variabel längd Subnet Mask (VLSM) Tutorial

den exponentiella tillväxten av Internet under de senaste 30 åren exponerade brister i den ursprungliga IP-protokollet design. När internet började snabbt expandera från sin ursprungliga militära nätverksforskningsstatus till kommersiell framträdande ökade efterfrågan på IP-adresser (särskilt i klass B-rymden).

experter började oroa sig för de långsiktiga skalningsegenskaperna för klasserna A, B och C IP-adressschema och började överväga sätt att ändra IP-tilldelningspolicy och routingprotokoll för att tillgodose tillväxten. Detta ledde till inrättandet av Routing and Addressing (ROAD) – gruppen av Internet Engineering Task Force (IETF) i början av 1990-talet för att utarbeta sätt att omstrukturera IP-adressutrymmet för att öka dess livslängd. Gruppen enligt IETF RFC 4632 identifierade tre stora problem:

1. utmattning av klass B nätverksadressutrymme
2. tillväxt i Internet-routrar routingtabeller utöver kapaciteten för nuvarande hårdvara och mjukvara.
3. eventuell utmattning av 32-bitars IPv4-nätverksadressutrymme

som en kort-till halvtidsåtgärd föreslog väggruppen en lösning för att tillåta användning av ”klasslösa” IP-tilldelningssystem för att bromsa tillväxten av globala routingtabeller och för att minska förbrukningen av IPv4-adressutrymme. Detta gav så småningom upphov till vad vi nu vet som klasslös Interdomän Routing (CIDR) och variabel längd Subnet Mask (VLSM), vilket möjliggör större flexibilitet i skapandet av undernätverk, övervinna de strikta reglerna för A -, B-och C-klasserna. I den här guiden kommer vi att hjälpa dig att förstå begreppet VLSM och visa dig hur du implementerar VLSM-subnät.

VLSM Fundamentals

för att fullt ut förstå begreppet VLSM måste vi först förstå termen subnet mask, subnetting och Supernetting.

subnätmask

subnätmasker används av en dator för att avgöra om någon dator finns i samma nätverk eller i ett annat nätverk. En IPv4-subnätmask är en 32-bitars sekvens av sådana (1) följt av ett nollblock (0). De betecknar nätverksprefixet, medan det bakre blocket av nollor betecknar värdidentifieraren. I stenografi använder vi /24, vilket helt enkelt betyder att en subnätmask har 24, och resten är nollor.

Tabell 1.0 IP-adress och subnätmask i binärt och decimalformat

Subnetting

som namnet antyder är subnetting processen att dela ett enda stort nätverk i flera små nätverk som kallas subnät. Det primära syftet med subnetting är att hjälpa till att lindra överbelastning i nätverket och förbättra effektiviteten vid utnyttjandet av det relativt lilla nätverksadressutrymmet, särskilt i IPv4.

Supernetting

Supernetting är det direkta motsatsen till subnetting, där flera nätverk kombineras till ett enda stort nätverk som kallas supernets. Supernetting ger ruttuppdateringar på det mest effektiva sättet genom att annonsera många rutter i en annons istället för individuellt.

huvudmålet med supernetting är att förenkla eller sammanfatta nätverksdirigeringsbeslut för att minimera bearbetningskostnader vid matchning av rutter och lagringsutrymme för ruttinformation på routingtabeller. En routingtabell är en sammanfattning av alla kända nätverk. Routrar delar routingtabeller för att hitta den nya sökvägen och hitta den bästa sökvägen för destinationen. Utan Supernetting delar routern alla rutter från routingtabeller som de är. Med Supernetting kommer det att sammanfatta dem innan de delas, vilket avsevärt minskar storleken på routinguppdateringar.

det finns två sätt att subnetting en IP-adress för ett nätverk: fast längd subnet mask (FLSM) och variabel längd subnet mask (VLSM). I FLSM-subnät är alla subnät lika stora med lika många värdidentifierare. Du använder samma subnätmask för varje subnät, och alla subnät har samma antal adresser i dem. Det tenderar att vara det mest slösiga eftersom det använder fler IP-adresser än vad som är nödvändigt.

