Variable Length Subnet Mask (VLSM) Tutorial

de exponentiële groei van het Internet in de afgelopen 30 jaar heeft tekortkomingen in het oorspronkelijke IP-protocol blootgelegd. Naarmate het internet zich snel begon uit te breiden van zijn oorspronkelijke militaire onderzoeksstatus naar commerciële bekendheid, steeg de vraag naar IP-adressen (met name in de klasse B-ruimte) enorm.

Experts begonnen zich zorgen te maken over de lange termijn schaaleigenschappen van de klassen A, B en C IP-adresschema ‘ s, en begonnen na te denken over manieren om het IP-toewijzingsbeleid en routeringsprotocollen aan te passen aan de groei. Dit leidde tot de oprichting van de groep Routing and Addressing (ROAD) door de Internet Engineering Task Force (IETF) in het begin van de jaren negentig om manieren uit te werken om de IP-adresruimte te herstructureren om de levensduur ervan te verlengen. De groep volgens IETF RFC 4632 identificeerde drie grote problemen:

1. uitputting van de klasse B netwerkadresseruimte
2. groei van de routeringstabellen van internetrouters buiten de capaciteit van de huidige hardware en software.
3. uiteindelijke uitputting van de 32-bit IPv4-netwerkadresruimte

als maatregel op korte tot middellange termijn stelde de ROAD group een oplossing voor om het gebruik van “klasseloze” IP-toewijzingssystemen toe te staan om de groei van wereldwijde routeringstabellen te vertragen en het verbruik van IPv4-adresruimte te verminderen. Dit leidde uiteindelijk tot wat we nu kennen als Classless Inter-Domain Routing (CIDR) en Variable Length Subnet Mask (VLSM), wat een grotere flexibiliteit mogelijk maakt bij het creëren van subnetwerken, waardoor de strikte regels van de A -, B-en C-klassen worden overwonnen. In deze gids helpen we u het concept van VLSM te begrijpen en laten we u zien hoe u VLSM-subnetten kunt implementeren.

VLSM Fundamentals

om het concept van VLSM volledig te begrijpen, moeten we eerst de term subnetmasker, subnetting en Supernetting begrijpen.

subnetmasker

subnetmaskers worden door een computer gebruikt om te bepalen of een computer zich op hetzelfde of een ander netwerk bevindt. Een IPv4 subnetmasker is een 32-bits reeks van enen (1) gevolgd door een blok nullen (0). Degenen wijzen het netwerk voorvoegsel aan, terwijl het achterliggende blok van nullen de host identifier aanduidt. In steno gebruiken we /24, wat simpelweg betekent dat een subnetmasker 24 enen heeft, en de rest zijn nullen.

Tabel 1.0 IP-adres en subnetmasker in binair en decimaal formaat

Subnetting

zoals de naam al aangeeft, is subnetting het proces van het verdelen van een enkel groot netwerk in meerdere kleine netwerken die subnetten worden genoemd. Het primaire doel van subnetting is het helpen verlichten van netwerkcongestie en het verbeteren van de efficiëntie bij het gebruik van de relatief kleine netwerkadresruimte die beschikbaar is, vooral in IPv4.

Supernetting

Supernetting is het directe tegenovergestelde van subnetting, waarbij meerdere netwerken worden gecombineerd tot één groot netwerk dat supernetten wordt genoemd. Supernetting biedt route updates op de meest efficiënte manier mogelijk door het adverteren van veel routes in één advertentie in plaats van individueel.

het belangrijkste doel van supernetting is het vereenvoudigen of samenvatten van netwerkrouteringsbeslissingen om de verwerking van overhead bij het matchen van routes te minimaliseren, en opslagruimte van routeinformatie op routeringstabellen. Een routeringstabel is een overzicht van alle bekende netwerken. Routers delen routeringstabellen om het nieuwe pad te vinden en het beste pad voor de bestemming te vinden. Zonder Supernetting zal de router alle routes uit routeringstabellen delen zoals ze zijn. Met Supernetting, het zal ze samenvatten voordat het delen, die aanzienlijk vermindert de grootte van routing updates.

