IP-адреси використовуються для ідентифікації пристроїв в мережі. Для взаємодії з іншими пристроями по мережі IP-адреса має бути призначена кожному мережевому пристрою (в тому числі для комп'ютерів, серверів, маршрутизаторів, принтерів і т.д.). Такі пристрої в мережі називають хостами.
За допомогою маски підмережі визначається максимально можлива кількість хостів у конкретній мережі. Крім цього, маски підмережі дозволяють розділити одну мережу на декілька підмереж.
Зміст:
Знайомство з IP-адресами
Маски підмережі
Формування підмереж
Приклад розрахунку кількості підмереж та хостів в підмережі на підставі IP-адреси та маски підмережі
Одна частина IP-адреси є номер мережі, інша - ідентифікатор хоста. Точно так само, як у різних будинків на одній вулиці в адресі присутня одна й та ж назва вулиці, у хостів в мережі в адресі є загальний номер мережі. І точно так само, як у різних будинків є власний номер будинку, у кожного хоста в мережі є власний унікальний ідентифікаційний номер - ідентифікатор хоста. Номер мережі використовується маршрутизаторами (роутерами, інтернет-центрами) для передачі пакетів в потрібні мережі, тоді як ідентифікатор хоста визначає конкретний пристрій в цій мережі, якому повинні бути доставлені пакети.
Структура
IP-адреса складається з чотирьох частин, записаних у вигляді десяткових чисел з крапками (наприклад, 192.168.1.1). Кожну з цих чотирьох частин називають октетом. Октет це вісім двійкових цифр (наприклад, 11000000, або 192 в десятковому вигляді).
Таким чином, кожен октет може приймати в двійковому вигляді значення від 00000000 до 11111111, або від 0 до 255 в десятковому вигляді.
На наступному малюнку показаний приклад IP-адреси, в якому перші три октети (192.168.1) є номер мережі, а четвертий октет (16) - ідентифікатор хоста.
Малюнок 1. Номер мережі та ідентифікатор хоста
Кількість двійкових цифр в IP-адресі, які припадають на номер мережі, і кількість цифр в адресі, що припадає на ідентифікатор хоста, можуть бути різними в залежності від маски підмережі.
Приватні IP-адреси
У кожного хоста в мережі Інтернет повинна бути унікальна адреса. Якщо ваші мережі ізольовані від Інтернету (наприклад, пов'язують дві філії), для хостів без проблем можна використовувати будь-які IP-адреси. Однак, уповноваженою організацією з розподілу нумерації в мережі Інтернет (IANA) спеціально для приватних мереж зарезервовані наступні три блоки IP-адрес:
- 10.0.0.0 - 10.255.255.255
- 172.16.0.0 - 172.31.255.255
- 192.168.0.0 - 192.168.255.255
IP-адреси зазначених приватний підмереж іноді називають "сірими".
IP-адреси можна отримати через IANA, у свого провайдера послуг Інтернет або самостійно призначити з діапазону адрес для приватних мереж.
Маска підмережі використовується для визначення того, які біти є частиною номера мережі, а які - частиною ідентифікатора хоста (для цього застосовується логічна операція кон'юнкції - "І").
Маска підмережі включає в себе 32 біта. Якщо біт в масці підмережі дорівнює "1", то відповідний біт IP-адреси є частиною номера мережі. Якщо біт в масці підмережі дорівнює "0", то відповідний біт IP-адреси є частиною ідентифікатора хоста.
Таблиця 1. Приклад виділення номера мережі і ідентифікатора хоста в IP-адресі
| 1-ый октет: (192) | 2-ой октет: (168) | 3-ий октет: (1) | 4-ый октет: (2) | |
| IP-адреса (двійкова) | 11000000 | 10101000 | 00000001 | 00000010 |
| Маска підмережі (двійкова) | 11111111 | 11111111 | 11111111 | 00000000 |
| Номер мережі | 11000000 | 10101000 | 00000001 | |
| Ідентифікатор хоста | 00000010 |
Маски підмережі завжди складаються з серії послідовних одиниць, починаючи з самого лівого біта маски, за якою слідує серія послідовних нулів, що становлять в цілому 32 біта.
