Тема 5.

Таблица 2.

Структура адреса с расширенным сетевым префиксом

Однако следует учитывать, что большинство современных протоколов маршрутизации переносят маску подсети в своих сообщениях. В то же время, не существует стандартного протокола маршрутизации, который имел бы дополнительное однобайтовое поле в заголовке своих сообщений, содержащее запись о числе бит в расширенном сетевом префиксе. Каждый протокол маршрутизации передает полную 4-октетную маску подсети.

Для администратора сети чрезвычайно важно знать четкие ответы на следующие вопросы:

· Сколько подсетей требуется организации сегодня?

· Сколько подсетей может потребоваться организации в будущем?

· Сколько устройств в наибольшей подсети организации сегодня?

· Сколько устройств будет в самой большой подсети организации в будущем?

Первым шагом в процессе планирования является определение максимального количества требуемых подсетей. Данное число округляется вверх до ближайшей степени двойки. Затем важно учесть возможность увеличения числа подсетей. Наконец, проверяется достаточность адресов устройств в самой большой подсетиорганизации на настоящий момент и в обозримом будущем.

Предположим, что организация получила сеть класса С 193.1.1.0 и ей необходимо сформировать шесть подсетей. Наибольшая подсеть должна поддерживать 25 устройств. На первом шаге определяется число бит, необходимых для выделения шести подсетей. Очевидно, необходимо выделить три бита (2³=86). Так как организации выделены адреса класса С (префикс /24), то получаемый расширенный сетевой префикс равен /27 (24+3=27). Это соответствует маске подсети 255.255.255.224 (табл. 3).

Таблица 3.

Пример определения маски подсети в организации

Таблица 4.

Более подробно устройство адреса.

Номер подсети необязательно должен располагаться сразу после сетевого префикса. Администратор может устанавливать биты в маске подсети независимо от остальной части адреса. В примере с адресом 193.1.1.0 /27 третий байт маски подсети вместо 11100000₂ может быть, например, установлен в 00011100. Однако на практике в большинстве случаев так не поступают.

Используемый 27-битовый расширенный сетевой прификс оставляет 5 бит для задания номеров устройств в каждой из подсетей. Это означает, что в каждой подсети может быть использовано до 32 (2S-32) устройств. Однако, так как адреса, у которых все биты равны нулю или единице, являются зарезервированными, общее число адресов устройств в каждой подсети равно 30 (32-2).

Для выделения подсети сетевой администратор помещает двоичное представление номера этой подсети (для восьми подсетей это может быть число от 0 до 7) в битовое поле номера подсети. Например, для определения подсети 4 администратор просто помещает двоичное представление числа 4 (100₂) в трехбитовое поле номера подсети. Таблица 5 содержит все восемь возможных вариантов подсетей в рассматриваемом примере.

Таблица 5.

Возможные варианты подсетей

Самым простым способом проверить, что все подсети выделены правильно, является следующий. Убедитесь в том, что все десятичные номера подсетей кратны номеру подсети #1. В данном примере все номера подсетей кратны 32.

Первоначально документ RFC 950 запрещал использование номеров подсетей, у которых все биты установлены в единицы или нули. Причиной такого ограничения являлось то, что некоторые протоколы маршрутизации не переносят в своих служебных сообщениях ни маски подсети, ни длины расширенного сетевого префикса. Например, при использовании протокола маршрутизации RIP версии 1 маршруты в разные подсети с адресами 193.1.1.0 /27 (00000) и 193.1.1.0 /24 (00000000) будут рассматриваться как идентичные. Аналогичная проблема возникает и в случае установки всех бит в единицу. Например, адрес 193.1.1.255 будет широковещательным адресом и для сети 193.1.1,0 /24 (номер устройства 11111111) и для сети 193.1.1.224 /27 (номер устройства 11111). В табл. 6 показаны обе рассмотренные ситуации.

С разработкой протоколов маршрутизации, переносящих в своих служебных сообщениях маску подсети (OSPF, IS-IS), стало возможным использование подсетей, все биты номеров которых установлены в единицу или ноль — вопреки Документу RFC 950. В результате производители позволяют настраивать подсети с такими номерами на портах своих маршрутизаторов. При этом, однако, нужно учитывать два обстоятельства: используемые в корпоративной сети протоколы маршрутизации, относящиеся к классу IGP, должны поддерживать маску подсети или расширенный сетевой префикс. Кроме того, необходимо, чтобы маршрутизаторы в сети поддерживали номера подсетей со всеми единичными или нулевыми битами. При этом важно учитывать номер версии программного обеспечения маршрутизатора. Например, маршрутизатор NetBuilder II фирмы 3Com включает полную поддержку таких подсетей, начиная с версии 8.3.0.2.

Таблица 6.

Идентичные маршруты и широковещательные адреса

В рассмотренном примере остается 5 бит для задания адресов устройств в каждой подсети. В результате каждая подсеть может содержать блок из 30 адресов устройств (^S-^). Устройства нумеруются от 1 до 30. Для определения адреса устройства #N в сети администратор помещает двоичное представление числа N в поле номера устройства. Например, для выделения адреса устройству #28 в подсети #2 администратор вставляет двоичное представление 28 (11100₂) в пятибитовое поле подсети #2. В табл. 7 показаны некоторые возможные номера устройств в подсети #2.

Таблица 7.

Адреса устройств в подсети #2.

Для того чтобы проверить правильность широковещательного адреса для определенной подсети, можно использовать следующее простое правило. Во всех случаях широковещательный адрес для подсети #N на единицу меньше, чем базовый адрес для подсети #(N+1). Например, широковещательный адрес для подсети #2 (193.1.1.95) на единицу меньше базового адреса подсети #3 (193.1.1.96).