er zijn twee benaderingen om een IP-adres voor een netwerk te subnetteren: subnetmasker met vaste lengte (FLSM) en subnetmasker met variabele lengte (VLSM). In FLSM-subnetting zijn alle subnetten van gelijke grootte met een gelijk aantal host-ID ‘ s. U gebruikt hetzelfde subnetmasker voor elk subnet en alle subnetten hebben hetzelfde aantal adressen. Het is meestal het meest verspillend omdat het meer IP-adressen gebruikt dan nodig zijn.

VLSM is een subnetontwerpstrategie die het mogelijk maakt dat alle subnetmaskers variabele afmetingen hebben. In VLSM-subnetting kunnen netwerkbeheerders een IP-adresruimte verdelen in subnetten van verschillende grootte en deze toewijzen aan de individuele behoefte op een netwerk. Dit type subnetting maakt efficiënter gebruik van een bepaald IP-adresbereik. VLSM is de defacto-standaard voor de manier waarop elk netwerk vandaag wordt ontworpen. Tabel 2.0 hieronder geeft een overzicht van de verschillen tussen Flsm en VLSM Subnetting. VLSM wordt ondersteund door de volgende protocollen: Open Shortest Path First (OSPF), Enhanced Interior Gateway Router Protocol (EIGRP), Border Gateway Protocol (BGP), Routing Information Protocol (RIP) versie 2 en 3, en Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS). U moet uw router voor VLSM configureren met een van die protocollen.

Tabel 2.0 verschillen tussen FLSM en VLSM Subnetting

stel je nu het volgende scenario voor: John is net aangenomen als netwerkbeheerder voor een nieuw bedrijf met zes afdelingen. Hij moet zes aparte subnetten maken, één voor elke afdeling. Hij kreeg een klasse A 10.0.0.0 privé netwerk adres voor dit doel; uit alle indicaties blijkt dat hij duidelijk veel IP-adresruimte heeft en niet eens in de buurt kan komen van het idee dat zijn IP-adressen ooit op zijn. Daarom vraagt John zich af waarom hij zich moet bezighouden met het VLSM-ontwerpproces. Moet hij een VLSM-of een flsm-netwerkontwerp gebruiken? Het antwoord is simpel. Door aaneengesloten blokken van geldige adressen te creëren voor specifieke gebieden van het netwerk, kan hij het netwerk eenvoudig samenvatten en routeupdates met een routeringsprotocol tot een minimum beperken. Waarom zou iemand reclame willen maken voor meerdere netwerken tussen gebouwen als je gewoon één samenvattende route tussen gebouwen kunt verzenden en hetzelfde resultaat kunt bereiken?

bovendien heeft verspilling van IP-adresseringsruimte van openbare netwerken zowel technische als economische implicaties. Aan de technische kant versnelt het de uitputting; en aan de economische kant kost het veel geld omdat IP-adressen van openbare netwerken duur zijn. De invoering van VLSM maakte het daarom mogelijk om een kleiner blok aan een IP-adres toe te wijzen.

implementatie van VLSM-Subnetting

we zullen deze sectie beginnen met een poging om een praktisch VLSM-probleem op te lossen. Stel je voor dat je onlangs bent aangenomen als netwerkingenieur voor Braxton Investment Limited. Ontwerp met behulp van de VLSM-techniek een IP-plan voor het bedrijf met een IP-bereik van 192.168.4.0/24. Het netwerk van het bedrijf bestaat uit drie lokale netwerken: LAN A, LAN B en LAN C zoals weergegeven in Figuur 2.0 hieronder. Deze drie LAN ‘ s zijn verbonden met drie seriële links: Link AB, Link BC en Link AC.