Маску підмережі можна визначити як кількість біт в адресі, які є номером мережі (кількість біт зі значенням "1"). Наприклад, "8-бітної маскою" називають маску, в якій 8 біт - одиниці, а решта 24 біта - нульові.
Маски підмережі записуються в форматі десяткових чисел з крапками, як і IP-адреси. У наступних прикладах наведені двійковий і десятковий запис 8-бітної, 16-бітної, 24-бітної і 29-бітної масок підмережі.
| Двійкова 1-ий октет: |
Двійкова 2-ий октет: |
Двійкова 3-ій октет: |
Двійкова |
Десяткова | |
| 8-бітна маска |
11111111 | 00000000 | 00000000 | 00000000 | 255.0.0.0 |
| 16-бітна маска |
11111111 | 11111111 | 00000000 | 00000000 | 255.255.0.0 |
| 24-бітна маска |
11111111 | 11111111 | 11111111 | 00000000 | 255.255.255.0 |
| 29-бітна маска |
11111111 | 11111111 | 11111111 | 11111000 | 255.255.255.248 |
Розмір мережі
Кількість розрядів в номері мережі визначає максимальну кількість хостів, які можуть перебувати в такій мережі. Чим більше біт в номері мережі, тим менше біт залишається на ідентифікатор хоста в адресі.
IP-адреса з ідентифікатором хоста з усіх нулів є IP-адреса мережі (192.168.1.0 з 24-бітної маскою підмережі, наприклад). IP-адреса з ідентифікатором хоста з усіх одиниць являє собою широкомовну адресу даної мережі (192.168.1.255 з 24-бітної маскою підмережі, наприклад).
Так як такі дві IP-адреси не можуть використовуватися в якості ідентифікаторів окремих хостів, максимально можливу кількість хостів в мережі обчислюється таким чином:
Таблиця 3. Максимально можливе число хостів
|
Маска підмережі |
Розмір ідентифікатора хоста |
Максимальна кількість хостів |
||
| 8 біт | 255.0.0.0 | 24 біт | 224 – 2 | 16777214 |
| 16 біт | 255.255.0.0 | 16 біт | 216 – 2 | 65534 |
| 24 біт | 255.255.255.0 | 8 біт | 28 – 2 | 254 |
| 29 біт | 255.255.255.248 | 3 біт | 23 – 2 | 6 |
Формат запису
Оскільки маска завжди є послідовністю одиниць зліва, що доповнюється серією нулів до 32 біт, можна просто вказувати кількість одиниць, а не записувати значення кожного октету. Зазвичай це записується як "/" після адреси і кількість одиничних біт в масці.
Наприклад, адреса 192.1.1.0 / 25 являє собою адресу 192.1.1.0 з маскою 255.255.255.128. Деякі можливі маски підмережі в обох форматах показані в наступній таблиці.
Таблиця 4. Альтернативний формат запису маски підмережі
| Маска підмережі | Альтернативний формат запису |
Останній октет (у двійковому вигляді) |
Останній октет (в десятковому вигляді) |
| 255.255.255.0 | /24 | 0000 0000 | 0 |
| 255.255.255.128 | /25 | 1000 0000 | 128 |
| 255.255.255.192 | /26 | 1100 0000 | 192 |
| 255.255.255.224 | /27 | 1110 0000 | 224 |
| 255.255.255.240 | /28 | 1111 0000 | 240 |
| 255.255.255.248 | /29 | 1111 1000 | 248 |
| 255.255.255.252 | /30 | 1111 1100 | 252 |
Формування підмереж
За допомогою підмереж одну мережу можна розділити на кілька. У наведеному нижче прикладі адміністратор мережі створює дві підмережі, щоб ізолювати групу серверів від інших пристроїв з метою безпеки.
