Tutoriel sur le Masque de Sous-Réseau à Longueur Variable (VLSM)

La croissance exponentielle d’Internet au cours des 30 dernières années a révélé des lacunes dans la conception originale du protocole IP. Alors qu’Internet commençait à se développer rapidement, passant de son statut initial de recherche sur les réseaux militaires à une importance commerciale, la demande d’adresses IP (en particulier dans l’espace de classe B) a explosé.

Les experts ont commencé à s’inquiéter des propriétés de mise à l’échelle à long terme des schémas d’adresses IP des classes A, B et C, et ont commencé à envisager des moyens de modifier la politique d’attribution d’adresses IP et les protocoles de routage pour s’adapter à la croissance. Cela a conduit à la création du groupe de routage et d’adressage (ROUTE) par l’Internet Engineering Task Force (IETF) au début des années 1990 pour trouver des moyens de restructurer l’espace d’adressage IP afin d’augmenter sa durée de vie. Le groupe selon la RFC 4632 de l’IETF a identifié trois problèmes majeurs:

1. Épuisement de l’espace d’adressage réseau de classe B
2. Croissance des tables de routage des routeurs Internet au-delà de la capacité du matériel et des logiciels actuels.
3. Épuisement éventuel de l’espace d’adressage réseau IPv4 32 bits

Comme mesure à court et moyen terme, le groupe ROAD a proposé une solution permettant l’utilisation de systèmes d’assignation IP « sans classe » pour ralentir la croissance des tables de routage globales et réduire le taux de consommation d’espace d’adressage IPv4. Cela a finalement donné naissance à ce que nous connaissons maintenant sous le nom de Routage Inter-domaines sans classe (CIDR) et de Masque de sous-réseau à longueur variable (VLSM), qui permet une plus grande flexibilité dans la création de sous-réseaux, en surmontant les règles strictes des classes A, B et C. Dans ce guide, nous allons vous aider à comprendre le concept de VLSM et vous montrer comment implémenter le sous-réseau VLSM.

Principes fondamentaux du VLSM

Afin de saisir pleinement le concept de VLSM, nous devons d’abord comprendre le terme masque de sous-réseau, sous-réseau et Supernetting.

Masque de sous-réseau

Les masques de sous-réseau sont utilisés par un ordinateur pour déterminer si un ordinateur se trouve sur le même réseau ou sur un réseau différent. Un masque de sous-réseau IPv4 est une séquence de 32 bits de uns (1) suivie d’un bloc de zéros (0). Ceux-ci désignent le préfixe réseau, tandis que le bloc de zéros final désigne l’identifiant de l’hôte. En raccourci, nous utilisons /24, ce qui signifie simplement qu’un masque de sous-réseau en a 24, et les autres sont des zéros.

Tableau 1.0 Adresse IP et masque de sous-réseau au format binaire et décimal

Sous-réseau

Comme son nom l’indique, le sous-réseau consiste à diviser un seul grand réseau en plusieurs petits réseaux appelés sous-réseaux. L’objectif principal du sous-réseau est d’aider à soulager la congestion du réseau et à améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’espace d’adressage réseau relativement petit disponible, en particulier en IPv4.

Supernetting

Le supernetting est l’opposé direct du sous-réseau, dans lequel plusieurs réseaux sont combinés en un seul grand réseau connu sous le nom de supernets. Le Supernetting fournit des mises à jour d’itinéraires de la manière la plus efficace possible en annonçant plusieurs itinéraires dans une seule publicité au lieu d’être individuellement.

L’objectif principal du supernetting est de simplifier ou de résumer les décisions de routage du réseau afin de minimiser les frais de traitement lors de la correspondance des itinéraires et l’espace de stockage des informations de routage sur les tables de routage. Une table de routage est un résumé de tous les réseaux connus. Les routeurs partagent des tables de routage pour trouver le nouveau chemin et localiser le meilleur chemin pour la destination. Sans Supernetting, le routeur partagera toutes les routes des tables de routage telles qu’elles sont. Avec le Supernetting, il les résumera avant le partage, ce qui réduit considérablement la taille des mises à jour de routage.

