variabel længde undernetmaske (VLSM) Tutorial

den eksponentielle vækst af internettet i de sidste 30 år udsatte mangler i det originale IP-protokoldesign. Da internettet hurtigt begyndte at ekspandere fra sin oprindelige militære netværksforskningsstatus til kommerciel fremtrædende plads, steg efterspørgslen efter IP-adresser (især i klasse B-rummet).

eksperter begyndte at bekymre sig om de langsigtede skaleringsegenskaber for klasse A, B og C IP-adresseskema og begyndte at overveje måder at ændre IP-tildelingspolitik og routingprotokoller for at imødekomme væksten. Dette førte til oprettelsen af Routing and adressering (ROAD) group af Internet Engineering Task Force (IETF) i begyndelsen af 1990 ‘ erne for at finde ud af måder at omstrukturere IP-adresserummet for at øge dets levetid. Gruppen ifølge IETF RFC 4632 identificerede tre store problemer:

1. udtømning af klasse B-netværksadresserummet
2. vækst i internet routere’ routingtabeller ud over kapaciteten af nuværende udstyr og programmer.
3. eventuel udtømning af 32-bit IPv4-netværksadresserummet

som en kort til midtvejsforanstaltning foreslog VEJGRUPPEN en løsning, der tillod brugen af “klasseløse” IP-tildelingssystemer til at bremse væksten af globale rutetabeller og reducere forbruget af IPv4-adresserum. Dette fødte til sidst det, vi nu kender som klasseløs Inter-Domain Routing (CIDR) og undernetmaske med variabel længde (VLSM), som giver større fleksibilitet i oprettelsen af undernetværk og overvinder de strenge regler for A -, B-og C-klasserne. I denne vejledning vil vi hjælpe dig med at forstå begrebet VLSM og vise dig, hvordan du implementerer VLSM-undernet.

VLSM Fundamentals

for fuldt ud at forstå begrebet VLSM skal vi først forstå udtrykket undernetmaske, subnetting og Supernetting.

undernetmaske

undernetmasker bruges af en computer til at bestemme, om en computer er på det samme netværk eller på et andet netværk. En IPv4 undernetmaske er en 32-bit sekvens af dem (1) efterfulgt af en blok af nuller (0). Dem betegner netværkspræfikset, mens den bageste blok af nuller betegner værtsidentifikatoren. I stenografi bruger vi /24, hvilket simpelthen betyder, at en undernetmaske har 24, og resten er nuller.

tabel 1.0 IP-adresse og undernetmaske i binært og decimalformat

Subnetting

som navnet antyder, er subnetting processen med at opdele et enkelt stort netværk i flere små netværk kendt som undernet. Det primære formål med subnetting er at hjælpe med at lindre overbelastning af netværket og forbedre effektiviteten i udnyttelsen af det relativt lille netværksadresseplads, der er tilgængeligt, især i IPv4.

Supernettering

Supernettering er det direkte modsatte af subnetting, hvor flere netværk kombineres til et enkelt stort netværk kendt som supernetter. Supernetting giver ruteopdateringer på den mest effektive måde ved at reklamere for mange ruter i en annonce i stedet for individuelt.

hovedformålet med supernettering er at forenkle eller opsummere netværk routing beslutninger for at minimere behandling overhead, når matchende ruter, og lagerplads af rute oplysninger om routing tabeller. En rutetabel er en oversigt over alle kendte netværk. Routere deler routingtabeller for at finde den nye sti og finde den bedste sti til destinationen. Uden Supernettering deler routeren alle ruter fra routingtabeller, som de er. Med Supernetting opsummerer det dem, før de deles, hvilket markant reducerer størrelsen på routingopdateringer.

der er to tilgange til subnetting af en IP-adresse til et netværk: fast længde undernetmaske (FLSM) og undernetmaske med variabel længde (VLSM). I FLSM-undernet er alle undernet af samme størrelse med et lige antal værtsidentifikatorer. Du bruger den samme undernetmaske til hvert undernet, og alle undernet har det samme antal adresser i dem. Det har tendens til at være det mest spildende, fordi det bruger flere IP-adresser, end det er nødvendigt.

VLSM er en undernetdesignstrategi, der gør det muligt for alle undernetmasker at have variable størrelser. I VLSM-undernet kan netværksadministratorer opdele et IP-adresserum i undernet i forskellige størrelser og allokere det efter det individuelle behov på et netværk. Denne type undernet gør mere effektiv brug af et givet IP-adresseområde. VLSM er defacto-standarden for, hvordan hvert netværk er designet i dag. Tabel 2.0 nedenfor er en oversigt over forskellene mellem FLSM og VLSM-undernet. VLSM understøttes af følgende protokoller: Open korteste vej først (OSPF), Enhanced Interior port Router Protocol (EIGRP), Border Port Protocol (BGP), Routing Information Protocol (RIP) version 2 og 3 og Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS). Du skal konfigurere din router til VLSM med en af disse protokoller.