У цьому прикладі мережа компанії має адресу 192.168.1.0. Перші три октети адреси (192.168.1) є номером мережі, а октет, що залишився - ідентифікатор хоста, що дозволяє використовувати в мережі максимум 28 - 2 = 254 хостів.
Мережа компанії до її поділу на підмережі показана на наступному малюнку.
Малюнок 2. Приклад формування підмереж: до розділення на підмережі
Щоб розділити мережу 192.168.1.0 на дві окремі підмережі, можна "запозичити" один біт з ідентифікатора хоста. В цьому випадку маска підмережі стане 25-бітної (255.255.255.128 або / 25).
"Позичений" біт ідентифікатора хоста може бути або нулем, або одиницею, що дає нам дві підмережі: 192.168.1.0 / 25 і 192.168.1.128 / 25.
Мережа компанії після її ділення на підмережі показана на наступному малюнку. Тепер вона містить дві підмережі, A і B.
Малюнок 3. Приклад формування підмереж: після розділення на підмережі
У 25-бітної підмережі на ідентифікатор хоста виділяється 7 біт, тому в кожній підмережі може бути максимум 27 – 2 = 126 хостів (ідентифікатор хоста з усіх нулів - це сама підмережа, а з усіх одиниць - широкомовна адреса для підмережі).
Адреса 192.168.1.0 з маскою 255.255.255.128 є адресою підмережі А, а 192.168.1.127 з маскою 255.255.255.128 є її широкомовною адресою. Таким чином, найменша IP-адреса, яка може бути закріплена за дійсним хостом в підмережі А - це 192.168.1.1, а найбільша - 192.168.1.126.
Аналогічним чином діапазон ідентифікаторів хоста для підмережі В становить від 192.168.1.129 до 192.168.1.254.
Приклад: чотири підмережі
У попередньому прикладі було показано використання 25-бітної маски підмережі для поділу 24-бітної адреси на дві підмережі. Аналогічним чином для поділу 24-бітної адреси на чотири підмережі потрібно "позичити" два біта ідентифікатора хоста, щоб отримати чотири можливі комбінації (00, 01, 10 і 11). Маска підмережі складається з 26 біт (11111111.11111111.11111111.11000000), тобто 255.255.255.192.
| IP-адреса/маска підмережі | Номер мережі | Значення останнього октета |
| IP-адреса (десяткова) | 192.168.1. | 0 |
| IP-адреса (двійкова) | 11000000.10101000.00000001. | 00000000 |
| Маска підмережі (двійкова) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адреса підмережі 192.168.1.0 |
Найменьший ідентифікатор хоста: 192.168.1.1 | |
| Широкомовна адреса 192.168.1.63 |
Найбільший ідентифікатор хоста: 192.168.1.62 | |
Таблиця 6. Підмережа 2
|
Номер мережі |
|
||
| IP-адреса (десяткова) | 192.168.1. | 64 | ||
| IP-адреса (двійкова) | 11000000.10101000.00000001. | 01000000 | ||
| Маска підмережі (двійкова) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 | ||
| Адреса підмережі 192.168.1.64 |
Найменьший ідентифікатор хоста: 192.168.1.65 | |||
| Широкомовна адреса 192.168.1.127 |
Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.126 | |||
Таблиця 7. Підмережа 3
| IP-адреса/маска підмережі | Номер мережі | Значення останнього октета |
| IP-адреса (десяткова) | 192.168.1. | 128 |
| IP-адреса (двійкова) | 11000000.10101000.00000001. | 10000000 |
| Маска підмережі (двійкова) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адреса підмережі 192.168.1.128 |
Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.129 | |
| Широкомовна адреса 192.168.1.191 |
Найбільший ідентифікатор хоста: 192.168.1.190 | |
Таблиця 8. Підмережа 4
| IP-адреса/маска підмережі | Номер мережі | Значення останнього октета |
| IP-адреса (десяткова) | 192.168.1. | 192 |
| IP-адреса (двійкова) | 11000000.10101000.00000001. | 11000000 |
| Маска підмережі (двійкова) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адреса підмережі 192.168.1.192 |
Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.193 | |
| Широкомовна адреса 192.168.1.255 |
Найбільший ідентифікатор хоста: 192.168.1.254 | |
Приклад: вісім підмереж
Аналогічним чином для створення восьми підмереж використовується 27-бітна маска (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 і 111).
