Come calcolare la subnet mask (guida definitiva alla subnet)

L'argomento di cui ci occupiamo oggi non è per tutti, poiché se intendiamo creare una buona guida sulle reti, è essenziale avere un articolo che spieghi come calcolare la maschera di sottorete, una tecnica chiamata sottorete. Con esso, gli amministratori IT sono in grado di progettare la struttura della rete e della sottorete ovunque.

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Per fare questo dovremo sapere molto bene cos'è una maschera di rete, le classi IP e come trasformare gli indirizzi IP da decimali a binari, anche se per questo abbiamo già un articolo che abbiamo fatto qualche tempo fa.

Per ora ci concentreremo sul calcolo della maschera di rete sugli indirizzi IPv4, poiché IPv6 non è ancora abbastanza implementato per metterlo in pratica, forse lo faremo in un prossimo articolo. Senza ulteriori indugi, veniamo al compito.

Indirizzo IPv4 e protocollo IP

Cominciamo dall'inizio, un indirizzo IP decimale numerico che identifica logicamente, in modo univoco e irripetibile e secondo una gerarchia, un'interfaccia di rete. Gli indirizzi IPv4 vengono creati utilizzando un indirizzo a 32 bit (32 e zeri in binario) disposti in 4 ottetti (gruppi di 8 bit) separati da punti. Per una rappresentazione più comoda utilizziamo sempre la notazione decimale, che è direttamente ciò che vediamo negli host e nelle apparecchiature di rete.

L'indirizzo IP serve il sistema di indirizzamento in base all'IP o al protocollo Internet. L'IP opera a livello di rete del modello OSI, essendo un protocollo non orientato alla connessione, quindi lo scambio di dati può essere effettuato senza un accordo preventivo tra ricevitore e trasmettitore. Ciò significa che il pacchetto di dati cercherà il percorso più veloce sulla rete fino a raggiungere la destinazione, passando da un router all'altro.

Questo protocollo è stato implementato nel 1981, in cui il frame o il pacchetto di dati ha un'intestazione, chiamata intestazione IP. In esso, tra le altre cose, vengono memorizzati gli indirizzi IP della destinazione e dell'origine, in modo che il router sappia dove inviare i pacchetti in ciascun caso. Inoltre, gli indirizzi IP memorizzano informazioni sull'identificazione della rete in cui operano e persino sulle sue dimensioni e sulla distinzione tra reti diverse. Questo viene fatto grazie alla maschera di rete e all'IP di rete.

Rappresentazione e gamma

Un indirizzo IP avrà quindi questa nomenclatura:

Poiché ogni ottetto ha un numero binario di 8 zeri e uno, traducendolo in notazione decimale possiamo creare numeri che vanno da 0 a 255.

Non spiegheremo in questo articolo come convertire da decimale a binario e viceversa, lo troverai qui:

Guida definitiva su come effettuare conversioni tra sistemi di numerazione

Quindi non possiamo mai avere un indirizzo IP con numeri inferiori a 0 o superiori a 255. Quando viene raggiunto 255, il numero successivo sarà di nuovo 0 e l'ottetto successivo sarà la cifra in alto per iniziare il conteggio. È esattamente come la lancetta dei minuti di un orologio.

Come vengono create le reti

Sappiamo cos'è un indirizzo IP, come viene rappresentato e a cosa serve, ma dobbiamo conoscere alcuni IP speciali per sapere come calcolare la subnet mask.

maschera di rete

La maschera di rete è un indirizzo IP che definisce l'ambito o l'estensione di una rete. Con esso saremo in grado di conoscere il numero di sottoreti che possiamo creare e il numero di host (computer) a cui possiamo connetterci.

Quindi la maschera di rete ha lo stesso formato dell'indirizzo IP ma si distingue sempre per avere gli ottetti che delimitano la parte di rete piena di quelli e la parte host piena di zeri in questo modo:

Ciò significa che non possiamo fornire arbitrariamente indirizzi IP per riempire una rete di host, ma dobbiamo rispettare la parte di rete e la parte di host. Lavoreremo sempre con la parte host una volta calcolata la parte di rete e assegnato un IP a ciascuna sottorete.

Indirizzo IP di rete

Abbiamo anche un indirizzo IP che è responsabile dell'identificazione della rete alla quale appartengono i dispositivi. Comprendiamo che in ogni rete o sottorete esiste un indirizzo IP identificativo che tutti gli host devono avere in comune per indicare l'appartenenza ad esso.