een van de makkelijkste manieren om VLSM-problemen op te lossen is door gebruik te maken van een subnettingdiagram zoals weergegeven in Tabel 3.0 hieronder. We zullen gebruik dit diagram om het aanpakken van het probleem

Tabel 3.0 VLSM subnetting grafiek

Zoals je kunt zien in het diagram, we hebben zes netwerken EEN LAN, LAN B, de LAN-C, en een link A link B en een link C. Links A, B, en C zijn ook drie aparte netwerken en elk vereist twee host-id ‘ s. Het is dus onze taak om een IP-plan te ontwerpen voor elk van de zes netwerken volgens hun vastgestelde afmetingen met behulp van VLSM-subnetting-methode. We hebben vijf stappen nodig om het probleem op te lossen:

Stap 1: Schik de netwerken van de grootste naar de kleinste zoals weergegeven in Tabel 4.0 hieronder:

tabel 4.0 LAN gerangschikt volgens het aantal hosts

Stap 2: implementatie VLSM-subnetting voor het grootste netwerk (LAN A)

het grootste netwerk LAN A vereist 60 hosts. Uit de Host sectie (rij) van onze subnettinggrafiek hieronder, is het dichtst bij de vereiste 60 hosts 64, wat overeenkomt met 4 subnetten en een nieuwe CIDR-waarde van /26 (de kolom is vetgedrukt). Op basis van deze relevante informatie zullen we een nieuwe tabel bouwen met Netwerk-ID, subnetmasker in CIDR-notatie, bruikbaar, en naam van het lokale netwerk. Houd er rekening mee dat de eerste Host-ID gereserveerd is voor de netwerk-ID en de laatste host-ID gereserveerd is voor de broadcast-ID, zodat het totale aantal bruikbare Host-ID ‘ s voor elk subnet in dit specifieke geval 62 (64-2) is.

Gezien de IP-bereik: 192.168.4.0/24

Tabel 5.0 IP plan voor LAN A (60 hosts)

laten we Nu een lijst met een netwerk-ID voor elk subnet. Houd er rekening mee dat alleen het vierde octet verandert; de eerste drie octetten blijven hetzelfde:

• de eerste netwerk-ID is altijd de oorspronkelijke id die 192.168.4.0
• de tweede netwerk-ID is 192.168.4.64
• de derde netwerk-ID is 192.168.4.128
• de vierde netwerk-ID is 192.168.4.192

hier is het patroon: de eerste netwerk-ID is altijd de originele. De volgende netwerk-ID wordt verkregen door 64 toe te voegen aan de vorige. We kunnen elk van deze subnetten toewijzen aan LAN a omdat ze allemaal even groot zijn, maar omwille van de eenvoud, wijzen we het eerste subnet toe (192.168.4.0) naar LAN A. de andere drie beschikbare subnetten kunnen worden gemarkeerd als niet toegewezen en gereserveerd voor toekomstig gebruik. We hebben de taak volbracht om het IP – plan te ontwerpen voor het grootste LAN-LAN B.

Stap 3: implementatie van VLSM-subnetting voor het op een na grootste netwerk (LAN B)

het op een na grootste netwerk, LAN B, vereist 29 hosts. Het minimum aantal hosts dat kan voldoen aan LAN B met de 29 hosts op onze Subnetting grafiek is 32. Dit komt overeen met acht subnetten en een nieuwe CIDR-waarde van / 27 (de kolom is vetgedrukt).

Selecteer nu het eerste niet-toegewezen grote subnet in Tabel 5.0 hierboven en onderverdelen in twee kleinere subnetten. Dit geeft ons 192.168.4.64 en 192.168.4.96 gemarkeerd in groen in Tabel 6.0 hieronder. Opnieuw is het patroon eenvoudig: het eerste netwerk-ID is altijd het originele. De volgende netwerk-ID wordt verkregen door 32 toe te voegen aan de vorige. We kunnen dan 192.168.4.64 toewijzen aan LAN B, en de tweede (192.168.4.96) markeren als niet toegewezen en gereserveerd voor toekomstig gebruik. We hebben het ontwerp van het IP-plan voor LAN a afgerond.

