Variable Length Subnet Mask (VLSM) Tutorial

creșterea exponențială a Internetului în ultimii 30 de ani a expus deficiențe în designul original al protocolului IP. Pe măsură ce Internetul a început să se extindă rapid de la statutul său inițial de cercetare a rețelei militare la proeminență comercială, cererea de adrese IP (în special în spațiul de clasă B) a crescut.

experții au început să se îngrijoreze de proprietățile de scalare pe termen lung ale claselor a, B și C schema de adrese IP și au început să ia în considerare modalități de modificare a politicii de atribuire IP și a protocoalelor de rutare pentru a se adapta creșterii. Acest lucru a dus la înființarea Grupului de rutare și adresare (ROAD) de către Internet Engineering Task Force (IETF) la începutul anilor 1990 pentru a elabora modalități de restructurare a spațiului de adrese IP pentru a-i crește durata de viață. Grupul conform IETF RFC 4632 a identificat trei probleme majore:

1. epuizarea spațiului de adrese de rețea de clasă B
2. creșterea tabelelor de rutare ale routerelor de internet dincolo de capacitatea hardware și software actuale.
3. eventuala epuizare a spațiului de adrese de rețea IPv4 pe 32 de biți

ca măsură pe termen scurt și mediu, ROAD group a propus o soluție pentru a permite utilizarea sistemelor de atribuire IP „fără clase” pentru a încetini creșterea tabelelor de rutare globale și pentru a reduce rata de consum a spațiului de adrese IPv4. Acest lucru a dat naștere în cele din urmă la ceea ce știm acum ca rutare Inter-domeniu fără clase (CIDR) și mască de subrețea cu lungime variabilă (VLSM), care permite o mai mare flexibilitate în crearea de sub-rețele, depășind regulile stricte ale claselor a, B și C. În acest ghid, vă vom ajuta să înțelegeți conceptul de VLSM și vă vom arăta cum să implementați SUBREȚAREA VLSM.

VLSM Fundamentals

pentru a înțelege pe deplin conceptul de VLSM, trebuie mai întâi să înțelegem termenul mască de subrețea, subreț și Supernetting.

mască de subrețea

măștile de subrețea sunt utilizate de un computer pentru a determina dacă vreun computer se află în aceeași rețea sau într-o rețea diferită. O mască de subrețea IPv4 este o secvență pe 32 de biți de unu (1) urmată de un bloc de zerouri (0). Cele desemnează prefixul de rețea, în timp ce blocul final de zerouri desemnează identificatorul gazdei. În stenografie, folosim /24, ceea ce înseamnă pur și simplu că o mască de subrețea are 24, iar restul sunt zerouri.

Tabelul 1.0 adresă IP și mască de subrețea în format binar și zecimal

subrețea

după cum sugerează și numele, subrețea este procesul de împărțire a unei singure rețele mari în mai multe rețele mici cunoscute sub numele de subrețele. Scopul principal al subreținerii este de a ajuta la ameliorarea congestiei rețelei și de a îmbunătăți eficiența utilizării spațiului de adrese de rețea relativ mic disponibil în special în IPv4.

Supernetting

Supernetting este opusul direct al subnetting-ului, în care mai multe rețele sunt combinate într-o singură rețea mare cunoscută sub numele de supernets. Supernetting oferă actualizări ale rutelor în cel mai eficient mod posibil prin publicitatea mai multor rute într-o singură reclamă în loc de individual.

obiectivul principal al supernetting-ului este de a simplifica sau rezuma deciziile de rutare a rețelei pentru a minimiza procesarea aeriană atunci când se potrivesc rutele și spațiul de stocare a informațiilor despre rute pe tabelele de rutare. Un tabel de rutare este un rezumat al tuturor rețelelor cunoscute. Routerele Partajează tabele de rutare pentru a găsi noua cale și a localiza cea mai bună cale pentru destinație. Fără Supernetting, routerul va partaja toate rutele din tabelele de rutare așa cum sunt. Cu Supernetting, le va rezuma înainte de partajare, ceea ce reduce semnificativ dimensiunea actualizărilor de rutare.

există două abordări pentru subnetting o adresă IP pentru o rețea: masca de subrețea lungime fixă (FLSM) și masca de subrețea lungime variabilă (VLSM). În subrețele FLSM, toate subrețele au dimensiuni egale cu un număr egal de identificatori de gazdă. Utilizați aceeași mască de subrețea pentru fiecare subrețea și toate subrețele au același număr de adrese în ele. Tinde să fie cel mai risipitor, deoarece folosește mai multe adrese IP decât este necesar.