При введении подсетей значительно усложнился процесс определения принадлежности отправителя и получателя к одной сети.

Теперь перед отправкой дейтаграмм устройству необходимо определить:

· располагается ли получатель в той же подсети, что и отправитель;

· какой маршрутизатор необходимо использовать (в том случае, если существует несколько (более одного) маршрутизаторов, имеющих маршрут в нужную сеть).

До введения подсетей в поле сетевого номера IP-адрес получателя сравнивался отправителем с собственным сетевым номером. Если сетевые номера совпадали, то считалось, что устройства располагаются в одной локальной сети.

Однако после введения подсетей получатель может располагаться в другой подсети той же самой сети, что и получатель. В этом случае для проверки используется маска подсети. Над IP-адресом получателя и маской подсети выполняется операция логическое “И”. Результат сравнивается с результатом выполнения этой же операции над собственным IP-адресом и той же маской подсети. Если результаты совпадают, то отправитель и получатель находятся в одной подсети и дейтаграмма может быть послана напрямую. Если результаты различны, то получатель находится в другой подсети. В этом случае дейтаграмма посылается маршрутизатору.

Документ RFC 1219 определяет основное правило, которому желательно следовать при присваивании номеров подсетям и устройствам. Номера подсетей назначают таким образом, чтобы старшие биты в номере подсети устанавливались первыми. Например, если поле номера подсети состоит из четырех бит, то первые несколько номеров подсетей должны быть следующими: 8 (1000₂), 4 (0100₂), 12 (1100₂), 2 (0010₂) 6 (0101₂) и т. д. Иными словами, единичные биты номеров подсетей рекомендуется устанавливать, начиная с крайней левой позиции. В то же время единичные биты номеров устройств рекомендуется устанавливать, начиная с крайней правой позиции (табл. 8.10). В нашем случае сетевой префикс состоит из двух октетов (в маске 11111111.11111111.), за ними (в адресе) следует 4 бита номера подсети и 12 бит остается под номер устройства.

Если следовать данному правилу, то на границе между номером подсети и номером устройства будут существовать нулевые неиспользуемые биты. Это позволяет изменять маску подсети без изменения IP-адреса, присвоенного устройству. Необходимость изменения маски подсети может возникнутьпри увеличении числа устройств в каждой подсети. В этом случае можно “заимствовать” часть бит из числа зарезервированных под номера подсетей. Достоинством описанного правила является то, что администратору при изменении маски подсети на устройстве не надо менять IP-адрес устройства. Изменение адресов может потребовать больших усилий от администратора: перенастройки почтовых служб, модификации статических таблиц маршрутизации и т. д.

Таблица 8.

Рекомендуемая схема присвоения адресов

В сети с подсетями можно использовать два вида широковещания: направленное и ограниченное. Направленное широковещание используется для передачи дейтаграммы всем устройствам определенной подсети. Для посылки дейтаграммы всем устройствам во всех подсетях необходимо использовать ограниченное широковещание с адресом 255.255.255.255. Необходимо, однако, учесть, что маршрутизаторы не пропускают дейтаграммы с таким адресом (поэтому такое широковещание и называется ограниченным). В средах с подсетями существует ограничение на направленное широковещание. Биты, используемые для формирования номеров подсетей и обычно (в традиционных сетях) являющиеся частью поля номера устройства, не могут быть установлены в нули или единицы. Например, пусть у нас есть адрес класса С, в котором третий байт выделен под номера подсетей: 128.1.Номер подсети. Номер устройства. В этом случае адрес направленного широковещания не может быть равен 128.1.255.255, 128.1.0.255, 128.1.255.0 или 128.1.0.0.

На рис. 8.8 показан пример сети с подсетями, связанными маршрутизаторами. Каждый из маршрутизаторов хранит маршруты во все подсети. Маска подсети равна 255.255.255.0.

Маска подсети переменной длины

В 1987 году вышел документ RFC 1009, определяющий использование разных масок подсетей в одной сети, состоящей из большого количества подсетей. Так как в этом случае расширенные сетевые префиксы в различных подсетях имеют разную длину, говорят о масках подсетей переменной длины. Маску подсети переменной длины поддерживают современные протоколы маршрутизации, такие как OSPF и IS-IS (см. ниже). Сообщения этих протоколов переносят как адрес подсети, так и соответствующую ему маску. Если протокол маршрутизации не позволяет использовать маску подсети, маршрутизатор будет либо предполагать, что должна использоваться маска подсети, присвоенная его локальному порту, либо выполнять поиск в статически настроенной таблице, содержащей всю информацию о масках подсетей. Первое решение не гарантирует правильности выбора маски подсети, а статическая таблица не имеет возможности масштабирования. Кроме того, ею сложно управлять и исправлять в ней ошибки также непросто.

Таким образом, если требуется использование маски подсети переменной длины в сложной сетевой топологии, то наилучшим выбором является применение протоколов маршрутизации OSPF, IS-IS, а не RIP-1 IP. Однако при этом нужно учитывать, что вторая версия протокола RIP (RIP-2 IP), описанная в документе RFC 1388, расширяет возможности первой версии протокола, в том числе и добавлением возможности переноса маски подсети.

Так как протокол RIP-1 не переносит информацию о масках подсетей в своих сообщениях об обновлении маршрутизации, то сохраняются маски подсетей, используемые с каждым номером сети. При отсутствии данной информации протокол маршрутизации RIP-1 IP выбирает маску подсети, которая соответствует каждому маршруту в его таблице маршрутизации.