Сети и телекоммуникации. Для студентов

 
2.3.6 Разделение сети на подсети
 
Разделение на подсети может быть важным для большого предприятия по нескольким
причинам, главным из которых является уменьшение широковещательного домена (при усло-
вии, что для каждой подсети будет использоваться свой коммутатор).
Широковещательный домен – область сети, в которой происходит обмен широкове-
щательными сообщениями (широковещательная рассылка), и устройства могут отправлять
друг другу сообщения непосредственно, без участия маршрутизатора. Коммутатор выполняет
рассылку на все интерфейсы кроме того, откуда был получена рассылка. Маршрутизатор рас-
сылки не выполняет, но при этом каждый интерфейс маршрутизатора подключен к своему
широковещательному домену, и широковещательная рассылка ведется внутри этого домена.
При большом широковещательном домене с большим количеством подключенных узлов
происходит большая нагрузка на устройства, которые обрабатывают серьезный поток трафика.
Для уменьшения нагрузки может как раз и использоваться это разделение на подсети.
Разделение может происходить по принципам разделения по местоположению (напри-
мер, по этажам здания), по подразделениям (каждый отдел в фирме будет подключен к своей
сети), по типам устройств (периферийные устройства по типу сканера, принтера, факса могут
быть объединены в общую отдельную сеть), или по любому другому принципу, который пока-
жется удобным администратору сети.
Подобное разделение, помимо всего прочего, может помочь администраторам сети при-
менять свои собственные меры безопасности для каждой подсети, а так же помогает легче ори-
ентироваться в логической топологии сети.
Одним из самых простых способов разделения на подсети является разделение на гра-
ницах откетов /8, /16, /24 (рисунок 37). Данный способ имеет недостаток, что может оста-
ваться огромное количество неиспользуемых узлов в данной подсети, особенно если речь идет
о /8 префиксе. Достаточно распространенным способом разделения является использования
префикса /24, который позволяет иметь достаточно количество узлов (254 узла), разделяя при
этом сеть на 65536 подсетей.
Рисунок 37 – Разделение на подсети на границе откетов
Более гибким способом разделения является метод разделения с бесклассовой адреса-
цией (рисунок 38). Например, адрес сети /24 обычно разбивается на подсети с помощью более
длинных префиксов, заимствуя биты из четвертого октета. Благодаря этому администратор
может гибко назначать сетевые адреса меньшему числу оконечных устройств.
Рисунок 38 – Разделение на подсети с бесклассовой адресацией. Обратите внимание, что
для каждого занятого бита доступное количество подсетей удваивается, число доступных узлов
в каждой подсети уменьшается

---

И. Трещев. «Сети и телекоммуникации. Для студентов»
50
Количество узлов в подсети всегда считает по одной и той же формуле (2^n) – 2, где n –
это число бит, оставшихся в узловой части.
В этой формуле учитываются адрес сети и широковещательный адрес (broadcast). Их
узлу назначать нельзя. По этой причине максимальной возможной длиной префикса явля-
ется /30 (в котором будет доступно два адреса для данной подсети), так как при заимствовании
двух последних битов не останется бит для адресов узла.
Приведем пример разделения частной сети 192.168.1.0/24 на две подсети (рисунок 39).
Первые три октета идентифицируют часть сети, а оставшиеся 8 бит в последнем октете иденти-
фицируют часть узла. Если не разбивать на подсети, такая сеть поддерживает один LAN-интер-
фейс для 254 IP-адресов узлов. Если нужна дополнительная локальная сеть (LAN), основную
сеть нужно разделить на подсети.
Позаимствуем 1 бит в узловой части, тем самым расширяя сеть до 25 бит или до /25 пре-
фикса. Это дает возможность создать две подсети: 192.168.1.0/25 и 192.168.1.128/25 (рисунок
40). Диапазон адресов данных подсетей дан на рисунках 41 и 42.
Аналогичным способом можно разделить сеть на четыре подсети. Для этого заимству-
ются два бита в узловой части адреса сети (рисунок 43).
Рисунок 39 – Исходная сеть, в которой заняли один бит в узловой части
Рисунок 40 – Созданные две подсети путем заимствования одного бита в узловой части
адреса сети
Рисунок 41 – Диапазон адресов подсети 192.168.1.0/25
Рисунок 42 – Диапазон адресов подсети 192.168.1.128/25