Questo indirizzo è caratterizzato dall'avere la parte di rete comune e la parte di host sempre a 0, in questo modo:

Saremo in grado di 0 gli ottetti della parte host che ci ha indicato la maschera di rete della sezione precedente. In questo caso sarebbe 2, mentre l'altro 2 sarebbe per la parte di rete, essendo un IP riservato.

Indirizzo di trasmissione

L' indirizzo di trasmissione è esattamente l'opposto dell'indirizzo di rete, in esso impostiamo su 1 tutti i bit degli ottetti che indirizzano gli host.

Con questo indirizzo un router può inviare un messaggio a tutti gli host collegati alla rete o alla sottorete indipendentemente dal loro indirizzo IP. A tale scopo viene utilizzato il protocollo ARP, ad esempio per assegnare indirizzi o inviare messaggi di stato. Quindi è un altro IP riservato.

Indirizzo IP dell'host

E infine abbiamo l' indirizzo IP dell'host, in cui la parte di rete rimarrà sempre invariante e sarà la parte dell'host che cambierà su ciascun host. Nell'esempio che stiamo prendendo sarebbe questo intervallo:

Potremmo quindi indirizzare 2 host ¹⁶ -2, ovvero 65.534 computer sottraendo i due indirizzi per la rete e la trasmissione.

Classi IP

Fino ad ora è stato semplice, vero? Sappiamo già che alcuni indirizzi IP sono riservati per la rete, la trasmissione e la maschera, ma non abbiamo ancora visto le classi IP. efficacemente questi indirizzi sono divisi in famiglie o classi, per distinguere gli scopi per i quali verranno utilizzati in ciascun caso.

Con le classi IP stiamo delimitando l'intervallo di valori che questo può assumere nella parte di rete, il numero di reti che è possibile creare con esse e il numero di host che possono essere indirizzati. In totale abbiamo 5 classi IP definite dall'IETF (Internet Engineering Task Force):

Intendiamoci, non stiamo ancora parlando del calcolo della subnet mask, ma della capacità di creare reti. Questo è quando vedremo la sottorete e i suoi dettagli.

• Classe A Classe B Classe C Classe D Classe E

Gli IP del caso A vengono utilizzati per creare reti molto grandi, ad esempio la rete Internet e l'assegnazione degli IP pubblici ai nostri router. Anche se possiamo davvero avere qualsiasi altro IP di classe B o C, ad esempio ho una classe B. Tutto dipenderà dagli IP che il provider ISP ha contratto, qualcosa che spiegheremo appena sotto. Nella classe A abbiamo un bit identificatore di classe, quindi possiamo indirizzare solo 128 reti e non 256 come ci si aspetterebbe.

È molto importante sapere che in questa classe esiste un intervallo IP riservato per Loopback, che va da 127.0.0.0 a 127.255.255.255. Il loopback viene utilizzato per assegnare internamente l'IP allo stesso host, il nostro team ha internamente un IP 127.0.0.1 o "localhost" con il quale verifica che sia in grado di inviare e ricevere pacchetti. Quindi questi indirizzi non saremo in grado di usarli in linea di principio.

Gli IP di classe B vengono utilizzati per reti medie, ad esempio nel raggio di una città, questa volta con due ottetti per creare reti e altri due per indirizzare gli host. La classe B è definita con due bit di rete.

Gli IP di classe C sono i più noti, poiché praticamente ogni utente con Internet da casa ha un router che assegna un IP di classe C alla propria rete interna. È orientato alle piccole reti, lasciando 1 singolo ottetto per gli host e 3 per la rete. Crea un ipconfig sul tuo PC e assicurati che il tuo IP sia di classe C. In questo caso , vengono presi 3 bit di rete per definire la classe.

La classe D viene utilizzata per le reti multicast, in cui i router inviano pacchetti a tutti gli host collegati. Quindi tutto il traffico che entra in tale rete verrà replicato su tutti gli host. Non applicabile per il networking.

Infine, la classe E è l'ultimo intervallo rimanente e viene utilizzata solo per il collegamento in rete a fini di ricerca.