VLSM är en subnätdesignstrategi som gör att alla subnätmasker kan ha varierande storlekar. I VLSM-subnät kan nätverksadministratörer dela upp ett IP-adressutrymme i undernät av olika storlekar och fördela det enligt det individuella behovet i ett nätverk. Denna typ av subnetting gör effektivare användning av ett givet IP-adressintervall. VLSM är defacto-standarden för hur varje nätverk är utformat idag. Tabell 2.0 nedan är en sammanfattning av skillnaderna mellan FLSM och VLSM Subnetting. VLSM stöds av följande protokoll: Open Shortest Path First (OSPF), Enhanced Interior Gateway Router Protocol (EIGRP), Border Gateway Protocol (BGP), Routing Information Protocol (RIP) version 2 och 3 och Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS). Du måste konfigurera din router för VLSM med ett av dessa protokoll.

tabell 2.0 skillnader mellan FLSM och VLSM Subnetting

föreställ dig nu detta scenario: John har just anställts som nätverksadministratör för ett nytt företag med sex avdelningar. Han förväntas skapa sex separata undernät, ett för varje avdelning. Han fick en klass A 10.0.0.0 privat nätverksadress för detta ändamål; och så från alla indikationer har han uppenbarligen mycket IP-adressutrymme och kan inte ens komma nära att föreställa sig att han någonsin skulle få slut på IP-adresser. Av denna anledning har John undrat varför han borde bry sig om VLSM-designprocessen. Ska han använda en VLSM eller en FLSM-nätverksdesign? Tja, svaret är enkelt. Genom att skapa sammanhängande block med giltiga adresser till specifika områden i nätverket kan han sedan enkelt sammanfatta nätverket och hålla ruttuppdateringar med ett routingprotokoll till ett minimum. Varför skulle någon vilja annonsera flera nätverk mellan byggnader när du bara kan skicka en sammanfattande rutt mellan byggnader och uppnå samma resultat?

dessutom har slöseri med IP-adresseringsutrymme för offentliga nätverk både tekniska och ekonomiska konsekvenser. På den tekniska sidan accelererar den sin utmattning; och på den ekonomiska sidan kostar det mycket pengar eftersom IP-adresser för offentliga nätverk är dyra. Därför tillät introduktionen av VLSM IP-adressallokering av ett mindre block.

implementera VLSM Subnetting

vi börjar detta avsnitt genom att försöka lösa ett praktiskt VLSM-problem. Tänk dig att du nyligen anställdes som nätverksingenjör för Braxton Investment Limited. Använd VLSM-tekniken och utforma en IP-plan för företaget med ett IP-intervall på 192.168.4.0/24. Företagets nätverk består av tre lokala nätverk: LAN a, LAN B och LAN C som visas i Figur 2.0 nedan. Dessa tre Lan är kopplade till tre seriella länkar: Link AB, Link BC och Link AC.

ett av de enklaste sätten att lösa VLSM-problem är att använda ett subnettingdiagram som det som visas i tabell 3.0 nedan. Vi kommer att använda detta diagram för att ta itu med ovanstående problem

tabell 3.0 VLSM subnetting chart

som du kan se från diagrammet har vi sex nätverk LAN a, LAN B, LAN C och link a, link B och a link C. länkar A, B och C är också tre separata nätverk och var och en kräver två värdidentifierare. Således är vår uppgift att utforma en IP-plan för vart och ett av de sex nätverken enligt deras fastställda storlekar med hjälp av VLSM subnetting-metoden. Vi behöver fem steg för att lösa problemet:

Steg 1: ordna nätverken från de största till de minsta som visas i tabell 4.0 nedan:

tabell 4.0 LAN arrangerat enligt antalet värdar

steg 2: implementera VLSM-subnät för det största nätverket (LAN a)

det största nätverket LAN a kräver 60 värdar. Från Värdsektionen (rad) i vårt subnettingdiagram nedan är närmast de 60 värdarna 64, vilket motsvarar 4 undernät och ett nytt CIDR-värde på /26 (kolumnen är i fetstil). Från den här relevanta informationen kommer vi att bygga en ny tabell som innehåller Nätverks-ID, subnätmask i CIDR-notation, användbar och namn på det lokala nätverket som påverkas. Tänk på att den första värdidentifieraren är reserverad för nätverks-ID och det sista värd-ID är reserverat för SÄNDNINGS-ID, så det totala antalet användbara värd-ID för varje delnät i det här fallet är 62 (64-2).

med tanke på IP-intervallet: 192.168.4.0/24

tabell 5.0 IP-plan för LAN A (60 värdar)

låt oss nu lista ett nätverks-ID för varje delnät. Tänk på att endast den fjärde oktetten ändras; de tre första oktetterna förblir desamma:

