változó hosszúságú alhálózati maszk (VLSM) oktatóanyag

az internet exponenciális növekedése az elmúlt 30 évben hiányosságokat tárt fel az eredeti IP protokoll kialakításában. Amint az internet a kezdeti katonai hálózati kutatási státusztól a kereskedelmi előtérbe kezdett gyorsan terjeszkedni, az IP-címek iránti igény (különösen a B osztályú térben) az egekbe szökött.

A szakértők aggódni kezdtek az A, B és C osztályú IP-címséma hosszú távú skálázási tulajdonságai miatt, és elkezdték fontolóra venni az IP-hozzárendelési házirend és az útválasztási protokollok módosítását a növekedés érdekében. Ez vezetett a Routing and Addressing (ROAD) csoport az Internet Engineering Task Force (IETF) által az 1990-es évek elején, hogy dolgozzanak ki az IP-címtér átalakításának módjait annak élettartamának növelése érdekében. Az IETF RFC 4632 szerint a csoport három fő problémát azonosított:

1. A B osztályú hálózati címtér kimerülése
2. az internetes útválasztók útválasztási tábláinak növekedése meghaladja a jelenlegi hardver és szoftver kapacitását.
3. a 32 bites IPv4 hálózati címtér végleges kimerülése

rövid és középtávú intézkedésként a ROAD group olyan megoldást javasolt, amely lehetővé teszi az” osztály nélküli ” IP-hozzárendelési rendszerek használatát a globális útválasztási táblák növekedésének lassítására és az IPv4 címtér fogyasztásának csökkentésére. Így született meg az, amit ma osztály nélküli Tartományközi Útválasztásnak (CIDR) és változó hosszúságú alhálózati maszknak (VLSM) nevezünk, amely nagyobb rugalmasságot tesz lehetővé az alhálózatok létrehozásában, leküzdve az A, B és C osztályok szigorú szabályait. Ebben az útmutatóban segítünk megérteni a VLSM fogalmát, és megmutatjuk, hogyan valósíthatja meg a VLSM alhálózatot.

VLSM alapjai

a VLSM fogalmának teljes megértése érdekében először meg kell értenünk az alhálózati maszk, az alhálózat és a Szupernettálás fogalmát.

alhálózati maszk

az alhálózati maszkokat a számítógép használja annak meghatározására, hogy egy számítógép ugyanazon a hálózaton vagy egy másik hálózaton van-e. Az IPv4 alhálózati maszk egy 32 bites egyes (1) sorozat, amelyet nullák (0) blokk követ. Az egyik a hálózati előtagot jelöli, míg a nullák záró blokkja a gazdagép azonosítóját jelöli. Rövidítésben a /24-et használjuk, ami egyszerűen azt jelenti, hogy egy alhálózati maszknak 24 van, a többi pedig nulla.

táblázat 1.0 IP-cím és alhálózati maszk bináris és decimális formátumban

alhálózatok

ahogy a neve is mutatja, az alhálózatok az egyetlen nagy hálózat felosztása több kis hálózatra, amelyeket alhálózatoknak neveznek. Az alhálózatok elsődleges célja a hálózati torlódások enyhítése és a viszonylag kis hálózati címtér kihasználásának hatékonyságának javítása, különösen az IPv4 – ben.

Szupernettálás

a Szupernettálás az alhálózatok közvetlen ellentéte, amelyben több hálózat egyetlen nagy hálózatba egyesül, amelyet szuperneteknek neveznek. A Supernetting a lehető leghatékonyabb módon biztosítja az útvonalfrissítéseket azáltal, hogy több útvonalat egyetlen hirdetésben hirdet, nem pedig külön-külön.

