узлы не могут
обмениваться данными по локальной сети.
Расширив маску подсети на 2 бита (т. е.
позаимствовав их у идентификатора
узла), сеть» разбивают на четыре
логические подсети, а для связи
устанавливается маршрутизатор (рис.
2-9).

Ограничение
широковещательного трафика. Широковещание
— рассылка сообщений с одного компьютера
на все расположенные в локальном сегменте
устройства. Широковещание существенно
нагружает ресурсы, поскольку занимает
полосу пропускания и требует участия
всех сетевых адаптеров и процессоров
логического сегмента сети.

Маршрутизаторы
блокируют широковещание и защищают
сети от излишнего трафика. Поскольку
маршрутизаторы также определяют
логические ограничения подсетей,
разбиение на подсети позволяет косвенно
ограничивать широковещательный трафик
в сети.

Определение
максимального количества узлов в сети

Зная
сетевой адрес, определить максимальное
количество узлов в сети просто: надо
возвести 2 в степень, равную количеству
битов в идентификаторе узла, и вычесть
2. Например, в сетевом адресе 192.168.0.0/24
под идентификатор узла отведено 8 бит,
поэтому возможное максимальное число
узлов 2s — 2 = 254.

208.147.66.192/26

ID
подсети (в двоичном виде):11

Рис.
2-9. Разбиение на подсети в соответствии
с физической топологией

Исключение
идентификаторов узла, состоящих из
одних нулей или одних единиц. Значение
2х показывает общее количество комбинаций
значений битов двоичного числа х,
включая
комбинации из одних нулей и одних единиц.
Например, V
дает
8, т. е. количество различных комбинаций
из 3 битов (dec.
означает
десятичную систему счисления):

000
= 0 (дес.)

001
= 1 (дес.)

010
= 2 (дес.)

011
= 3 (дес.)

100
= 4 (дес.)

101
= 5 (дес.)

110
= .6 (дес.)

111
= 7 (дес.)

Однако
узлам нельзя назначать адреса, состоящие
из одних только нулей или единиц,
поскольку они зарезервированы для
других целей. Идентификатор узла,
состоящий из одних нулей, на самом деле
определяет сеть без указания конкретного
узла. Идентификатор узла из одних единиц
зарезервирован в протоколе IP для
широковещания (передачи сообщения всем
узлам сети). При подсчете максимального
количества узлов в сети эти варианты
надо исключить из рассмотрения (т. е.
вычесть из него 2).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #

  11.03.2015476.16 Кб382.doc

• #

  11.03.2015308.74 Кб102.DOC

• #

  11.03.2015881.66 Кб222.doc

• #
• #
• #

Адресация в локальной сети. Двоичная система исчисления.

Традиционная запись IP адреса — четыре числа разделенных точками, например 192.168.0.1. Такая запись (нотация) называется десятично-точечной, и используется для удобства запоминания, «родная» форма для IP адреса — двоичная (бинарная) запись где числа представлены цифрами 0 и 1.

Четыре числа в десятичной записи, в двоичной являются четырьмя группами по 8 битов (110000000.10101000.00000000.00000001). Каждая группа в любом типе записи называется октетом. Считаются октеты слева-направо. Первый октет — биты 1-8, второй октет — биты 9-16, третий — 17-24, замыкает четвертый октет — биты 25-32.

Для удобство маршрутизации каждый адрес делиться на идентификатор сети и идентификатор узла. При пересылке пакета маршрутизатор используя адрес сети передаёт его в нужный сегмент, после доставки в нужный сегмент по адресу узла пакет доставляться конкретному адресату. Количество битов отведенных под идентификатор сети определяться по типу (классу) адреса или маске подсети.

Типы адресов.

Класс IP адреса определяется по первому октету. Существует 5 классов IP адресов, из которых A, B и C можно использовать для адресации. В таблице октеты IP адреса обозначаются w.x.y.z.

Адреса для частного использования (LAN) допустимо использовать из следующих диапазонов:

10.0.0.0 -10.255.255.254

172.16.0.0 -172.31.255.254

192.168.0.0 -192.168.255.254

Эти адреса не могут использоваться для выхода в Интернет и должны преобразовываться NAT или использовать для выхода прокси-сервер.

Уникальный адрес 127.0.0.1 — это адрес «заглушка» при обращении на который запрос возвращается к отправителю. У MS он называется сетевым адресом замыкания на себя.

Так же необходимо знать что узлам сети не могут даваться адреса заканчивающиеся нулями — они используются как адреса сети, и двоичными единицами (255 в десятичной системе) — это широковещательный (broadcast) адрес, отправляющий запрос всем узлам сети.

Пример:

192.168.1.0 адрес сети класса С, 192.168.1.255 — её широковещательный адрес.

Маска подсети

Маска подсети использует тот же формат что и IP адреса — четыре октета по 8 бит. Используется для выделения адреса сети, и разделения идентификаторов сети и узла.

Идентификатор сети нужен для разбиения адресов на подсети. Маска подсети имеет все единицы в части отмечающей адрес сети, и нули в части показывающей адрес узла.

Наложение маски подсети на IP адрес называется маскированием.

Пример:

11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0) — маска сети класса B. Т.е. с такой маской в адресе 11000000.10101000.00000001.00001100 (192.168.1.12) адресом сети будет 11000000.10101000 (192.168), а адресом узла 00000001.00001100 (1.12)

Так как идентификатор сети всегда указывается с крайнего левого бита, существует простой способ обозначить маску подсети указав количество битов идентификатора сети — префикса сети. Маска подсети в этом случае записывается как «IP адрес/префикс сети».