VLSM este o strategie de proiectare a subrețelelor care permite tuturor măștilor de subrețea să aibă dimensiuni variabile. În subrețele VLSM, administratorii de rețea pot împărți un spațiu de adrese IP în subrețele de diferite dimensiuni și îl pot aloca în funcție de nevoia individuală dintr-o rețea. Acest tip de subnetting face o utilizare mai eficientă a unui anumit interval de adrese IP. VLSM este standardul defacto pentru modul în care fiecare rețea este proiectată astăzi. Tabelul 2.0 de mai jos este un rezumat al diferențelor dintre subrețele FLSM și VLSM. VLSM este susținut de următoarele protocoale: deschideți calea cea mai scurtă (OSPF), Protocolul de Router îmbunătățit pentru Gateway-ul interior (EIGRP), Protocolul de Gateway de frontieră (BGP), Protocolul de informații de rutare (RIP) versiunea 2 și 3 și sistemul intermediar-la-intermediar (IS-IS). Trebuie să configurați routerul pentru VLSM cu unul dintre aceste protocoale.

tabelul 2.0 diferențele dintre Subnetting-ul FLSM și VLSM

acum imaginați-vă acest scenariu: John tocmai a fost angajat ca administrator de rețea pentru o nouă companie cu șase departamente. Se așteaptă să creeze șase subrețele separate, câte una pentru fiecare departament. El a primit o adresă de rețea privată clasa a 10.0.0.0 în acest scop; și astfel, din toate indicațiile, el are în mod evident o mulțime de spațiu de adrese IP și nici măcar nu se poate apropia de a-și imagina că ar rămâne vreodată fără adrese IP. Din acest motiv, John s-a întrebat de ce ar trebui să se deranjeze cu procesul de proiectare VLSM. Ar trebui să folosească un VLSM sau un design de rețea FLSM? Ei bine, răspunsul este simplu. Prin crearea de blocuri contigue de adrese valide către anumite zone ale rețelei, el poate apoi să rezume cu ușurință rețeaua și să păstreze actualizările rutelor cu un protocol de rutare la minimum. De ce ar vrea cineva să facă publicitate mai multor rețele între clădiri atunci când puteți trimite doar un traseu rezumat între clădiri și puteți obține același rezultat?

în plus, irosirea spațiului de adresare IP a rețelei publice are implicații atât tehnice, cât și economice. Din punct de vedere tehnic, își accelerează epuizarea; iar din punct de vedere economic, costă mulți bani, deoarece adresele IP ale rețelei publice sunt scumpe. Prin urmare, introducerea VLSM a permis alocarea adresei IP a unui bloc mai mic.

implementarea VLSM Subnetting

vom începe această secțiune prin încercarea de a rezolva o problemă practică VLSM. Acum, imaginați-vă că ați fost angajat recent ca inginer de rețea pentru Braxton Investment Limited. Folosind tehnica VLSM, proiectați un plan IP pentru companie cu o gamă IP de 192.168.4.0/24. Rețeaua companiei este formată din trei rețele locale: LAN a, LAN B și LAN C așa cum se arată în figura 2.0 de mai jos. Aceste trei rețele LAN sunt conectate cu trei legături seriale: Link AB, Link BC și Link AC.

una dintre cele mai ușoare modalități de a rezolva problemele VLSM este folosind o diagramă de sub-rețea precum cea prezentată în tabelul 3.0 de mai jos. Vom folosi această diagramă pentru a aborda problema de mai sus

tabelul 3.0 VLSM subnetting chart

după cum puteți vedea din diagramă, avem șase rețele LAN a, LAN B, LAN C și link A, link B și a link C. linkurile A, B și C sunt, de asemenea, trei rețele separate și fiecare necesită doi identificatori de gazdă. Astfel, sarcina noastră este de a proiecta un plan IP pentru fiecare dintre cele șase rețele în funcție de dimensiunile lor stipulate folosind metoda de subnetting VLSM. Avem nevoie de cinci pași pentru a rezolva problema:

Pasul 1: aranjați rețelele de la cea mai mare la cea mai mică, așa cum se arată în tabelul 4.0 de mai jos:

tabelul 4.0 LAN aranjate în funcție de numărul de gazde

Pasul 2: implementarea VLSM subnetting pentru cea mai mare rețea (LAN a)

cea mai mare rețea LAN A necesită 60 de gazde. Din secțiunea gazdă (rând) a graficului nostru de subrețele de mai jos, cea mai apropiată de cele 60 de gazde necesare este 64, ceea ce corespunde la 4 subrețele și o nouă valoare CIDR de /26 (coloana este cu caractere aldine). Din aceste informații relevante, vom construi un nou tabel care conține ID-ul rețelei, masca de subrețea în notația CIDR, utilizabilă și numele rețelei locale afectate. Rețineți că primul identificator de gazdă este rezervat pentru ID-ul de rețea și ultimul ID de gazdă este rezervat pentru ID-ul de difuzare, astfel încât numărul total de ID-uri gazdă utilizabile pentru fiecare subrețea în acest caz particular este 62 (64-2).

având în vedere intervalul IP: 192.168.4.0/24

tabelul 5.0 planul IP pentru LAN a(60 gazde)

acum să enumerăm un ID de rețea pentru fiecare subrețea. Rețineți că doar al patrulea octet se schimbă; primii trei octeți rămân aceiași:

• primul ID de rețea este întotdeauna ID-ul inițial dat, care este 192.168.4.0
• al doilea ID de rețea este 192.168.4.64
• al treilea ID de rețea este 192.168.4.128
• al patrulea ID de rețea este 192.168.4.128
• 192.168.4.192

Iată modelul: primul ID de rețea este întotdeauna cel original. Următorul ID de rețea este obținut prin adăugarea 64 la cel precedent. Putem atribui oricare dintre acestea pentru subrețele LAN a, deoarece toate au dimensiuni egale, dar din motive de simplitate, atribuim prima subrețea (192.168.4.0) la LAN A. celelalte trei subrețele disponibile pot fi marcate ca neatribuite și rezervate pentru utilizare ulterioară. Am finalizat sarcina de a proiecta planul IP pentru cea mai mare rețea LAN – LAN B.