a szupernettálás fő célja a hálózati útválasztási döntések egyszerűsítése vagy összefoglalása annak érdekében, hogy minimalizálják a feldolgozási költségeket az útvonalak egyeztetésekor, valamint az útvonalinformációk tárolóhelyét az útválasztási táblákon. Az útválasztási táblázat az összes ismert hálózat összefoglalása. Az útválasztók megosztják az útválasztási táblákat, hogy megtalálják az új útvonalat, és megtalálják a legjobb útvonalat a célhoz. Szupernettálás nélkül az útválasztó megosztja az útválasztási táblák összes útvonalát, ahogy vannak. A Supernetting segítségével a megosztás előtt összefoglalja őket, ami jelentősen csökkenti az útválasztási frissítések méretét.

két megközelítés létezik egy hálózat IP-címének alhálózatára: fix hosszúságú alhálózati maszk (FLSM) és változó hosszúságú alhálózati maszk (VLSM). Az FLSM alhálózatokban az összes alhálózat azonos méretű, azonos számú gazdaazonosítóval. Minden alhálózathoz ugyanazt az alhálózati maszkot használja, és az összes alhálózatban azonos számú cím található. Általában a leginkább pazarló, mert a szükségesnél több IP-címet használ.

a VLSM egy alhálózati tervezési stratégia, amely lehetővé teszi az összes alhálózati maszk változó méretét. A VLSM alhálózatokban a hálózati rendszergazdák különböző méretű alhálózatokra oszthatják az IP-címterületet, és a hálózat egyedi igényeinek megfelelően oszthatják ki. Az ilyen típusú alhálózatok hatékonyabban használják ki az adott IP-címtartományt. A VLSM a defacto szabvány minden hálózat mai tervezéséhez. Az alábbi 2.0 táblázat összefoglalja az FLSM és a VLSM alhálózatok közötti különbségeket. A VLSM-et a következő protokollok támogatják: Open Shortest Path First (OSPF), Enhanced Interior Gateway Router Protocol (EIGRP), Border Gateway Protocol (BGP), Routing Information Protocol (Rip) 2-es és 3-as verziója, valamint Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS). Be kell állítania az útválasztót a VLSM számára az egyik ilyen protokollal.

2.0 táblázat különbségek az FLSM és a VLSM alhálózatok között

most képzeljük el ezt a forgatókönyvet: Johnt nemrég vették fel hálózati rendszergazdaként egy új, hat részleggel rendelkező vállalathoz. Várhatóan hat különálló alhálózatot hoz létre, mindegyik részleghez egyet. Ő kapott egy osztály a 10.0.0.0 privát hálózati címet erre a célra; minden jel arra mutat, hogy rengeteg IP-címtartománya van, és még csak a közelébe sem tud jutni annak, hogy valaha is kifogyna az IP-címekből. Ezért John azon töprengett, miért kellene zavarnia a VLSM tervezési folyamatát. VLSM vagy FLSM hálózati kialakítást használjon? Nos, a válasz egyszerű. Azáltal, hogy összefüggő blokkokat hoz létre érvényes címekből a hálózat meghatározott területeire, könnyedén összefoglalhatja a hálózatot, és minimálisra csökkentheti az útvonalfrissítéseket egy útválasztási protokollal. Miért akarna bárki is több hálózatot hirdetni az épületek között, amikor csak egy összefoglaló útvonalat küldhet az épületek között, és ugyanazt az eredményt érheti el?

emellett a nyilvános hálózati IP-címzési hely pazarlásának technikai és gazdasági következményei is vannak. Technikai szempontból felgyorsítja kimerülését; gazdasági szempontból pedig sok pénzbe kerül, mert a nyilvános hálózati IP-címek drágák. Ezért a VLSM bevezetése lehetővé tette egy kisebb blokk IP-címének kiosztását.