Tabel 2.0 forskelle mellem FLSM og VLSM Subnetting

forestil dig nu dette scenarie: John er netop blevet ansat som netværksadministrator for et nyt firma med seks afdelinger. Han forventes at oprette seks separate undernet, en for hver afdeling. Han fik en klasse A 10.0.0.0 privat netværksadresse til dette formål; og så fra alle indikationer har han naturligvis meget IP-adresseplads og kan ikke engang komme tæt på at forestille sig, at han nogensinde ville løbe tør for IP-adresser. Af denne grund har John undret sig over, hvorfor han skulle gider med VLSM-designprocessen. Skal han bruge et VLSM eller et FLSM netværksdesign? Godt, svaret er simpelt. Ved at oprette sammenhængende blokke med gyldige adresser til bestemte områder af netværket kan han derefter let opsummere netværket og holde ruteopdateringer med en routingprotokol til et minimum. Hvorfor vil nogen gerne annoncere flere netværk mellem bygninger, når du bare kan sende en sammenfattende rute mellem bygninger og opnå det samme resultat?

desuden har spild af offentlige netværk IP-adresseringsplads både tekniske og økonomiske konsekvenser. På den tekniske side fremskynder det sin udmattelse; og på den økonomiske side koster det mange penge, fordi offentlige netværks IP-adresser er dyre. Derfor tillod indførelsen af VLSM IP-adresseallokering af en mindre blok.

implementering af VLSM-undernet

vi begynder dette afsnit med at forsøge at løse et praktisk VLSM-problem. Nu, forestil dig, at du for nylig blev ansat som netværksingeniør for . Brug VLSM-teknikken til at designe en IP-plan for virksomheden med et IP-interval på 192.168.4.0/24. Virksomhedens netværk består af tre lokale netværk: LAN a, LAN B og LAN C som vist i figur 2.0 nedenfor. Disse tre Lan ‘ er er forbundet med tre serielle links: Link AB, Link BC og Link AC.

en af de nemmeste måder at løse VLSM-problemer på er ved at bruge et undernetteringsdiagram som det, der er vist i tabel 3.0 nedenfor. Vi bruger dette diagram til at tackle ovenstående problem

tabel 3.0 VLSM subnetting chart

som du kan se fra diagrammet, har vi seks netværk LAN a, LAN B, LAN C og link a, link B og et link C. Links A, B og C er også tre separate netværk, og hver kræver to værtsidentifikatorer. Således er vores opgave at designe en IP-plan for hvert af de seks netværk i henhold til deres fastsatte størrelser ved hjælp af VLSM-undernetteringsmetode. Vi har brug for fem trin for at løse problemet:

Trin 1: Arranger netværkene fra det største til det mindste som vist i tabel 4.0 nedenfor:

tabel 4.0 LAN arrangeret i henhold til antallet af værter

Trin 2: Implementer VLSM-undernet for det største netværk (LAN a)

det største netværk LAN a kræver 60 værter. Fra Værtsafsnittet (række) i vores undernetteringsdiagram nedenfor er det tættest på de krævede 60 værter 64, hvilket svarer til 4 undernet og en ny CIDR-værdi på /26 (kolonnen er med fed skrift). Fra denne relevante information vil vi opbygge en ny tabel, der indeholder netværks-ID, undernetmaske i CIDR-notation, anvendelig og navnet på det berørte lokale netværk. Husk, at den første værtsidentifikator er reserveret til Netværks-ID ‘et, og den sidste vært-ID er reserveret til broadcast-ID’ et, så det samlede antal anvendelige vært-id ‘ er for hvert undernet i dette særlige tilfælde er 62 (64-2).

i betragtning af IP-området: 192.168.4.0/24

tabel 5.0 IP-plan for LAN a (60 værter)

lad os nu liste et netværks-ID for hvert undernet. Husk, at kun den fjerde oktet ændres; de første tre oktetter forbliver de samme:

• det første netværks-ID er altid det originale givne ID, som er 192.168.4.0
• det andet netværks-ID er 192.168.4.64
• det tredje netværks-ID er 192.168.4.128
• det fjerde netværks-ID er 192.168.4.192

her er mønsteret: det første netværks-ID er altid det originale. Det næste Netværks-ID opnås ved at tilføje 64 til den forrige. Vi kan tildele nogen af disse til undernet til LAN a, da de alle er ens i størrelse, men for enkelhedens skyld tildeler vi det første undernet (192.168.4.0) til LAN A. de andre tre tilgængelige undernet kan markeres som ikke-tildelte og reserveres til fremtidig brug. Vi har afsluttet opgaven med at designe IP – planen for den største LAN-LAN B.

