Subrețea - Subnetwork

Crearea unei subrețele prin împărțirea identificatorului gazdei

O subrețea sau o subrețea este o subdiviziune logică a unei rețele IP . Practica împărțirii unei rețele în două sau mai multe rețele se numește subrețuire .

Calculatoarele care aparțin aceleiași subrețele sunt adresate cu un grup de biți identic cel mai semnificativ în adresele lor IP . Aceasta are ca rezultat împărțirea logică a unei adrese IP în două câmpuri: numărul de rețea sau prefixul de rutare și câmpul de repaus sau identificatorul gazdei . Câmpul de repaus este un identificator pentru o anumită gazdă sau o interfață de rețea.

Prefix de rutare poate fi exprimat în Classless Inter-Domain Routing (CIDR) notația scrisă ca prima adresă a unei rețele, urmat de un caracter slash ( / ), și se încheie cu bit-lungimea prefixului. De exemplu, 198.51.100.0 / 24 este prefixul rețelei Internet Protocol versiunea 4 , începând de la adresa dată, având 24 de biți alocați pentru prefixul rețelei și restul de 8 biți rezervat pentru adresarea gazdei. Adresele din intervalul 198.51.100.0 până la 198.51.100.255 aparțin acestei rețele. Specificația adresei IPv6 2001: db8 :: / 32 este un bloc mare de adrese cu 2 ^{96 de} adrese, având un prefix de rutare pe 32 de biți.

Pentru IPv4, o rețea poate fi, de asemenea, caracterizată prin masca sa de subrețea sau masca de rețea , care este masca de biți care, atunci când este aplicată printr-o operație ȘI bit , la orice adresă IP din rețea, dă prefixul de rutare. Măștile de subrețea sunt, de asemenea, exprimate în notație punct-zecimală ca o adresă IP. De exemplu, prefixul 198.51.100.0 / 24 ar avea masca de subrețea 255.255.255.0 .

Traficul este schimbat între subrețele prin intermediul routerelor atunci când prefixele de rutare ale adresei sursă și ale destinației diferă. Un router servește drept graniță logică sau fizică între subrețele.

Avantajele subrețelării unei rețele existente variază în funcție de fiecare scenariu de implementare. În arhitectura de alocare a adreselor de pe Internet utilizând CIDR și în organizațiile mari, este necesar să alocați spațiul de adrese eficient. Subrețeaua poate crește, de asemenea, eficiența rutării sau poate avea avantaje în gestionarea rețelei atunci când subrețele sunt controlate administrativ de diferite entități dintr-o organizație mai mare. Subrețele pot fi aranjate logic într-o arhitectură ierarhică, partiționând spațiul de adrese de rețea al unei organizații într-o structură de rutare în formă de copac sau în alte structuri, cum ar fi ochiurile de plasă.

Adresare și rutare de rețea

Conceptul de subrețuire a spațiului de adrese IPv4 200.100.10.0/24, care conține 256 de adrese, în două spații de adrese mai mici, și anume 200.100.10.0/25 și 200.100.10.128/25 cu 128 de adrese fiecare.

Calculatoarele care participă la o rețea precum Internetul au fiecare cel puțin o adresă de rețea . De obicei, această adresă este unică pentru fiecare dispozitiv și poate fi configurată automat cu Protocolul de configurare a gazdei dinamice (DHCP) de către un server de rețea, manual de către un administrator sau automat prin autoconfigurarea adresei fără stat .

O adresă îndeplinește funcțiile de identificare a gazdei și localizarea acesteia în rețea. Cea mai comună arhitectură de adresare a rețelei este Internet Protocol versiunea 4 (IPv4), dar succesorul său, IPv6 , a fost implementat din ce în ce mai mult din 2006. O adresă IPv4 este formată din 32 de biți. O adresă IPv6 este formată din 128 de biți. În ambele sisteme, o adresă IP este împărțită în două părți logice, prefixul rețelei și identificatorul gazdei . Toate gazdele dintr-o subrețea au același prefix de rețea. Acest prefix ocupă cei mai semnificativi biți ai adresei. Numărul de biți alocați într-o rețea prefixului poate varia între subrețele, în funcție de arhitectura rețelei. Identificatorul gazdei este o identificare locală unică și este fie un număr de gazdă din rețeaua locală, fie un identificator de interfață.

Această structură de adresare permite direcționarea selectivă a pachetelor IP pe mai multe rețele prin intermediul unor computere gateway speciale, numite routere , către o gazdă de destinație dacă prefixele de rețea de origine și gazdele de destinație diferă sau sunt trimise direct la o gazdă țintă din rețeaua locală dacă acestea sunt la fel. Ruterele constituie granițe logice sau fizice între subrețele și gestionează traficul între ele. Fiecare subrețea este deservită de un router implicit desemnat, dar poate consta intern din mai multe segmente Ethernet fizice interconectate prin comutatoare de rețea .

Prefixul de rutare al unei adrese este identificat de masca de subrețea , scrisă în aceeași formă utilizată pentru adresele IP. De exemplu, masca de subrețea pentru un prefix de rutare care este compus din cei mai semnificativi 24 de biți ai unei adrese IPv4 este scrisă ca 255.255.255.0 .