VLSM alhálózatok implementálása

ezt a részt egy gyakorlati VLSM probléma megoldásával kezdjük. Képzelje el, hogy nemrég vették fel Hálózati mérnökként a Braxton Investment Limited-hez. A VLSM technikával tervezzen egy IP-tervet a vállalat számára, amelynek IP-tartománya 192.168.4.0/24. A vállalat hálózata három helyi hálózatból áll: LAN a, LAN B és LAN C az alábbi 2.0 ábrán látható módon. Ez a három Lan három soros kapcsolattal van összekötve: Link AB, link BC és link AC.

a VLSM-problémák megoldásának egyik legegyszerűbb módja az alábbi 3.0 táblázatban bemutatott alhálózati diagram használata. Ezt a táblázatot fogjuk használni a fenti probléma kezelésére

táblázat 3.0 VLSM alhálózati diagram

mint látható a diagramon, van hat hálózatok LAN a, LAN B, LAN C, és a link a, link B és a link C. linkek A, B és C is három különálló hálózatok és mindegyik igényel két állomás azonosítók. Így az a feladatunk, hogy a HAT Hálózat mindegyikéhez VLSM alhálózati módszerrel IP-tervet tervezzünk az előírt méreteknek megfelelően. Öt lépésre van szükségünk a probléma megoldásához:

1. lépés: rendezze el a hálózatokat a legnagyobbtól a legkisebbig az alábbi 4.0 táblázat szerint:

4.0. táblázat LAN rendezett szerint a gazdagépek száma

2.lépés: végre VLSM alhálózati a legnagyobb hálózat (LAN a)

a legnagyobb hálózati LAN A igényel 60 házigazdák. Az alábbi alhálózati diagramunk gazdagép szakaszából (sorából) a szükséges 60 gazdagéphez legközelebb a 64 áll, ami 4 alhálózatnak felel meg, és egy új CIDR értéke /26 (az oszlop félkövéren van feltüntetve). Ebből a releváns információból új táblázatot készítünk, amely tartalmazza a hálózati azonosítót, az alhálózati maszkot CIDR jelöléssel, használható, valamint az érintett helyi hálózat nevét. Ne feledje, hogy az első állomásazonosító a hálózati azonosítóhoz van fenntartva, az utolsó állomásazonosító pedig a broadcast azonosítóhoz van fenntartva, így az egyes alhálózatok számára használható állomásazonosítók teljes száma ebben az esetben 62 (64-2).

tekintettel az IP tartományra: 192.168.4.0/24

5.0 táblázat IP terv LAN a (60 hosts)

most soroljuk fel a hálózati azonosítót minden alhálózathoz. Ne feledje, hogy csak a negyedik oktett változik; az első három oktett ugyanaz marad:

• az első hálózati azonosító mindig az eredeti megadott azonosító, amely 192.168.4.0
• a második hálózati azonosító 192.168.4.64
• a harmadik hálózati azonosító 192.168.4.128
• a negyedik hálózati azonosító 192.168.4.192

itt van a minta:az első hálózati azonosító mindig az eredeti. A következő hálózati azonosítót úgy kapjuk meg, hogy 64-et adunk az előzőhöz. Ezek bármelyikét hozzárendelhetjük az alhálózatokhoz a LAN A-hoz, mivel mindegyik azonos méretű, de az egyszerűség kedvéért az első alhálózatot (192.168.4.0) LAN A. a másik három rendelkezésre álló alhálózatok lehet jelölni, mint kiosztatlan és fenntartva későbbi használatra.

3. lépés: VLSM alhálózatok megvalósítása a második legnagyobb hálózathoz (LAN B)

a második legnagyobb hálózathoz, a LAN B-hez 29 állomás szükséges. A minimális számú gazdagép, amely kielégíti a LAN B-t az alhálózati diagramunk 29 gazdagépével, 32. Ez nyolc alhálózatnak felel meg, és egy új CIDR érték /27 (az oszlop félkövér betűvel).