---

И. Трещев. «Сети и телекоммуникации. Для студентов»
51
Рисунок 43 – Изначальный IP-адрес, в котором заняли два бита в узловой части
Заимствование двух битов в узловой части позволяет нам расширить сеть
до префикса /26, тем самым создаются подсети 192.168.1.0/26, 192.168.1.64/26,
192.168.1.128/26 и 192.168.1.192/26 (рисунок 44). Пример диапазона для сетей представлен
на рисунках 45, 46 и 47 соответственно.
Рисунок 44 – Разделение на четыре подсети
Рисунок 45 – Диапазон адресов подсети 192.168.1.0/26
Рисунок 46 – Диапазон адресов подсети 192.168.1.64/26
Рисунок 47 – Диапазон адресов подсети 192.168.1.128/26
В таком традиционном разбиении на подсети каждой подсети выделяется одинаковое
количество адресов. Если все подсети имеют одинаковые требования к количеству узлов, такие
блоки адресов фиксированного размера будут эффективными. Тем не менее, чаще всего это
не так.
При стандартном разделении на подсети все её остается проблема необоснованного рас-
хода неиспользуемых адресов. Таким разделением уменьшается потенциальное количество
доступных подсетей, так как неиспользуемые адреса могут быть часть других подсетей, что
суммарно приводит к нецелесообразному расходу ресурсов.
Для решения данных проблем существует способ разделение подсети на несколько под-
сетей с использованием переменной длины маски подсети (variable length subnet mask,
VLSM). С помощью VLSM можно создать более мелкие подсети.
Как вы помните, если известно требуемое количество адресов узлов, можно использовать
формулу (2^n) – 2, (где n – количество оставшихся бит в узловой части). Чтобы получить два
доступных адреса, в его узловой части должны остаться два бита.
Для начала разобьем на восемь подсетей известную нам сеть 192.168.20.0/24 и для при-
мера возьмем получившуюся сеть 192.168.20.224/27.

---

И. Трещев. «Сети и телекоммуникации. Для студентов»
52
Поскольку в разбитом на подсети адресном пространстве 192.168.20.224/27 имеются
5 бит в узловой части, еще три бита можно позаимствовать, оставив 2 бита в узловой части.
На данном этапе расчеты в точности совпадают с расчетами при традиционном разбиении
на подсети. Биты заимствуются, определяя диапазоны подсетей.
Такая схема VLSM-разбиения на подсети уменьшает количество адресов в каждой под-
сети до подходящего размера соединений с глобальной сетью. Разбиение подсети 7 для сетей
WAN оставляет доступными подсети 4, 5 и 6 для будущих сетей, а также 5 дополнительных
подсетей для сетей WAN. Весь процесс показан на рисунке 48.
Рисунок 48 – Пример возможного разделения с помощью VLSM на подсети сеть
192.168.20.0/24
Для планирования разделения сети на подсети необходимо учитывать, что каждому узлу
во всей чети необходимо получить свой уникальный IP-адрес, а администратору сети знать,
как и кому были назначены адреса и постоянно анализировать прохождение трафика с целью
выявлению возможных ошибок проектирования и изменения сети с целью более грамотного
распределения нагрузки на все устройства.
Так же администратору сети нужно знать, как правильно присваивать адреса. Узлам
(персональным компьютерам, смартфонам, планшетным ПК) следует предоставлять IP-адреса
с помощью DHCP-сервера, который выдает временный IP-адреса каждому подключившемуся
устройству в сети и который ведет учет выданных адресов. После отключения узла от сети
его IP-адрес возвращается на DHCP-сервер, и этот же самый IP-адрес может быть назначен
совершенно другому устройству, которое может подключиться к сети в будущем.
Серверам и периферийным устройствам (сканерам, принтерам, IP-телефонам, факсам)
следует статически назначать IP-адреса, чтобы каждый, кто знал их адрес, мог без проблем
подключиться к данным устройствам в любой момент времени. Таким же методом IP-адреса
устанавливаются промежуточным устройствам в сети, например, портам коммутаторов. Как
правило, интерфейсам маршрутизаторов назначат либо самый младший, либо самый старший
адрес из доступных.
Сети IPv6 так же предполагают разделения на подсети, только в отличии от сетей IPv4,
они предполагают создание иерархии адресов на основе количества необходимых подсетей.
Разбиение на подсети подвергается глобальные индивидуальные адреса.
Для создания внутренних подсетей организация может использовать раздел 16-битного
идентификатора подсети в глобальном индивидуальном адресе IPv6. Пример такого разбиения
продемонстрирован на рисунке 49.

---

И. Трещев. «Сети и телекоммуникации. Для студентов»
53
В связи с особенностями протокола IPv6 разбиение с помощью VLSM в нем не преду-
смотрено.
Рисунок 49 – Пример разделение на подсети в протоколе IPv6

---

И. Трещев. «Сети и телекоммуникации. Для студентов»
54