Tabel 6.0 IP plan voor LAN B (29 hosts)

Stap 4: Implementeren VLSM subnetten voor LAN-C

Deze stap herhaalt u de bovenstaande procedure. Het minimum aantal hosts dat kan voldoen aan LAN C met de 14 hosts op onze Subnetting grafiek is 16. Dit komt overeen met 16 subnetten en een nieuwe CIDR-waarde van / 28 (de kolom is vetgedrukt).

Selecteer nu het eerste niet-toegewezen subnet in Tabel 6.0 hierboven en onderverdelen in twee kleinere subnetten. Dit geeft ons 192.168.4.96 en 192.168.4.112 in Tabel 7.0 hieronder. Opnieuw is het patroon eenvoudig: het eerste netwerk-ID is altijd het originele. De volgende netwerk-ID wordt verkregen door 16 toe te voegen aan de vorige. We kunnen dan 192.168.4.96 toewijzen aan LAN C, en de tweede (192.168.4.112) markeren als niet toegewezen en gereserveerd voor toekomstig gebruik. We hebben het ontwerp van het IP-plan voor LAN C afgerond.

Tabel 7.0 IP plan voor LAN-C (14 hosts)

Stap 5: Implementeren VLSM subnetten gebruikt voor het Koppelen van A, B, en C

De laatste stap is het toewijzen van drie kleinere subnets voor seriële verbindingen A, B en C. Elke link moet door twee host-Id ‘ s. Daarom is het minimum aantal hosts dat elk kan linken met twee hosts op onze subnettinggrafiek vier. Dit komt overeen met 64 subnetten en een nieuwe CIDR-waarde van / 30 in onze subnettinggrafiek (de kolom is vetgedrukt).

Selecteer nu het niet-toegewezen subnet in Tabel 7.0 hierboven en verdeel in vier kleinere subnetten om de subnetten voor de drie seriële koppelingen op te nemen. Dit geeft ons vier unieke IP ‘ s zoals weergegeven in Tabel 8.0 hieronder.

Tabel 8.0 IP plan voor Link A, B, en C (elk 2 hosts)

hier is het patroon: het eerste netwerk ID is altijd het originele. De volgende netwerk-ID wordt verkregen door vier toe te voegen aan de vorige. We kunnen dan de eerste drie IP ‘ s toewijzen aan respectievelijk A, B en C, en de laatste (192.168.4.124) markeren als niet toegewezen en gereserveerd voor toekomstig gebruik. We hebben het ontwerp van het IP-plan voor Link A, B en C afgerond, en inderdaad het hele netwerk. De tabel hieronder is het volledige IP-plan voor Braxton Investment Limited.

Tabel 9.0 IP plan voor Braxton Investment limited

VLSM is een cruciale techniek in moderne ontwerp van het netwerk. Als u schaalbare en efficiënte netwerken wilt ontwerpen en implementeren, moet u zeker de kunst van VLSM-subnetten beheersen. Een van de belangrijkste doelstellingen van VLSM subnetting in IPv4 is het verbeteren van de efficiëntie in het gebruik van de beschikbare ruimte. Dit is erin geslaagd om het te laten gaan in de afgelopen 30 jaar. Maar op 25 November 2019 kondigde RIPE Network Coordination Centre aan dat het de definitieve /22 IPv4-adrestoewijzing heeft gemaakt en officieel geen IPv4-adressen meer heeft. Een oplossing op langere termijn voor de uiteindelijke uitputting van de 32-bit IPv4 netwerkadresruimte is het 64-bit IPv6 protocol.

VLSM-Subnettings FAQ ‘ s