Il existe deux approches pour sous-réseauter une adresse IP pour un réseau : Masque de sous-réseau de longueur fixe (FLSM) et masque de sous-réseau de longueur variable (VLSM). Dans le sous-réseau FLSM, tous les sous-réseaux sont de taille égale avec un nombre égal d’identifiants d’hôte. Vous utilisez le même masque de sous-réseau pour chaque sous-réseau et tous les sous-réseaux contiennent le même nombre d’adresses. Il a tendance à être le plus gaspilleur car il utilise plus d’adresses IP que nécessaire.

VLSM est une stratégie de conception de sous-réseau qui permet à tous les masques de sous-réseau d’avoir des tailles variables. Dans le sous-réseau VLSM, les administrateurs réseau peuvent diviser un espace d’adresses IP en sous-réseaux de différentes tailles et l’allouer en fonction des besoins individuels d’un réseau. Ce type de sous-réseau permet une utilisation plus efficace d’une plage d’adresses IP donnée. VLSM est la norme de fait pour la conception de chaque réseau aujourd’hui. Le tableau 2.0 ci-dessous résume les différences entre les sous-réseaux FLSM et VLSM. VLSM est pris en charge par les protocoles suivants : Open Shortest Path First (OSPF), Enhanced Interior Gateway Router Protocol (EIGRP), Border Gateway Protocol (BGP), Routing Information Protocol (RIP) version 2 et 3 et Système Intermédiaire à Système Intermédiaire (IS-IS). Vous devez configurer votre routeur pour VLSM avec l’un de ces protocoles.

Tableau 2.0 Différences entre les sous-réseaux FLSM et VLSM

Imaginez maintenant ce scénario : John vient d’être embauché en tant qu’administrateur réseau pour une nouvelle entreprise comptant six départements. Il devrait créer six sous-réseaux distincts, un pour chaque département. Il a reçu une adresse de réseau privé de classe A 10.0.0.0 à cet effet; et donc, de toutes les indications, il a évidemment beaucoup d’espace d’adressage IP et ne peut même pas s’imaginer qu’il serait jamais à court d’adresses IP. Pour cette raison, John s’est demandé pourquoi il devrait s’embêter avec le processus de conception VLSM. Devrait-il utiliser une conception de réseau VLSM ou FLSM ? Eh bien, la réponse est simple. En créant des blocs contigus d’adresses valides à des zones spécifiques du réseau, il peut alors facilement résumer le réseau et réduire au minimum les mises à jour de route avec un protocole de routage. Pourquoi quelqu’un voudrait-il annoncer plusieurs réseaux entre les bâtiments alors que vous pouvez simplement envoyer un itinéraire récapitulatif entre les bâtiments et obtenir le même résultat?

En outre, le gaspillage de l’espace d’adressage IP du réseau public a des implications à la fois techniques et économiques. Sur le plan technique, cela accélère son épuisement; et sur le plan économique, cela coûte beaucoup d’argent car les adresses IP du réseau public sont chères. Par conséquent, l’introduction de VLSM a permis l’attribution d’adresses IP d’un bloc plus petit.

Implémentation du sous-réseau VLSM

Nous commencerons cette section en essayant de résoudre un problème VLSM pratique. Maintenant, imaginez que vous ayez été récemment embauché en tant qu’ingénieur réseau pour Braxton Investment Limited. En utilisant la technique VLSM, concevez un plan IP pour l’entreprise avec une plage IP de 192.168.4.0/24. Le réseau de l’entreprise se compose de trois réseaux locaux: LAN A, LAN B et LAN C, comme le montre la figure 2.0 ci-dessous. Ces trois réseaux locaux sont connectés à trois liaisons série : Link AB, Link BC et Link AC.