Trin 3: Implementer VLSM-undernet til det næststørste netværk (LAN B)

det næststørste netværk, LAN B, kræver 29 værter. Det mindste antal værter, der kan tilfredsstille LAN B med de 29 værter på vores undernetting diagram er 32. Dette svarer til otte undernet og en ny CIDR-værdi på /27 (kolonnen er med fed skrift).

Vælg nu det første Ikke-tildelte store undernet i tabel 5.0 ovenfor og opdelt i to mindre undernet. Dette giver os 192.168.4.64 og 192.168.4.96 markeret med grønt i tabel 6.0 nedenfor. Igen er mønsteret simpelt: det første netværks-ID er altid det originale. Det næste Netværks-ID opnås ved at tilføje 32 til den forrige. Vi kan derefter tildele 192.168.4.64 til LAN B og markere den anden (192.168.4.96) som ikke tildelt og forbeholdt fremtidig brug. Vi har afsluttet design af IP-planen for LAN A.

tabel 6.0 IP-plan for LAN B (29 værter)

Trin 4: Implementer VLSM-undernet til LAN C

dette trin gentager processen ovenfor. Det mindste antal værter, der kan tilfredsstille LAN C med de 14 værter på vores undernetting diagram er 16. Dette svarer til 16 undernet og en ny CIDR-værdi på /28 (kolonnen er med fed skrift).

Vælg nu det første Ikke-tildelte undernet i tabel 6.0 ovenfor og opdelt i to mindre undernet. Dette giver os 192.168.4.96 og 192.168.4.112 i tabel 7.0 nedenfor. Igen er mønsteret simpelt: det første netværks-ID er altid det originale. Det næste Netværks-ID opnås ved at tilføje 16 til den forrige. Vi kan derefter tildele 192.168.4.96 til LAN C og markere den anden (192.168.4.112) som ikke tildelt og forbeholdt fremtidig brug. Vi har afsluttet design af IP-planen for LAN C.

tabel 7.0 IP-plan for LAN C (14 værter)

Trin 5: Implementer VLSM-undernet for Link A, B og C

det sidste trin er at tildele tre mindre undernet til serielle links A, B og C. hvert link kræver to vært-id ‘ er. Derfor er det mindste antal værter, der hver kan linke til to værter på vores undernetteringsdiagram, fire. Dette svarer til 64 undernet og en ny CIDR-værdi på / 30 i vores undernettingsdiagram (kolonnen er med fed skrift).

Vælg nu det ikke-tildelte undernet i tabel 7.0 ovenfor og Inddel i fire mindre undernet for at rumme undernetene til de tre serielle links. Dette giver os fire unikke IP ‘ er som vist i tabel 8.0 nedenfor.

tabel 8.0 IP-plan for Link A, B og C (2 værter hver)

igen her er mønsteret: det første netværks-ID er altid det originale. Det næste Netværks-ID opnås ved at tilføje fire til den forrige. Vi kan derefter tildele de første tre IP ‘ er til henholdsvis Link A, B og C og markere den sidste (192.168.4.124) som ikke tildelt og forbeholdt fremtidig brug. Vi har afsluttet udformningen af IP-planen for Link A, B og C, og faktisk hele netværket. Tabellen nedenfor er den komplette IP-plan for Investment Limited.

tabel 9.0 IP-plan for Bracton Investment limited

VLSM er en afgørende teknik i moderne netværksdesign. Hvis du vil designe og implementere skalerbare og effektive netværk, bør du helt sikkert mestre kunsten at VLSM subnetting. Et af hovedmålene med VLSM-subnetting i IPv4 er at forbedre effektiviteten i udnyttelsen af den disponible plads. Dette har formået at holde det i gang i de sidste 30 år. Men den 25. November 2019 meddelte RIPE Netværkskoordinationscenter, at det foretog den endelige /22 IPv4-adresseallokering og officielt er løbet tør for IPv4-adresser. En langsigtet løsning på den eventuelle udmattelse af 32-bit IPv4-netværksadresserummet er 64-bit IPv6-protokollen.

VLSM Subnetting Ofte Stillede Spørgsmål