Пример:

Адрес 192.168.1.10 с маской 255.255.0.0 можно записать как 192.168.1.10/16, где 16 — количество единичных битов в маске (11111111.11111111.00000000.00000000).

Разбиение на подсети

Разбиение на подсети — это логическое разделение адресного пространства сети путем установки в 1 дополнительных битов маски подсети.

Например стандартная маска сети 192.168.0.0/16. Но на практике практически всегда она 192.168.0.0/24. Т.е. дополнительные 8 битов были выделены для указания подсетей, маска в десятичной форме будет 255.255.255.0, а адреса 192.168.1.1 и 192.168.2.1 принадлежат уже к разным подсетям.

Основная проблема начинается когда для указания маски подсети используются не все 8 бит, а только некоторая их часть. Т.е. заместо легкой в использовании маски, где в 1 установлены октеты целиком, используется более сложная конструкция с частично заполненными октетами. Например 11111111.11111111.11000000.00000000 (255.255.192.0).

Это позволяет разбить сеть на большее количество подсетей, но в тоже время на практике это используется очень редко. Правила адресации локальной сети позволяют легко сделать достаточное количество подсетей на сеть практически любых размеров. Так что единственные варианты использования — это необходимость создания точно заданного кол-ва подсетей или узлов, или вынужденное администрирование ограниченного адресного пространства, как пример — провайдер.

Вычисление максимального кол-ва узлов

Для вычисления максимального количества узлов в подсети надо возвести 2 в степень равную количеству битов в идентификаторе узла и вычесть 2.

Формула это легко выводиться самостоятельно. 2х — общее количество комбинаций значений битов двоичного числа из х битов. А так как комбинации из одних нулей или единиц использовать нельзя — минус 2.

Пример:

192.168.1.0/24, т.е. его маска 11111111.11111111.11111111.00000000, под идентификатор узла отведено 8 бит, а значит максимальное количество узлов 28-2=254

192.168.1.0/26, под идентификатор узла отведено 6 бит, максимальное количество узлов 64.

Определение количества подсетей

Для создания подсети идентификатор узла укорачивается, и создается новое адресное пространство для идентификатора подсети.

Чтобы определить количество доступных подсетей надо возвести 2 в степень y, где y — количество бит в адресе подсети.

Два вычитать не надо, поскольку идентификатор подсети может состоять из одних нулей или единиц.

Пример:

Из сети 192.168.0.0/16 выделяем дополнительные 8 бит для подсети, 192.168.0.0./24, количество подсетей — 256.

Из сети 192.168.0.0/16 выделяем 7 битов для подсети, 192.168.0.0/23, количество подсетей — 27=128, макс. кол-во узлов в подсети- 510.

Сеть 10.0.0.0/13, это адрес класса А, в котором стандартная маска /8. Мы расширили её на 5 бит, а под идентификатор узла осталось 19. Количество подсетей — 32, макс. кол-во узлов 219-2. Маска в десятичной форме 255.248.0.0, диапазон адресов первой посети 10.0.0.1-10.7.255.254.

Определение диапазона адресов подсети

Почему диапазон подсетей сети 10.0.0.0/13 равен 8? Очень просто — второй октет маски (11111111.11111000.00000000.00000000) содержит 3 бита под идентификатор узла, 23 = 8. Причем напоминаю, крайние адреса диапазона для адресации использовать нельзя.

В десятичной форме интервал адресов можно определить двумя способами.

Первый — разделить 256 (максимальное количество значений октета) на количество возможных сетей.

Например 192.168.0.0/18, 2 бита под подсети, т.е. их количество — 4. 256/4=64. Значит новая подсеть будет начинаться после каждого 64ого адреса: 192.168.0.0-192.168.64.0, 192.168.65.0-192.168.127.0, 192.168.128.0-192.168.192.0, 192.168.193.0-192.168.255.0

Второй способ — вычитаем из 256 значение в соответствующем октете маски.

Например 192.168.0.0/18, маска 255.255.192.0, 256-192=64.

11 сентября 2013 г.

IP-адрес — это массив битов. Принцип IP-адресации — выделение диапазона IP-адресов, в котором некоторые битовые разряды имеют фиксированные значения, а остальные разряды пробегают все возможные значения. Блок адресов задаётся указанием начального адреса и маски подсети. Бесклассовая адресация основывается на переменной длине маски подсети (англ. variable length subnet mask, VLSM), в то время, как в классовой (традиционной) адресации длина маски строго фиксирована 0, 1, 2 или 3 установленными октетами.

Маски и размеры подсетей

A

,

B

,

C

— традиционные классы адресов. M — миллион, K — тысяча.

• Частоупотребимые маски
• Все маски

Количество адресов подсети не равно количеству возможных узлов. Нулевой IP-адрес резервируется для идентификации подсети, последний — в качестве широковещательного адреса. Таким образом, в реально действующих сетях возможно количество узлов на два меньшее количества адресов.

Зарезервированные адреса

Некоторые адреса IPv4 зарезервированы для специальных целей и не предназначены для глобальной маршрутизации.

Зарезервированные адреса, которые маршрутизируются глобально.

Калькулятор для расчета адресов в подсети и сетевых масок

Источники

• Variable Length Subnet Table For IPv4 (RFC 1878) (исправленные таблицы )
• Понятие TCP/IP-адресации и основные сведения о подсетях
• Классовая адресация
• Бесклассовая адресация