Una cosa abbastanza importante riguardo a questo argomento è che attualmente l'assegnazione degli indirizzi IP nelle reti soddisfa il principio (CIDR) Classless Inter-Domain Routing o Classless Inter-Domain Routing. Ciò significa che gli IP sono assegnati indipendentemente dalle dimensioni della rete, quindi possiamo avere un IP pubblico di classe A, B o C. A cosa serve tutto questo? Bene, per capire come vengono create correttamente le sottoreti.

Che cos'è la subnet o la subnet

Ci avviciniamo al calcolo della subnet mask, dell'occhio, non della rete. La tecnica della sottorete consiste nel dividere le reti in diverse reti o sottoreti più piccole. In questo modo un amministratore di computer o di rete può dividere la rete interna di un grande edificio in sottoreti più piccole.

Con questo possiamo assegnare funzioni diverse, con router diversi e ad esempio implementare una Directory attiva che interessa solo una sottorete. O differenziare e isolare un certo numero di host dal resto della rete in una sottorete. È estremamente utile nel campo delle reti, poiché ciascuna sottorete funziona indipendentemente dall'altra.

Il lavoro del router è anche più semplice con le sottoreti, poiché elimina la congestione nello scambio di dati. Infine, per l'amministrazione, è molto più semplice correggere i guasti ed eseguire la manutenzione.

Lo faremo con l' indirizzo IPv4, anche se è anche possibile creare sottoreti con IPv6, con non meno di 128 bit per indirizzare host e reti.

Vantaggi e svantaggi della sottorete

Per questa tecnica, è certamente necessario essere molto chiari sui concetti dell'indirizzo IP, sulle classi esistenti e su tutto ciò che abbiamo spiegato sopra. A questo aggiungiamo la necessità di sapere come passare dal binario al decimale e viceversa, quindi se intendiamo eseguire manualmente il processo può essere piuttosto lungo.

vantaggi:

• Isolamenti nei segmenti di rete Instradamento dei pacchetti in reti logiche indipendenti Progettazione di sottoreti adatte al cliente e flessibilità Migliore amministrazione e localizzazione degli errori Maggiore sicurezza isolando le apparecchiature sensibili

svantaggi:

• Dividendo l'IP per classi e salti, molti indirizzi IP vengono sprecati. Processo relativamente noioso se eseguito manualmente Le modifiche alla struttura della rete dovrebbero essere ricalcolate dall'inizio Se non lo capisci, potresti sospendere l'argomento delle reti

Tecnica di sottorete: calcola la maschera di sottorete e l'indirizzamento IP

Fortunatamente, il processo di subnetting si occupa di una serie di semplici formule da ricordare e da applicare e abbiamo chiarito le cose. Diamo un'occhiata a questi passaggi.

1. Numero di sottoreti e notazione rapida

La notazione con cui troveremo un problema di calcolo della sottorete sarà la seguente:

Ciò significa che l'IP di rete è 129.11.0.0 con 16 bit riservati per la rete (2 ottetti). Non troveremo mai un IP di classe B con un identificatore inferiore a 16, come ad esempio le altre classi:

Ma se riusciamo a trovare identificatori superiori fino a quando non raggiungiamo 31, vale a dire che prenderemo assolutamente tutti i bit rimanenti tranne l'ultimo per creare sottoreti. L'ultimo non verrebbe preso perché sarà necessario lasciare qualcosa per indirizzare gli host, giusto?

Essendo la maschera di sottorete:

In questo modo stiamo prendendo 16 bit fissi per la rete, altri due extra per la sottorete e il resto per gli host. Ciò significa che la capacità degli host è ora ridotta a 2 ¹⁴ -2 = 16382 a vantaggio della capacità della sottorete con la possibilità di fare 2 ² = 4.

Vediamolo in modo generico in una tabella:

2. Calcola sottorete e maschera di rete

Tenendo conto del limite di sottorete che abbiamo a seconda delle classi IP, presenteremo l'esempio passo dopo passo per vedere come sarebbe risolto.

In esso intendiamo utilizzare il nostro IP di classe B 129.11.0.0 per creare 40 sottoreti in un unico grande edificio. Avremmo potuto farlo con una classe C? ovviamente, e anche con una classe A.