L’un des moyens les plus simples de résoudre les problèmes VLSM consiste à utiliser un graphique de sous-réseau comme celui indiqué dans le tableau 3.0 ci-dessous. Nous utiliserons ce tableau pour résoudre le problème ci-dessus

Tableau 3.0 Tableau des sous-réseaux VLSM

Comme vous pouvez le voir sur le diagramme, nous avons six réseaux LAN A, LAN B, LAN C et link A, link B et a link C. Les liens A, B et C sont également trois réseaux distincts et chacun nécessite deux identifiants d’hôte. Ainsi, notre tâche consiste à concevoir un plan IP pour chacun des six réseaux en fonction de leurs tailles stipulées en utilisant la méthode de sous-réseau VLSM. Nous avons besoin de cinq étapes pour résoudre le problème:

Étape 1: Organisez les réseaux du plus grand au plus petit comme indiqué dans le tableau 4.0 ci-dessous:

Tableau 4.0 LAN organisé en fonction du nombre d’hôtes

Étape 2 : Implémenter un sous-réseau VLSM pour le plus grand réseau (LAN A)

Le plus grand réseau LAN A nécessite 60 hôtes. Dans la section Hôte (ligne) de notre tableau de sous-réseaux ci-dessous, le plus proche des 60 hôtes requis est 64, ce qui correspond à 4 sous-réseaux et à une nouvelle valeur CIDR de /26 (la colonne est en gras). À partir de ces informations pertinentes, nous allons créer une nouvelle table contenant l’ID réseau, le Masque de sous-réseau en notation CIDR, Utilisable et le Nom du Réseau local affecté. Gardez à l’esprit que le premier identifiant d’hôte est réservé à l’ID de réseau et que le dernier identifiant d’hôte est réservé à l’ID de diffusion, de sorte que le nombre total d’identifiants d’hôte utilisables pour chaque sous-réseau dans ce cas particulier est de 62 (64-2).

Étant donné la plage IP: 192.168.4.0/24

Tableau 5.0 Plan IP pour LAN A (60 hôtes)

Listons maintenant un ID de réseau pour chaque sous-réseau. Gardez à l’esprit que seul le quatrième octet change; les trois premiers octets restent les mêmes:

• Le premier ID de réseau est toujours l’ID donné d’origine qui est 192.168.4.0
• Le deuxième ID de réseau est 192.168.4.64
• Le troisième ID de réseau est 192.168.4.128
• Le quatrième ID de réseau est 192.168.4.192

Voici le modèle: Le premier ID réseau est toujours celui d’origine. L’ID de réseau suivant est obtenu en ajoutant 64 au précédent. Nous pouvons affecter n’importe lequel de ces sous-réseaux au réseau local A car ils sont tous de taille égale, mais par souci de simplicité, nous attribuons le premier sous-réseau (192.168.4.0) au réseau local A. Les trois autres sous-réseaux disponibles peuvent être marqués comme non affectés et réservés pour une utilisation future. Nous avons terminé la tâche de conception du plan IP pour le plus grand LAN–LAN B.

Étape 3: Implémenter le sous-réseau VLSM pour le deuxième plus grand réseau (LAN B)

Le deuxième plus grand réseau, LAN B, nécessite 29 hôtes. Le nombre minimum d’hôtes pouvant satisfaire le LAN B avec les 29 hôtes de notre tableau de sous-réseaux est de 32. Cela correspond à huit sous-réseaux et à une nouvelle valeur CIDR de /27 (la colonne est en gras).

Sélectionnez maintenant le premier grand sous-réseau non affecté dans le tableau 5.0 ci-dessus et subdiviser en deux sous-réseaux plus petits. Cela nous donne 192.168.4.64 et 192.168.4.96 marqués en vert dans le tableau 6.0 ci-dessous. Encore une fois, le modèle est simple: le premier ID réseau est toujours celui d’origine. L’ID de réseau suivant est obtenu en ajoutant 32 au précédent. Nous pouvons ensuite affecter 192.168.4.64 au LAN B, et marquer le second (192.168.4.96) comme non attribué et réservé pour une utilisation future. Nous avons terminé la conception du plan IP pour LAN A.