Значення останнього октету IP-адреси для кожної підмережі показані в наступній таблиці.
Таблиця 9. Вісім підмереж
| Підмережа | Адреса підмережі | Перша адреса |
Остання адреса |
Широкомовна адреса |
| 1 | 0 | 1 | 30 | 31 |
| 2 | 32 | 33 | 62 | 63 |
| 3 | 64 | 65 | 94 | 95 |
| 4 | 96 | 97 | 126 | 127 |
| 5 | 128 | 129 | 158 | 159 |
| 6 | 160 | 161 | 190 | 191 |
| 7 | 192 | 193 | 222 | 223 |
| 8 | 224 | 225 | 254 | 255 |
Планування підмереж
Зведена інформація з планування підмереж для мережі з 24-бітовим номером мережі наводиться в наступній таблиці.
Таблиця 10. Планування підмереж для мережі з 24-бітовим номером
| Кількість "позичених" бітів ідентифікатора хоста |
Маска підмережі | Кількість підмереж |
Кількість хостів в підмережі |
| 1 | 255.255.255.128 (/25) | 2 | 126 |
| 2 | 255.255.255.192 (/26) | 4 | 62 |
| 3 | 255.255.255.224 (/27) | 8 | 30 |
| 4 | 255.255.255.240 (/28) | 16 | 14 |
| 5 | 255.255.255.248 (/29) | 32 | 6 |
| 6 | 255.255.255.252 (/30) | 64 | 2 |
| 7 | 255.255.255.254 (/31) | 128 | 1 |
Приклад розрахунку кількості підмереж та хостів в підмережі на підставі IP-адреси та маски підмережі
Наведемо приклад розрахунку кількості підмереж і хостів для мережі 59.124.163.151/27.
/ 27 - префікс мережі або мережева маска
У форматі двійкових чисел 11111111 11111111 11111111 11100000
У форматі десяткових чисел 255.255.255.224
У четвертому полі (останній октет) 11100000 перші 3 біта визначають число підмереж, в нашому прикладі 23 = 8.
У четвертому полі (останній октет) 11100000 наступні 5 біт визначають число хостів підмережі, в нашому прикладі 25 = 32.
Діапазон IP першої підмережі 0 ~ 31 (32 хоста), але 0 - це підмережа, а 31 - це Broadcast. Таким чином, максимальне число хостів даної підмережі - 30.
Перша підмережа: 59.124.163.0
Broadcast першої підмережі: 59.124.163.31
Діапазон IP другий подсети з 59.124.163.32 по 59.124.163.63
Друга підмережа: 59.124.163.32
Broadcast другої ппідмережі: 59.124.163.63
Ми можемо вирахувати діапазон IP восьмої підмережі з 59.124.163.224 по 59.124.163.255
Восьма підмережа: 59.124.163.224
Broadcast восьмої підмережі: 59.124.163.255
У нашому прикладі IP-адреса 59.124.163.151 знаходиться в п'ятій підмережі.
П'ята підмережа: 59.124.163.128/27
Діапазон IP п'ятої підмережі з 59.124.163.128 по 59.124.163.159
Broadcast п'ятої підмережі: 59.124.163.159
Звертаємо вашу увагу, що в даний час для зручності розрахунку IP-адрес в підмережі і мережевих масок існують в Інтернеті спеціальні онлайн IP-калькулятори, а також безкоштовні програми / утиліти для швидкого і наочного розрахунку.
KB-1920