127.11.0.0/16 + 40 sottoreti

Essendo una classe B avremmo una maschera di rete:

La seconda domanda da risolvere sarà: di quanti bit ho bisogno per creare 40 sottoreti (C) in questa rete? Lo sapremo passando dal decimale al binario:

Abbiamo bisogno di 6 bit extra per creare le 40 sottoreti, quindi la maschera di sottorete sarebbe:

3. Calcola il numero di host per sottorete e hop di rete

Ora è il momento di conoscere il numero di computer che possiamo indirizzare in ciascuna sottorete. Abbiamo già visto che la necessità di 6 bit per le sottoreti riduce lo spazio per gli host. Ci rimangono solo 10 bit per loro m = 10 dove dobbiamo scaricare l'IP di rete e trasmettere IP.

E se ogni sottorete avesse 2000 host cosa faremmo? Bene, ovviamente carica su un IP di classe A per ottenere più bit dagli host.

Ora è il momento di calcolare l'hop di rete, questo è ciò che si intende assegnare un numero all'IP per ogni sottorete creata rispettando i bit per gli host e i bit per la sottorete. Dobbiamo semplicemente sottrarre il valore della sottorete ottenuto nella maschera dal valore massimo dell'ottetto, ovvero:

Abbiamo bisogno di questi salti nel caso in cui ogni sottorete sia riempita con la sua massima capacità host, quindi dobbiamo rispettare questi salti per garantire la scalabilità della rete. In questo modo eviteremo di dover ristrutturare nel caso in cui aumenti con il futuro.

4. Dobbiamo solo assegnare l'IP alle nostre sottoreti

Con tutto ciò che abbiamo calcolato prima, abbiamo già tutto pronto per creare le nostre sottoreti, vediamo i primi 5 come sarebbero. Continueremmo a sottorete 40 e avremmo ancora molto spazio per arrivare a 64 sottoreti con i 6 bit.

Per applicare l'IP della sottorete dobbiamo tenere conto del fatto che i 10 bit dell'host devono essere a 0 e che il salto della sottorete calcolato è 4 in 4. Pertanto, abbiamo questi salti nel 3o ottetto e quindi l'ultimo ottetto è 0, quanto è buono IP di rete. Possiamo riempire direttamente l'intera colonna.

Il primo IP host viene semplicemente calcolato aggiungendo 1 all'IP subnet, questo non ha segreti. Possiamo riempire direttamente l'intera colonna.

Ora la cosa più naturale sarebbe posizionare l'IP di trasmissione, poiché si tratta solo di sottrarre 1 dall'IP di sottorete successivo. Ad esempio, il precedente IP di 127.11.4.0 è 127.11.3.255, quindi continueremmo con tutti loro. Con la prima colonna compilata, è facile tirarla fuori.

Infine calcoleremo l'ultimo IP host sottraendo 1 dall'IP broadcast. Questa colonna verrà riempita nell'ultima in modo semplice se abbiamo già creato gli indirizzi di trasmissione.

Conclusioni sulla sottorete

Il processo di calcolo della maschera di sottorete è abbastanza semplice se siamo chiari sui concetti di sottorete, IP di rete, maschera di rete e sottorete e indirizzo di trasmissione. Inoltre, con un paio di formule molto semplici possiamo facilmente calcolare la capacità delle sottoreti di un IP qualunque sia la classe e la capacità dell'host in base alle reti di cui abbiamo bisogno.

Ovviamente se lo facciamo a mano e non abbiamo molta pratica di fare conversioni da decimali a binarie, potrebbe volerci un po 'più di tempo, specialmente se lo stiamo studiando per un networking professionale o un corso di laurea professionale.

Questa stessa procedura verrà eseguita con l'IP di classe A e C esattamente come nell'esempio con la classe B. Dobbiamo solo prendere in considerazione l'intervallo di indirizzi da prendere e il loro identificatore, il resto è praticamente automatico.

E se invece di fornirci l'IP e la classe , ci forniranno semplicemente il numero di sottoreti e il numero di host, saremo noi a decidere la classe, facendo le corrispondenti conversioni in binario e usando le formule in modo da non essere inferiori alle previsioni.

Senza ulteriori indugi, vi lasciamo con alcuni link di interesse che trattano in dettaglio altri concetti di rete:

Come appariva il tuo corpo con il nostro tutorial su come calcolare la maschera di sottorete ? Speriamo che sia tutto chiaro, altrimenti lì hai la casella di commento per farci domande o se vedi qualche errore di battitura.