Tableau 6.0 Plan IP pour le réseau local B (29 hôtes)

Étape 4 : Implémentez le sous-réseau VLSM pour le réseau local C

Cette étape répète le processus ci-dessus. Le nombre minimum d’hôtes pouvant satisfaire le LAN C avec les 14 hôtes de notre tableau de sous-réseaux est de 16. Cela correspond à 16 sous-réseaux et à une nouvelle valeur CIDR de /28 (la colonne est en gras).

Sélectionnez maintenant le premier sous-réseau non affecté dans le tableau 6.0 ci-dessus et subdiviser en deux sous-réseaux plus petits. Cela nous donne 192.168.4.96 et 192.168.4.112 dans le tableau 7.0 ci-dessous. Encore une fois, le modèle est simple: le premier ID réseau est toujours celui d’origine. L’ID de réseau suivant est obtenu en ajoutant 16 au précédent. Nous pouvons ensuite affecter 192.168.4.96 au LAN C, et marquer le second (192.168.4.112) comme non attribué et réservé pour une utilisation future. Nous avons terminé la conception du plan IP pour le LAN C.

Plan IP du tableau 7.0 pour le réseau local C (14 hôtes)

Étape 5 : Implémentez le sous-réseau VLSM pour les liaisons A, B et C

La dernière étape consiste à attribuer trois sous-réseaux plus petits pour les liaisons série A, B et C. Chaque lien nécessite deux ID d’hôte. Par conséquent, le nombre minimum d’hôtes pouvant chacun être liés à deux hôtes sur notre graphique de sous-réseau est de quatre. Cela correspond à 64 sous-réseaux et à une nouvelle valeur CIDR de /30 dans notre graphique de sous-réseaux (la colonne est en gras).

Sélectionnez maintenant le sous-réseau non affecté dans le tableau 7.0 ci-dessus et subdivisez-le en quatre sous-réseaux plus petits pour accueillir les sous-réseaux des trois liens série. Cela nous donne quatre adresses IP uniques, comme indiqué dans le tableau 8.0 ci-dessous.

Tableau 8.0 plan IP pour les liaisons A, B et C (2 hôtes chacun)

Encore une fois, voici le modèle: le premier ID réseau est toujours celui d’origine. L’ID de réseau suivant est obtenu en ajoutant quatre au précédent. Nous pouvons ensuite affecter les trois premières adresses IP à lier respectivement A, B et C, et marquer la dernière (192.168.4.124) comme non assignée et réservée pour une utilisation future. Nous avons terminé la conception du plan IP pour les liaisons A, B et C, et même pour l’ensemble du réseau. Le tableau ci-dessous présente le plan de PI complet pour Braxton Investment Limited.

Tableau 9.0 Plan IP pour Braxton Investment limited

Le VLSM est une technique cruciale dans la conception de réseaux modernes. Si vous souhaitez concevoir et implémenter des réseaux évolutifs et efficaces, vous devez absolument maîtriser l’art du sous-réseau VLSM. L’un des objectifs clés du sous-réseau VLSM en IPv4 est d’améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’espace disponible. Cela a réussi à le maintenir au cours des 30 dernières années. Mais le 25 novembre 2019, le Centre de coordination du réseau RIPE a annoncé qu’il avait procédé à l’attribution finale /22 adresses IPv4 et qu’il n’avait officiellement plus d’adresses IPv4. Une solution à plus long terme à l’épuisement éventuel de l’espace d’adressage réseau IPv4 32 bits est le protocole IPv6 64 bits.

FAQ sur les sous-réseaux VLSM