Pasul 3: implementați SUBREȚAREA VLSM pentru a doua cea mai mare rețea (LAN B)

a doua cea mai mare rețea, LAN B, necesită 29 de gazde. Numărul minim de gazde care pot satisface LAN B cu cele 29 de gazde din graficul nostru de subnetting este 32. Aceasta corespunde la opt subrețele și o nouă valoare CIDR de /27 (coloana este cu caractere aldine).

Acum selectați prima subrețea mare neatribuită din tabelul 5.0 deasupra și subdivizați în două subrețele mai mici. Acest lucru ne dă 192.168.4.64 și 192.168.4.96 marcate cu verde în tabelul 6.0 de mai jos. Din nou, modelul este simplu: primul ID de rețea este întotdeauna cel original. Următorul ID de rețea este obținut prin adăugarea a 32 la cel precedent. Apoi putem atribui 192.168.4.64 LAN B și îl putem marca pe cel de-al doilea (192.168.4.96) ca neatribuit și rezervat pentru utilizare ulterioară. Am finalizat proiectarea planului IP pentru LAN A.

tabelul 6.0 planul IP pentru LAN B(29 gazde)

Pasul 4: implementați subrețele VLSM pentru LAN C

acest pas repetă procesul de mai sus. Numărul minim de gazde care pot satisface LAN C cu cele 14 gazde din graficul nostru de subnetting este 16. Aceasta corespunde la 16 subrețele și o nouă valoare CIDR de /28 (coloana este cu caractere aldine).

Acum selectați prima subrețea neatribuită din tabelul 6.0 deasupra și subdivizați în două subrețele mai mici. Acest lucru ne dă 192.168.4.96 și 192.168.4.112 în tabelul 7.0 de mai jos. Din nou, modelul este simplu: primul ID de rețea este întotdeauna cel original. Următorul ID de rețea este obținut prin adăugarea 16 la cel precedent. Apoi putem atribui 192.168.4.96 LAN C și îl putem marca pe cel de-al doilea (192.168.4.112) ca neatribuit și rezervat pentru utilizare ulterioară. Am finalizat proiectarea planului IP pentru LAN C.

tabelul 7.0 planul IP pentru LAN C(14 gazde)

Pasul 5: Implementați subrețele VLSM pentru linkul A, B și C

ultimul pas este să atribuiți trei subrețele mai mici pentru legăturile seriale A, B și C. fiecare legătură necesită două ID-uri gazdă. Prin urmare, numărul minim de gazde care se pot lega fiecare cu două gazde din graficul nostru de subnetting este de patru. Aceasta corespunde la 64 de subrețele și o nouă valoare CIDR de /30 în graficul nostru de subrețele (coloana este cu caractere aldine).

Acum selectați subrețeaua neatribuită din tabelul 7.0 de mai sus și subdivizați-o în patru subrețele mai mici pentru a găzdui subrețele pentru cele trei legături seriale. Acest lucru ne oferă patru IP-uri unice, așa cum se arată în tabelul 8.0 de mai jos.

Tabelul 8.Planul IP 0 pentru Link-ul A, B și C (2 gazde fiecare)

din nou, iată modelul: primul ID de rețea este întotdeauna cel original. Următorul ID de rețea este obținut prin adăugarea a patru la cel precedent. Apoi putem atribui primele trei IP-uri pentru a lega A, B și respectiv C și pentru a marca ultima (192.168.4.124) ca neatribuită și rezervată pentru utilizare ulterioară. Am finalizat proiectarea planului IP pentru Link-ul A, B, și C, și într-adevăr întreaga rețea. Tabelul de mai jos este planul IP complet pentru Braxton Investment Limited.

tabelul 9.0 planul IP pentru Braxton Investment limited

VLSM este o tehnică crucială în proiectarea modernă a rețelei. Dacă doriți să proiectați și să implementați rețele scalabile și eficiente, ar trebui să stăpâniți cu siguranță arta SUBNETĂRII VLSM. Unul dintre obiectivele cheie ale SUBNETĂRII VLSM în IPv4 este îmbunătățirea eficienței în utilizarea spațiului disponibil. Acest lucru a reușit să o mențină în ultimii 30 de ani. Dar, pe 25 noiembrie 2019, RIPE Network Coordination Centre a anunțat că a făcut alocarea finală /22 de adrese IPv4 și a rămas oficial fără adrese IPv4. O soluție pe termen lung pentru eventuala epuizare a spațiului de adrese de rețea IPv4 pe 32 de biți este protocolul IPv6 pe 64 de biți.

Întrebări frecvente despre subrețele VLSM