Forma standard modernă de specificație a prefixului de rețea este notația CIDR, utilizată atât pentru IPv4, cât și pentru IPv6. Numără numărul de biți din prefix și adaugă acel număr la adresa după un separator de caractere oblice (/). Această notație a fost introdusă cu Classless Inter-Domain Routing (CIDR). În IPv6 aceasta este singura formă bazată pe standarde pentru a indica prefixele de rețea sau de rutare.

De exemplu, rețeaua IPv4 192.0.2.0 cu masca de subrețea 255.255.255.0 este scrisă ca 192.0.2.0 / 24 , iar notația IPv6 2001: db8 :: / 32 desemnează adresa 2001: db8 :: și prefixul său de rețea constând din cei mai semnificativi 32 de biți.

În rețelele clasice în IPv4, înainte de introducerea CIDR, prefixul rețelei putea fi obținut direct de la adresa IP, pe baza secvenței de biți de cea mai înaltă ordine. Aceasta a determinat clasa (A, B, C) a adresei și, prin urmare, masca de subrețea. Cu toate acestea, de la introducerea CIDR, atribuirea unei adrese IP la o interfață de rețea necesită doi parametri, adresa și o mască de subrețea.

Având în vedere o adresă sursă IPv4, masca de subrețea asociată și adresa de destinație, un router poate determina dacă destinația se află într-o rețea conectată local sau o rețea la distanță. Masca de subrețea a destinației nu este necesară și, în general, nu este cunoscută de un router. Cu toate acestea, pentru IPv6, determinarea on-link este diferită în detaliu și necesită protocolul de descoperire a vecinilor (NDP). Atribuirea adresei IPv6 către o interfață nu necesită un prefix on-link de potrivire și invers, cu excepția adreselor de link-local .

Deoarece fiecare subrețea conectată local trebuie să fie reprezentată printr-o intrare separată în tabelele de rutare ale fiecărui ruter conectat, subrețeaua crește complexitatea rutei. Cu toate acestea, prin proiectarea atentă a rețelei, rutele către colecțiile de subrețele mai îndepărtate din ramurile unei ierarhii arborescente pot fi agregate într-o superrețea și reprezentate prin rute unice.

Internet Protocol versiunea 4

Determinarea prefixului rețelei

O mască de subrețea IPv4 este formată din 32 de biți; este o succesiune de ones ( 1 ) urmată de un bloc de zerouri ( 0 ). Cele indică biți în adresa utilizată pentru prefixul rețelei și blocul de zerouri de la sfârșit desemnează acea parte ca fiind identificatorul gazdei.

Următorul exemplu arată separarea prefixului de rețea și a identificatorului gazdei de la o adresă ( 192.0.2.130 ) și masca de subrețea asociată / 24 ( 255.255.255.0 ). Operațiunea este vizualizată într-un tabel utilizând formate de adrese binare .

Rezultatul funcționării bit - bit ȘI a adresei IP și a măștii de subrețea este prefixul de rețea 192.0.2.0 . Partea gazdă, care este 130 , este derivată de operațiunea bit și AND a adresei și a complementului cu masca de subrețea.

Subretizarea

Subrețeaua este procesul de desemnare a unor biți de ordin înalt din partea gazdă ca parte a prefixului de rețea și de ajustare adecvată a măștii de subrețea. Aceasta împarte o rețea în subrețele mai mici. Următoarea diagramă modifică exemplul de mai sus mutând 2 biți de la partea gazdă la prefixul rețelei pentru a forma patru subrețele mai mici, fiecare cu un sfert din dimensiunea anterioară.

Adrese și subrețele speciale

IPv4 utilizează formate de adrese special desemnate pentru a facilita recunoașterea funcționalității adresei speciale. Prima și ultima subrețea obținută prin subrețierea unei rețele mai mari au avut în mod tradițional o denumire specială și, la început, implicații speciale de utilizare. În plus, IPv4 folosește adresa gazdei tuturor , adică ultima adresă dintr-o rețea, pentru transmiterea transmisiei către toate gazdele de pe link.

Prima subrețea obținută din subrețeaua unei rețele mai mari are toți biții din grupul de biți de subrețea setat la zero (0). Prin urmare, se numește subrețea zero . Ultima subrețea obținută din subrețeaua unei rețele mai mari are toți biții din grupul de biți de subrețea setat la unu (1). Prin urmare, se numește subrețea all-one .

IETF a descurajat inițial utilizarea producției acestor două subrețele. Când lungimea prefixului nu este disponibilă, rețeaua mai mare și prima subrețea au aceeași adresă, ceea ce poate duce la confuzie. O confuzie similară este posibilă cu adresa de difuzare la sfârșitul ultimei subrețele. Prin urmare, a fost recomandată rezervarea valorilor subrețele formate din toate zerourile și toate cele de pe internetul public, reducând numărul de subrețele disponibile cu două pentru fiecare subrețea. Această ineficiență a fost înlăturată, iar practica a fost declarată învechită în 1995 și este relevantă doar atunci când este vorba de echipamente vechi.

