Зачем делить сеть, как устроены классы и префиксы, как занять биты у узловой части и раздать адреса офису и филиалам без лишних потерь.
Ананко, Качур
Рассмотреть три вещи, на которых держится практика адресации.
логическая сеть внутри выделенного адресного блока
заимствование бит узловой части, границы, broadcast
по числу подсетей, по числу узлов, VLSM, подсети IPv6
приоритет важного трафика
мониторинг и доступ по отделам
меньше домен, меньше лишних кадров
В больших сетях существует конкуренция за пропускную способность. Ресурс ограничен, и каждое приложение по умолчанию «тянет одеяло» в свою сторону.
Сегментация позволяет выделить приоритет определённого сегмента: важные приложения не зависят от трафика менее важных.
Пример: подсети для VoIP и для обычного интернет-трафика. Лишние 10 секунд выгрузки файла в облако несущественны, а 10-секундный перерыв в речи собеседника означает срыв звонка.
Задержка до 150 мс, иначе речь рвётся
Лишние 10 с на выгрузку файла незаметны
Полоса канала делится между подсетями по приоритету
Разбив большую сеть на мелкие подсети, можно повысить качество её администрирования. Сегмент меньше, и работать с ним проще: мониторинг, устранение неполадок, обновление приложений.
Пример: каждый отдел организации в своей подсети. Это облегчает управление доступом: целый отдел отсекается от чужих фрагментов сети одним правилом на маршрутизаторе, а не настройкой каждого устройства.
15–20 устройств в офисе обходятся без сегментации. Но широковещательный кадр коммутатор отдаёт всем, и каждый узел обязан его обработать.
В сети на коммутаторах L2 широковещательная рассылка одного устройства принимается и обрабатывается всеми остальными. В небольшом сегменте это не проблема. При масштабировании возникает избыточный broadcast-трафик, и устранить его нельзя по двум причинам:
Найти другие устройства: по IP-адресу узнать MAC-адрес.
Кто 192.168.1.5? Сообщите 192.168.1.10
Воспользоваться сервисом: узел ищет DHCP-сервер широковещательной рассылкой.
DHCPDISCOVER на 255.255.255.255
Объём broadcast растёт быстрее, чем число устройств
Маршрутизатор ограничивает широковещательный домен (оранжевый кадр), но пропускает одноадресный трафик (синий пакет) между сегментами.
IP-адрес в десятичной форме
Адреса во всём мире распределяют IANA (Управление по присвоению номеров в Интернете) и региональные интернет-реестры (RIR).
При подсчёте узловых адресов два исключаются: первый адрес сети это адрес сети, последний это адрес широковещательной рассылки.
Классовая адресация применялась в 1981–1993 годах: пространство IPv4 делилось на фиксированные классы. Класс определялся по первым битам и задавал сетевую и узловую части.
A, B, C для одноадресной связи: большие, средние и малые сети. D для многоадресной рассылки. E для экспериментов.
| Класс | Старшие биты | Первый октет | Маска по умолчанию | Назначение |
|---|
Фиксированные классы привели к неэффективному использованию адресов, и в 1993 году их заменила бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR).
CIDR — сеть определяется не классами A, B и C, а длиной сетевого префикса. Размер сети подбирается под нужное число устройств.
| Классовая | Бесклассовая (CIDR) |
|---|---|
| Фиксированные классы A, B, C, D, E | Префиксы переменной длины, без классов |
| Менее практична из-за жёсткого распределения | Практична и гибка в реальных сетях |
| Сетевая и узловая части зафиксированы классом | Части определяются длиной префикса |
| Подсети по умолчанию не поддерживаются | Подсети поддерживаются по своей сути |
| Нет масок переменной длины (VLSM) | Поддерживает VLSM |
| Значительные потери адресов | Эффективное использование адресов |
| Большие таблицы маршрутов, нет агрегации | Агрегация маршрутов, таблицы меньше |
| Ограниченная масштабируемость | Масштабируется для больших сетей |
| Проще, но неэффективна | Эффективнее при чуть большей сложности |
| Граница сети и узла жёсткая | Граница сети и узла гибкая |
Subnetting — разделение одной большой IP-сети на несколько меньших логических сетей, подсетей.
