Variabile Lunghezza Subnet Mask (VLSM) Tutorial

La crescita esponenziale di Internet negli ultimi 30 anni esposto carenze nella progettazione del protocollo IP originale. Come Internet ha cominciato ad espandersi rapidamente dal suo stato iniziale di ricerca di rete militare in rilievo commerciale, la domanda di indirizzi IP (in particolare nello spazio di classe B) alle stelle.

Gli esperti hanno iniziato a preoccuparsi delle proprietà di ridimensionamento a lungo termine dello schema di indirizzi IP delle classi A, B e C e hanno iniziato a considerare i modi per modificare i criteri di assegnazione IP e i protocolli di routing per adattarsi alla crescita. Ciò ha portato alla creazione del gruppo Routing and Addressing (ROAD) da parte dell’Internet Engineering Task Force (If) nei primi anni 1990 per elaborare modi per ristrutturare lo spazio degli indirizzi IP per aumentarne la durata. Il gruppo secondo If RFC 4632 ha identificato tre problemi principali:

1. Esaurimento dello spazio degli indirizzi di rete di classe B
2. Crescita delle tabelle di routing dei router Internet oltre la capacità dell’hardware e del software attuali.
3. Eventuale esaurimento dello spazio indirizzi di rete IPv4 a 32 bit

Come misura a breve e medio termine, il gruppo ROAD ha proposto una soluzione per consentire l’utilizzo di sistemi di assegnazione IP “classless” per rallentare la crescita delle tabelle di routing globali e ridurre il tasso di consumo dello spazio indirizzi IPv4. Questo alla fine ha dato vita a quello che ora conosciamo come Classless Inter-Domain Routing (CIDR), e Subnet Mask a lunghezza variabile (VLSM), che consente una maggiore flessibilità nella creazione di sotto-reti, superando le rigide regole delle classi A, B e C. In questa guida, ti aiuteremo a capire il concetto di VLSM e ti mostreremo come implementare il Subnetting VLSM.

VLSM Fundamentals

Per comprendere appieno il concetto di VLSM, dobbiamo prima comprendere il termine subnet mask, subnetting e Supernetting.

Subnet Mask

Le subnet mask vengono utilizzate da un computer per determinare se un computer si trova sulla stessa rete o su una rete diversa. Una subnet mask IPv4 è una sequenza a 32 bit di uno (1) seguito da un blocco di zeri (0). Quelli designano il prefisso di rete, mentre il blocco finale di zeri designa l’identificatore host. In breve, usiamo /24, che significa semplicemente che una subnet mask ha 24 e il resto sono zeri.

Tabella 1.0 IP address and subnet mask in binary and decimal format

Subnetting

Come suggerisce il nome, subnetting è il processo di divisione di una singola grande rete in più piccole reti note come subnet. Lo scopo principale del subnetting è quello di contribuire ad alleviare la congestione della rete e migliorare l’efficienza nell’utilizzo dello spazio di indirizzi di rete relativamente piccolo disponibile soprattutto in IPv4.

Supernetting

Supernetting è l’esatto opposto del subnetting, in cui più reti sono combinate in un’unica grande rete nota come supernette. Supernetting fornisce aggiornamenti di percorso nel modo più efficiente possibile pubblicizzando molti percorsi in un unico annuncio anziché individualmente.

L’obiettivo principale di supernetting è quello di semplificare o riassumere le decisioni di routing di rete per ridurre al minimo l’overhead di elaborazione quando le rotte corrispondenti e lo spazio di archiviazione delle informazioni di route sulle tabelle di routing. Una tabella di routing è un riepilogo di tutte le reti conosciute. I router condividono le tabelle di routing per trovare il nuovo percorso e individuare il percorso migliore per la destinazione. Senza Supernetting, il router condividerà tutti i percorsi dalle tabelle di routing così come sono. Con Supernetting, li riassumerà prima della condivisione, il che riduce significativamente le dimensioni degli aggiornamenti di routing.

Esistono due approcci per il subnetting di un indirizzo IP per una rete: Fixed Length subnet mask (FLSM) e variable-length subnet mask (VLSM). In sottoreti FLSM, tutte le sottoreti sono di dimensioni uguali con un numero uguale di identificatori host. Si utilizza la stessa subnet mask per ogni sottorete e tutte le sottoreti hanno lo stesso numero di indirizzi. Tende ad essere il più dispendioso perché utilizza più indirizzi IP di quelli necessari.

VLSM è una strategia di progettazione di sottorete che consente a tutte le maschere di sottorete di avere dimensioni variabili. In VLSM subnetting, gli amministratori di rete possono dividere uno spazio di indirizzi IP in sottoreti di dimensioni diverse e allocarlo in base alle esigenze individuali di una rete. Questo tipo di subnetting rende più efficiente l’uso di un determinato intervallo di indirizzi IP. VLSM è lo standard di defacto per come ogni rete è progettata oggi. La tabella 2.0 di seguito è un riepilogo delle differenze tra Subnetting FLSM e VLSM. VLSM è supportato dai seguenti protocolli: Open Shortest Path First (OSPF), Enhanced Interior Gateway Router Protocol (EIGRP), Border Gateway Protocol (BGP), Routing Information Protocol (RIP) versione 2 e 3 e Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS). È necessario configurare il router per VLSM con uno di questi protocolli.