Deși toate zero-urile și valorile gazdei all-one sunt rezervate pentru adresa de rețea a subrețelei și respectiv pentru adresa de difuzare a acesteia , în sistemele care utilizează CIDR, toate subrețele sunt disponibile într-o rețea subdivizată. De exemplu, o rețea / 24 poate fi împărțită în șaisprezece rețele / 28 utilizabile . Fiecare adresă de difuzare, adică * .15 , * .31 , ..., * .255 , reduce doar numărul gazdei din fiecare subrețea.

Numărul de gazde de subrețea

Numărul de subrețele disponibile și numărul de gazde posibile într-o rețea pot fi ușor calculate. De exemplu, rețeaua 192.168.5.0 / 24 poate fi subdivizată în următoarele patru / 26 subrețele. Cei doi biți de adresă evidențiați devin parte a numărului de rețea în acest proces.

Biții rămași după biții de subrețea sunt folosiți pentru adresarea gazdelor din subrețea. În exemplul de mai sus, masca de subrețea este formată din 26 de biți, ceea ce o face 255.255.255.192, lăsând 6 biți pentru identificatorul gazdei. Aceasta permite 62 de combinații de gazde (2 ⁶ −2).

În general, numărul gazdelor disponibile pe o subrețea este de 2 ^h -2, unde h este numărul de biți utilizați pentru porțiunea gazdă a adresei. Numărul de subrețele disponibile este de 2 ⁿ , unde n este numărul de biți utilizați pentru porțiunea de rețea a adresei.

Există o excepție de la această regulă pentru măștile de subrețea de 31 de biți, ceea ce înseamnă că identificatorul gazdei are doar un bit lung pentru două adrese permise. În astfel de rețele, de obicei legături punct-la-punct , pot fi conectate doar două gazde (punctele finale) și nu este necesară specificarea adreselor de rețea și de difuzare.

Internet Protocol versiunea 6

Proiectarea spațiului de adrese IPv6 diferă semnificativ de IPv4. Motivul principal pentru subrețuire în IPv4 este îmbunătățirea eficienței în utilizarea spațiului de adresă relativ mic disponibil, în special pentru întreprinderi. Nu există astfel de limitări în IPv6, deoarece spațiul de adresă mare disponibil, chiar și pentru utilizatorii finali, nu este un factor limitativ.

La fel ca în IPv4, subrețeaua în IPv6 se bazează pe conceptele de mascare a subrețelor cu lungime variabilă (VLSM) și metodologia de rutare între domenii fără clasă . Este folosit pentru a direcționa traficul între spațiile de alocare globală și în rețelele clienților între subrețele și Internetul în general.

O subrețea IPv6 compatibilă folosește întotdeauna adrese cu 64 de biți în identificatorul gazdei. Având în vedere dimensiunea adresei de 128 de biți, are, prin urmare, un prefix de rutare / 64. Deși este posibil din punct de vedere tehnic să se utilizeze subrețele mai mici, acestea sunt impracticabile pentru rețelele locale bazate pe tehnologia Ethernet, deoarece 64 de biți sunt necesari pentru autoconfigurarea adresei fără stat . Internet Engineering Task Force recomanda utilizarea / 127 subrețele pentru point-to-point, care au doar două gazde.

IPv6 nu implementează formate de adrese speciale pentru traficul de difuzare sau numerele de rețea și, prin urmare, toate adresele dintr-o subrețea sunt acceptabile pentru adresarea gazdei. Adresa all-zero este rezervată ca adresă anycast de subrețea-router.

În trecut, alocarea recomandată pentru un site client IPv6 era un spațiu de adrese cu un prefix de 48 de biți ( / 48 ). Cu toate acestea, această recomandare a fost revizuită pentru a încuraja blocuri mai mici, de exemplu folosind prefixe pe 56 de biți. O altă dimensiune comună de alocare pentru rețelele de clienți rezidențiali are un prefix pe 64 de biți.

Vezi si

• Sistem autonom (Internet)

Referințe

Lecturi suplimentare

• Cerințe pentru routerele IPv4 . doi : 10.17487 / RFC1812 . RFC 1812 .
• Utilitatea subrețelor rețelelor de internet . doi : 10.17487 / RFC0917 . RFC 917 .
• Codificări DNS pentru nume de rețea și alt tip . doi : 10.17487 / RFC1101 . RFC 1101 .
• Blank, Andrew G. (2006). Fundații TCP / IP . Wiley. ISBN 9780782151138.
• Lammle, Todd (2005). CCNA Cisco Certified Network Associate Study Guide Ediția a V-a . San Francisco, Londra: Sybex.
• Groth, David; Skandier, Toby (2005). Rețea + Ghid de studiu (ediția a IV-a). San Francisco, Londra: Wiley.

linkuri externe

• Adresare și subrețare Cisco-IP pentru utilizatorii noi
• Subnetworking la Curlie
• Diagrama de referință rapidă Netmask