Most válassza ki az első Hozzárendeletlen nagy alhálózatot az 5.táblázatban.0 felett, és két kisebb alhálózatra osztható. Ez ad nekünk 192.168.4.64 és 192.168.4.96 zöld színnel jelölt táblázatban 6.0 alábbi. A minta ismét egyszerű:az első hálózati azonosító mindig az eredeti. A következő hálózati azonosítót úgy kapjuk meg, hogy 32-et adunk az előzőhöz. Ezután hozzárendelhetjük a 192.168.4.64-et a LAN B-hez, és a másodikat (192.168.4.96) hozzárendeletlenként és későbbi használatra fenntartva. Befejeztük a LAN a IP-terv megtervezését.

6.0. táblázat IP-terv LAN B-hez (29 állomás)

4. lépés: VLSM alhálózatok megvalósítása LAN C-hez

ez a lépés megismétli a fenti folyamatot. A minimális számú gazdagép, amely kielégíti a LAN C-t az alhálózati diagramunk 14 gazdagépével, 16. Ez 16 alhálózatnak felel meg, és az új CIDR értéke /28 (Az oszlop félkövér betűvel van jelölve).

Most válassza ki az első Hozzárendeletlen alhálózatot a 6.táblázatban.0 felett, és két kisebb alhálózatra osztható. Ez ad nekünk 192.168.4.96 és 192.168.4.112 az alábbi 7.0 táblázatban. A minta ismét egyszerű:az első hálózati azonosító mindig az eredeti. A következő hálózati azonosítót úgy kapjuk meg, hogy 16-ot adunk az előzőhöz. Ezután hozzárendelhetjük a 192.168.4.96-ot a LAN C-hez, és a másodikat (192.168.4.112) hozzárendeletlenként és későbbi használatra fenntartva. Befejeztük a LAN C IP tervének megtervezését.

7.0. táblázat IP-terv LAN C (14 állomás)

5.lépés: VLSM alhálózatok megvalósítása az A, B és C linkekhez

az utolsó lépés három kisebb alhálózat hozzárendelése az A, B és C soros linkekhez. Ebből adódóan, az alhálózati diagramunkon lévő két gazdagéppel összekapcsolható gazdagépek minimális száma Négy. Ez 64 alhálózatnak felel meg, és egy új CIDR érték /30 az alhálózati diagramunkban (az oszlop félkövéren van feltüntetve).

Most válassza ki a nem hozzárendelt alhálózatot a fenti 7.0 táblázatban, majd ossza fel négy kisebb alhálózatra a három soros kapcsolat alhálózatainak befogadására. Ez négy egyedi IP-t ad nekünk, amint azt az alábbi 8.0 táblázat mutatja.

8. táblázat.0 IP-terv az A, B és C linkhez (egyenként 2 állomás)

Ismét itt van a minta:az első hálózati azonosító mindig az eredeti. A következő hálózati azonosítót úgy kapjuk meg, hogy négyet adunk az előzőhöz. Ezután hozzárendelhetjük az első három IP-t az A, B és C összekapcsolásához, és megjelölhetjük az utolsót (192.168.4.124) hozzárendelés nélkül és későbbi használatra fenntartva. Befejeztük az A, B és C kapcsolat IP tervének megtervezését, sőt a teljes hálózatot. Az alábbi táblázat a Braxton Investment Limited teljes IP-tervét tartalmazza.

9.0 táblázat IP terv Braxton Investment limited

VLSM döntő technika a modern hálózati tervezés. Ha skálázható és hatékony hálózatokat szeretne tervezni és megvalósítani, akkor feltétlenül el kell sajátítania a VLSM alhálózatok művészetét. Az IPv4 VLSM alhálózatának egyik fő célja a rendelkezésre álló hely kihasználásának hatékonyságának javítása. Ez sikerült tartani megy az elmúlt 30 évben. De a 25th November 2019, RIPE hálózati koordinációs központ bejelentette, hogy a végleges /22 IPv4 cím kiosztása, és hivatalosan elfogyott az IPv4 címek. A 32 bites IPv4 hálózati címtér esetleges kimerülésének hosszabb távú megoldása a 64 bites IPv6 protokoll.

VLSM alhálózatok GYIK