IP-адрес и маска подсети

IP-адреса используются для идентификации устройств в сети. Для

взаимодействия c другими устройствами по сети IP-адрес должен быть назначен

каждому сетевому устройству — компьютерам, серверам, маршрутизаторам,

принтерам и т.д. С помощью маски подсети определяется максимально возможное

число хостов в конкретной сети.

Хост — любое устройство, предоставляющее сервисы формата «клиент-

сервер» в режиме сервера по каким-либо интерфейсам и уникально определённое на

этих интерфейсах.

Помимо этого, маски подсети позволяют разделить одну сеть на несколько

подсетей.

IP-адрес

IP-адрес включает в себя два параметра, которые позволяют идентифицировать узел

в глобальной сети: номер узла и номер сети. Вообще, протокол IP предусматривает

два механизма разбиения IP-адреса на номер сети и номер узла. Первый механизм

называется классовая адресация, а второй механизм называется CIDR (Classless

Inter-Domain Routing) или бесклассовая адресация.

Одна часть IP-адреса представляет собой адрес сети, другая — адрес хоста

внутри этой сети. Адрес сети используется маршрутизаторами (роутерами) для

передачи пакетов в нужные сети, тогда как адрес хоста определяет конкретное

устройство в этой сети, которому должны быть доставлены пакеты.

Структура IP-адреса

IP-адрес состоит из четырех частей, записанных в виде десятичных чисел с

точками (например, 192.168.1.2). 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.

Количество двоичных цифр в IP-адресе, которые приходятся на адрес сети, и

количество цифр в IP-адресе, приходящееся на адрес хоста, могут быть различными

в зависимости от маски подсети.

Частные IP-адреса

IP-адрес (десятичный)

192

168

1

2

IP-адрес (двоичный)

11000000

10101000

00000001

00000010

Маска подсети (десятичная)

255

255

255

0

Маска подсети (двоичная)

11111111

11111111

11111111

00000000

Адрес сети (десятичный)

192

168

1

Адрес сети (двоичный)

11000000

10101000

00000001

Адрес хоста (десятичный)

2

Адрес хоста (двоичный)

00000010

У каждого хоста в сети Интернет должен быть уникальный адрес. Если сеть

изолирована от Интернета (например, связывают два филиала компании), для хостов

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

1



172.16.0.0 — 172.31.255.255



192.168.0.0 — 192.168.255.255

IP-адреса указанных частный подсетей иногда называют «серыми».

Маски подсети

Маска подсети 32-разрядное двоичное число, которое определяет, какая часть

IP-адреса компьютера относится к адресу сети, а какая часть IP-адреса определяет

адрес компьютера в подсети (для этого применяется логическая операция «И»).

Например, узел с IP-адресом 12. 34. 56. 78 и маской подсети 255.255.255.0

находится в сети 12. 34. 56. 0

В маске сначала идет цепочка единиц, а потом до конца – цепочка нулей.

Поэтому есть всего несколько допустимых чисел для последней части маски (все

предыдущие должны быть равны 255):

10000000

2

= 128

11000000

2

= 192

11100000

2

= 224

11110000

2

= 240

11111000

2

= 248

11111100

2

= 252

11111110

2

= 254

11111111

2

= 255

Если бит в маске подсети равен 1, то соответствующий бит IP-адреса является

частью адреса сети. Если бит в маске подсети равен 0, то соответствующий бит IP-

адреса является частью адреса хоста.

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.

1-ый октет

2-ой

октет

3-ий октет

4-ый

октет

Десятичная

8-битная маска

11111111

00000000

00000000

00000000

255.0.0.0

16-битная маска

11111111

11111111

00000000

00000000

255.255.0.0

24-битная маска

11111111

11111111

11111111

00000000

255.255.255.0

30-битная маска

11111111

11111111

11111111

11111100

255.255.255.252

Размер сети

Количество разрядов в адресе сети определяет максимальное количество

хостов, которые могут находиться в такой сети. Чем больше бит в адресе сети, тем

меньше бит остается на адрес хоста в адресе.



IP-адрес с адресом хоста из всех нулей представляет собой IP-адрес сети

(например, 192.168.1.0/24).



IP-адрес с адресом хоста из всех единиц представляет собой

широковещательный адрес данной сети (например, 192.168.1.255/24).

Так как такие два IP-адреса не могут использоваться в качестве

идентификаторов отдельных хостов, максимально возможное количество хостов в

сети вычисляется следующим образом:

Маска подсети

Размер адреса хоста

Макс. кол-во хостов

255.0.0.0 (8 бит)

24 бит

16777214 (2

24

- 2)

255.255.0.0 (16 бит)

16 бит

65534 (2

16

- 2)

255.255.255.0 (24 бит)

8 бит

254 (2

8

- 2)

2

255.255.255.252 (30

бит)

2 бит

2 (2

2

- 2)

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 через слеш 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.

Маска подсети

Альтернативный формат

Размер адреса хоста

Макс. кол-во хостов

255.255.255.0

xxx.xxx.xxx.xxx/24

8 бит

254

255.255.255.12

8

xxx.xxx.xxx.xxx/25

7 бит

126

255.255.255.19

2

xxx.xxx.xxx.xxx/26

6 бит

62

255.255.255.22

4

xxx.xxx.xxx.xxx/27

5 бит

30

255.255.255.24

0

xxx.xxx.xxx.xxx/28

4 бит

14

255.255.255.24

8

xxx.xxx.xxx.xxx/29

3 бит

6

255.255.255.25

2

xxx.xxx.xxx.xxx/30

2 бит

2

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 адрес сети, а оставшийся октет — адрес

хоста, что позволяет использовать в сети максимум 2

8

- 2 = 254 хостов.

3

Чтобы разделить сеть 192.168.1.0 на две отдельные подсети, нужно

«позаимствовать» один бит из адреса хоста. В этом случае маска подсети станет 25-

битной (255.255.255.128 или /25). «Одолженный» бит адреса хоста может быть либо

нулем, либо единицей, что дает нам две подсети: 192.168.1.0/25 и 192.168.1.128/25.

Сеть A

Сеть B

IP-адрес подсети

192.168.1.0/25

192.168.1.128/25

Маска подсети

255.255.255.128 255.255.255.128

Широковещательный адрес

192.168.1.127

192.168.1.255

Минимальный IP-адрес хоста

192.168.1.1

192.168.1.129

Максимальный IP-адрес

хоста

192.168.1.126

192.168.1.254

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,

4

10 и 11). Маска подсети состоит из 26 бит (11111111.11111111.11111111.11000000),

то есть 255.255.255.192.

Каждая подсеть содержит 6 битов адреса хоста, что в сумме дает 2

6

- 2 = 62

хоста для каждой подсети (адрес хоста из всех нулей — это сама подсеть, а из всех

единиц — широковещательный адрес для подсети).

Первая подсеть

Вторая подсеть

Третья подсеть

Четвертая подсеть

IP-адрес подсети

192.168.1.0/26

192.168.1.64/26

192.168.1.128/26

192.168.1.192/26

Маска подсети

255.255.255.192

255.255.255.192

255.255.255.192

255.255.255.192

Широковещательный

адрес

192.168.1.63

192.168.1.127

192.168.1.191

192.168.1.255

Минимальный IP-адрес

хоста

192.168.1.1

192.168.1.65

192.168.1.129

192.168.1.193

Максимальный IP-адрес

хоста

192.168.1.62

192.168.1.126

192.168.1.190

192.168.1.254

Подсеть 169.254.0.0/16 используется для автоматического назначения IP

операционной системой в случае, если настроено получение адреса по DHCP, но ни

один сервер не отвечает.

5