Tabella 2.0 Differenze tra FLSM e VLSM Subnetting

Ora immaginate questo scenario: Giovanni è stato appena assunto come amministratore di rete per una nuova società, con sei dipartimenti. Ci si aspetta che crei sei sottoreti separate, una per ogni dipartimento. Gli è stata data una classe A 10.0.0.0 indirizzo di rete privata per questo scopo; e così da tutte le indicazioni, ha ovviamente un sacco di spazio per gli indirizzi IP e non può nemmeno avvicinarsi a immaginare che avrebbe mai esaurito gli indirizzi IP. Per questo motivo, John si è chiesto perché dovrebbe preoccuparsi del processo di progettazione VLSM. Dovrebbe usare un VLSM o un design di rete FLSM? Bene, la risposta è semplice. Creando blocchi contigui di indirizzi validi per aree specifiche della rete, può quindi facilmente riassumere la rete e mantenere gli aggiornamenti del percorso con un protocollo di routing al minimo. Perché qualcuno dovrebbe voler pubblicizzare diverse reti tra gli edifici quando si può semplicemente inviare un percorso di riepilogo tra gli edifici e ottenere lo stesso risultato?

Inoltre, lo spreco di spazio di indirizzamento IP della rete pubblica ha implicazioni sia tecniche che economiche. Sul lato tecnico, accelera il suo esaurimento; e sul lato economico, costa un sacco di soldi perché gli indirizzi IP della rete pubblica sono costosi. Pertanto, l’introduzione di VLSM ha permesso l’allocazione dell’indirizzo IP di un blocco più piccolo.

Implementazione del Subnetting VLSM

Inizieremo questa sezione tentando di risolvere un problema VLSM pratico. Ora, immagina di essere stato recentemente assunto come ingegnere di rete per Braxton Investment Limited. Utilizzando la tecnica VLSM, progettare un piano IP per l’azienda con un intervallo IP di 192.168.4.0/24. La rete della società è costituita da tre reti locali: LAN A, LAN B e LAN C come mostrato nella Figura 2.0 di seguito. Queste tre LAN sono collegate con tre collegamenti seriali: Link AB, Link BC e Link AC.

Uno dei modi più semplici per risolvere i problemi VLSM è utilizzando un grafico subnetting come quello mostrato nella Tabella 3.0 di seguito. Possiamo utilizzare questo grafico per affrontare il problema di cui sopra

Tabella 3.0 VLSM subnetting grafico

Come si può vedere dal grafico, abbiamo sei reti LAN A LAN B, LAN C e Un link, collegamento B e un collegamento C. Link A, B, e C sono anche tre reti separate e ciascuna richiede due host identificatori. Così il nostro compito è quello di progettare un piano IP per ciascuna delle sei reti in base alle loro dimensioni stabilite utilizzando il metodo VLSM subnetting. Abbiamo bisogno di cinque passaggi per risolvere il problema:

Passaggio 1: Disporre le reti dal più grande al più piccolo come mostrato nella Tabella 4.0 di seguito:

Tabella 4.0 LAN organizzata in base al numero di host

Passaggio 2: Implementare il subnetting VLSM per la rete più grande (LAN A)

La rete più grande LAN A richiede 60 host. Dalla sezione Host (riga) del nostro grafico di sottorete qui sotto, il più vicino ai 60 host richiesti è 64, che corrisponde a 4 sottoreti e un nuovo valore CIDR di /26 (la colonna è in grassetto). Da queste informazioni rilevanti, costruiremo una nuova tabella contenente ID di rete, Subnet Mask in notazione CIDR, Utilizzabile e Nome della rete locale interessata. Tieni presente che il primo identificatore host è riservato per l’ID di rete e l’ultimo ID host è riservato per l’ID broadcast, quindi il numero totale di ID host utilizzabili per ogni sottorete in questo caso particolare è 62 (64-2).

Dato il range di IP: 192.168.4.0/24

Tabella 5.0 piano IP per la LAN A (60 ospiti)

Ora facciamo un elenco di ID di rete per ogni sottorete. Tieni presente che cambia solo il quarto ottetto; i primi tre ottetti rimangono le stesse:

• Il primo network ID è sempre l’originale ID dato che è 192.168.4.0
• Il secondo ID di rete è 192.168.4.64
• La terza ID di rete è 192.168.4.128
• Il quarto ID di rete è 192.168.4.192

Ecco lo schema: Il primo network ID è sempre l’originale. Il prossimo ID di rete si ottiene aggiungendo 64 a quello precedente. Possiamo assegnare uno di questi per le sottoreti alla LAN A poiché sono tutte di dimensioni uguali, ma per semplicità, assegniamo la prima sottorete (192.168.4.0) alla LAN A. Le altre tre sottoreti disponibili possono essere contrassegnate come non assegnate e riservate per un uso futuro. Abbiamo completato il compito di progettare il piano IP per la più grande LAN – LAN B.