Длина префикса увеличивается: /24 становится /25. Часть бит забирается у узловой области и нумерует подсети.
Так адреса расходуются рациональнее, группы устройств разделяются, broadcast-трафик уменьшается.
бит подсети 0
бит подсети 1
Количество подсетей зависит от числа заимствованных бит
n — количество заимствованных бит
11000000.10101000.00001111.00000000
подсети сети 192.168.15.0/24
Узлов на 2 меньше, чем адресов: в каждой подсети есть адрес сети и broadcast
x — оставшиеся биты узловой части
При планировании учитываются: нужное число адресов узлов в каждой подсети и нужное число отдельных подсетей.
| № | Адрес сети | Первый узел | Последний узел | Broadcast |
|---|
Условие слева, решение по шагам справа. Каждый шаг проверяется сразу.
При стандартном делении все подсети рассчитываются по размеру наибольшей сети, и в маленьких сегментах адреса простаивают.
Равные подсети /25 для сегментов на 70, 20, 2 и 2 узла
занято 94 из 504 узловых адресов
VLSM: каждому блок по размеру
каналы /30 по 4 адреса
HQ, головной офис: 300 узлов. Ф1: 20 узлов. Ф2: 70 узлов. Адреса из пространства 172.16.0.0/12. Сегменты сортируем по убыванию.
| № | Описание | Нужно | Фактически | Префикс |
|---|---|---|---|---|
| 1 | HQ, головной офис | 300 | 510 | /23 |
| 2 | Ф2, филиал №2 | 70 | 126 | /25 |
| 3 | Ф1, филиал №1 | 20 | 30 | /27 |
| 4 | Канал Ф1 и HQ | 2 | 2 | /30 |
| 5 | Канал Ф2 и HQ | 2 | 2 | /30 |
| № | Сегмент | Адрес сети | Диапазон узлов | Broadcast |
|---|---|---|---|---|
| 1 | HQ | 172.16.0.0/23 | .0.1 – .1.254 | 172.16.1.255 |
| 2 | Ф2 | 172.16.2.0/25 | .2.1 – .2.126 | 172.16.2.127 |
| 3 | Ф1 | 172.16.2.128/27 | .2.129 – .2.158 | 172.16.2.159 |
| 4 | Ф1 и HQ | 172.16.2.160/30 | .2.161 – .2.162 | 172.16.2.163 |
| 5 | Ф2 и HQ | 172.16.2.164/30 | .2.165 – .2.166 | 172.16.2.167 |
| № | Сегмент | Нужно | Бит | Факт. | Адрес сети | Первый | Последний | Broadcast | Префикс |
|---|
Причина та же, что у IPv4: управление трафиком. Но экономить адресное пространство не приходится.
Глобальный индивидуальный адрес: 48-битный префикс глобальной маршрутизации, 16-битный идентификатор подсети и 64-битный идентификатор интерфейса. Цель разбиения: иерархия адресов по числу нужных подсетей.
Существует только в локальном канале и никогда не делится на подсети.
FE80::/10
Разбивается на требуемые подсети.
2000::/3
Провайдер выдаёт клиенту 48-битный префикс. Дальше клиент сам настраивает подсети 16-битным идентификатором.
Берём выданный провайдером префикс и указываем идентификатор подсети.
| HQ | 2001:ABCD:BCDA:0000::/64 |
| Ф1 | 2001:ABCD:BCDA:0001::/64 |
| Ф2 | 2001:ABCD:BCDA:0002::/64 |
| Ф1 и HQ | 2001:ABCD:BCDA:0003::/64 |
| Ф2 и HQ | 2001:ABCD:BCDA:0004::/64 |
Биты занимаются по тому же принципу, что в IPv4, но кратно 4: одна шестнадцатеричная цифра за раз.
4 бита дают 24 = 16 подсетей /68
Обсуждаем, потом открываем ответ кликом по карточке
Глава 6. Разбиение IP-сетей на подсети
Ананко, Качур