• det första nätverks-ID är alltid det ursprungliga givna ID som är 192.168.4.0
• det andra nätverks-ID är 192.168.4.64
• det tredje nätverks-ID är 192.168.4.128
• det fjärde nätverks-ID är 192.168.4.128
• det fjärde nätverks-ID är 192.168.4.192

här är mönstret: det första nätverks-ID är alltid det ursprungliga. Nästa nätverks-ID erhålls genom att lägga till 64 till den föregående. Vi kan tilldela någon av dessa för undernät till LAN A eftersom de alla är lika stora, men för enkelhetens skull tilldelar vi det första undernätet (192.168.4.0) till LAN A. de andra tre tillgängliga undernäten kan markeras som otilldelade och reserverade för framtida användning. Vi har slutfört uppgiften att utforma IP – planen för den största LAN-LAN B.

steg 3: implementera VLSM-subnät för det näst största nätverket (LAN B)

det näst största nätverket, LAN B, kräver 29 värdar. Det minsta antalet värdar som kan tillfredsställa LAN B med 29 värdar på vår subnetting diagram är 32. Detta motsvarar åtta undernät och ett nytt CIDR-värde på /27 (kolumnen är i fetstil).

Välj nu det första otilldelade stora delnätet i Tabell 5.0 ovan och dela upp i två mindre undernät. Detta ger oss 192.168.4.64 och 192.168.4.96 markerade i grönt i tabell 6.0 nedan. Återigen är mönstret enkelt: det första nätverks-ID är alltid det ursprungliga. Nästa nätverks-ID erhålls genom att lägga till 32 till den föregående. Vi kan sedan tilldela 192.168.4.64 till LAN B och markera den andra (192.168.4.96) som otilldelad och reserverad för framtida bruk. Vi har slutfört utformningen av IP-planen för LAN A.

tabell 6.0 IP plan för LAN B (29 värdar)

steg 4: implementera VLSM subnetting för LAN C

detta steg upprepar processen ovan. Det minsta antalet värdar som kan tillfredsställa LAN C med 14 värdar på vår subnetting diagram är 16. Detta motsvarar 16 undernät och ett nytt CIDR-värde på /28 (kolumnen är i fetstil).

Välj nu det första otilldelade delnätet i Tabell 6.0 ovan och dela upp i två mindre undernät. Detta ger oss 192.168.4.96 och 192.168.4.112 i tabell 7.0 nedan. Återigen är mönstret enkelt: det första nätverks-ID är alltid det ursprungliga. Nästa nätverks-ID erhålls genom att lägga till 16 till den föregående. Vi kan sedan tilldela 192.168.4.96 till LAN C och markera den andra (192.168.4.112) som otilldelad och reserverad för framtida användning. Vi har slutfört utformningen av IP-planen för LAN C.

tabell 7.0 IP-plan för LAN C (14 värdar)

Steg 5: implementera VLSM-subnät för länk A, B och C

det sista steget är att tilldela tre mindre undernät för seriella länkar A, B och C. varje länk kräver två värd-ID. Därför är det minsta antalet värdar som kan varje länk med två värdar på vår subnetting diagram fyra. Detta motsvarar 64 subnät och ett nytt CIDR-värde på / 30 i vårt subnettingdiagram (kolumnen är i fetstil).

Välj nu det otilldelade undernätet i tabell 7.0 ovan och dela upp i fyra mindre undernät för att rymma undernäten för de tre seriella länkarna. Detta ger oss fyra unika IP-adresser som visas i tabell 8.0 nedan.

Tabell 8.0 IP-plan för länk A, B och C (2 värdar vardera)

igen här är mönstret: det första nätverks-ID är alltid det ursprungliga. Nästa nätverks-ID erhålls genom att lägga till fyra till den föregående. Vi kan sedan tilldela de tre första IP: erna för att länka A, B respektive C och markera den sista (192.168.4.124) som otilldelad och reserverad för framtida användning. Vi har slutfört utformningen av IP-planen för Link A, B och C, och faktiskt hela nätverket. Tabellen nedan är den kompletta IP-planen för Braxton Investment Limited.

tabell 9.0 IP plan för Braxton Investment limited

VLSM är en avgörande teknik i modern nätverksdesign. Om du vill designa och implementera skalbara och effektiva nätverk, bör du definitivt behärska konsten att VLSM subnetting. Ett av de viktigaste målen för VLSM subnetting i IPv4 är att förbättra effektiviteten i utnyttjandet av det tillgängliga utrymmet. Detta har lyckats hålla det igång de senaste 30 åren. Men den 25 November 2019 meddelade RIPE Network Coordination Center att det gjorde den slutliga /22 IPv4-adressallokeringen och har officiellt slut på IPv4-adresser. En långsiktig lösning på eventuell utmattning av 32-bitars IPv4-nätverksadressutrymme är 64-bitars IPv6-protokollet.

VLSM Subnetting Vanliga frågor