Passo 3: Implementare VLSM subnetting per la seconda rete più grande (LAN B)

La seconda rete più grande, LAN B, richiede 29 host. Il numero minimo di host in grado di soddisfare LAN B con i 29 host sul nostro grafico subnetting è 32. Ciò corrisponde a otto sottoreti e un nuovo valore CIDR di /27 (la colonna è in grassetto).

Ora selezionare la prima sottorete grande non assegnata nella Tabella 5.0 sopra e suddividere in due sottoreti più piccole. Questo ci dà 192.168.4.64 e 192.168.4.96 contrassegnati in verde nella Tabella 6.0 di seguito. Anche in questo caso il modello è semplice: il primo ID di rete è sempre quello originale. Il prossimo ID di rete si ottiene aggiungendo 32 a quello precedente. Possiamo quindi assegnare 192.168.4.64 alla LAN B e contrassegnare il secondo (192.168.4.96) come non assegnato e riservato per un uso futuro. Abbiamo completato la progettazione del piano IP per LAN A.

Tabella 6.0 piano IP per la LAN B (29 padroni di casa)

Fase 4: Implementazione VLSM subnetting per LAN C

Questo passaggio si ripete il processo di cui sopra. Il numero minimo di host in grado di soddisfare LAN C con i 14 host sul nostro grafico subnetting è 16. Ciò corrisponde a 16 sottoreti e un nuovo valore CIDR di /28 (la colonna è in grassetto).

Ora selezionare la prima sottorete non assegnata nella Tabella 6.0 sopra e suddividere in due sottoreti più piccole. Questo ci dà 192.168.4.96 e 192.168.4.112 nella Tabella 7.0 di seguito. Anche in questo caso il modello è semplice: il primo ID di rete è sempre quello originale. Il prossimo ID di rete si ottiene aggiungendo 16 a quello precedente. Possiamo quindi assegnare 192.168.4.96 a LAN C e contrassegnare il secondo (192.168.4.112) come non assegnato e riservato per un uso futuro. Abbiamo completato la progettazione del piano IP per LAN C.

Tabella 7.0 piano IP per la LAN C (14 ospiti)

Passo 5: Implementare VLSM subnetting per il Collegamento A, B, e C

L’ultimo passo è quello di assegnare tre piccole sottoreti per collegamenti seriali A, B e C. Ogni collegamento richiede due host Id. Pertanto, il numero minimo di host che possono collegare ciascuno con due host sul nostro grafico di subnetting è quattro. Ciò corrisponde a 64 sottoreti e un nuovo valore CIDR di /30 nel nostro grafico di sottoreti (la colonna è in grassetto).

Ora selezionare la sottorete non assegnata nella tabella 7.0 sopra e suddividere in quattro sottoreti più piccole per ospitare le sottoreti per i tre collegamenti seriali. Questo ci dà quattro IP unici come mostrato nella Tabella 8.0 di seguito.

Tabella 8.0 Piano IP per il collegamento A, B e C (2 host ciascuno)

Di nuovo ecco il modello: il primo ID di rete è sempre quello originale. Il prossimo ID di rete si ottiene aggiungendo quattro a quello precedente. Possiamo quindi assegnare i primi tre IP per collegare rispettivamente A, B e C e contrassegnare l’ultimo (192.168.4.124) come non assegnato e riservato per un uso futuro. Abbiamo completato la progettazione del piano IP per il collegamento A, B e C, e in effetti l’intera rete. La tabella seguente è il piano IP completo per Braxton Investment Limited.

Tabella 9.0 IP del piano per Braxton Investimento limitato

VLSM è una tecnica fondamentale nella moderna progettazione di rete. Se vuoi progettare e implementare reti scalabili ed efficienti, dovresti assolutamente padroneggiare l’arte del subnetting VLSM. Uno degli obiettivi chiave del subnetting VLSM in IPv4 è quello di migliorare l’efficienza nell’utilizzo dello spazio disponibile. Questo è riuscito a mantenere in corso negli ultimi 30 anni. Ma il 25 novembre 2019, il Centro di coordinamento della rete RIPE ha annunciato di aver effettuato l’allocazione degli indirizzi IPv4 /22 finale e di aver ufficialmente esaurito gli indirizzi IPv4. Una soluzione a lungo termine per l’eventuale esaurimento dello spazio degli indirizzi di rete IPv4 a 32 bit è il protocollo IPv6 a 64 bit.

Domande frequenti di subnetting VLSM