Variable Length Subnet Mask (VLSM) Tutorial

the exponential growth of the Internet in the last 30 years exposed deficits in the original IP protocol design. Como a internet começou a expandir-se rapidamente de seu status de pesquisa de rede militar inicial para proeminência comercial, a demanda por endereços IP (particularmente no espaço de Classe B) disparou.

os peritos começaram a preocupar-se com as propriedades de escala a longo prazo do esquema de endereços IP das classes A, B E C, E começaram a considerar formas de modificar a Política de atribuição de IP e protocolos de roteamento para acomodar o crescimento. Isto levou ao estabelecimento do grupo de roteamento e endereçamento (estrada) pela Internet Engineering Task Force (IETF) no início da década de 1990 para encontrar formas de reestruturar o espaço de endereços IP para aumentar a sua vida útil. De acordo com a IETF RFC 4632, o grupo identificou três problemas principais::

1. exaustão do espaço de endereços de rede Classe B
2. crescimento das tabelas de roteamento dos roteadores da internet para além da capacidade do hardware e software actuais.
3. eventual esgotamento do espaço de endereços IPv4 de 32 bits

como uma medida de curto a médio prazo, o ROAD group propôs uma solução para permitir o uso de sistemas de atribuição IP “sem classe” para retardar o crescimento das tabelas de roteamento globais e reduzir a taxa de consumo do espaço de endereços IPv4. Isso acabou dando origem ao que agora conhecemos como roteamento interdependente (CIDR), e máscara de sub-rede de comprimento variável (VLSM), que permite maior flexibilidade na criação de sub-redes, superando as regras estritas das classes A, B E C. Neste guia, vamos ajudá-lo a entender o conceito de VLSM, e mostrar-lhe como implementar Subnetting VLSM.

fundamentos VLSM

a fim de compreender completamente o conceito de VLSM, primeiro precisamos entender o termo máscara de sub-rede, subnetting, e Supernetting.

Máscara de sub-rede

máscaras de sub-rede são usadas por um computador para determinar se qualquer computador está na mesma rede ou em uma rede diferente. Uma máscara de sub-rede IPv4 é uma sequência de 32 bits de uns (1) seguido por um bloco de zeros (0). Os que designam o prefixo da rede, enquanto o bloco final de zeros designa o identificador da máquina. Em abreviatura, nós usamos /24, O que significa simplesmente que uma máscara de sub-rede tem 24 uns, e o resto são zeros.

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

Subnetting

As the name implies, subnetting is the process of dividing a single large network into multiple small networks known as subnets. O principal objetivo da subnetting é ajudar a aliviar o congestionamento da rede e melhorar a eficiência na utilização do espaço de endereçamento de rede relativamente pequeno disponível, especialmente no IPv4.

Supernetting

Supernetting é o oposto direto de subnetting, em que várias redes são combinadas em uma única rede Grande conhecida como supernets. Supernetting fornece atualizações de rotas da forma mais eficiente possível, publicitando muitas rotas em um anúncio em vez de individualmente.

o principal objetivo da supernetagem é simplificar ou resumir as decisões de roteamento de rede para minimizar o processamento sobre as cabeças ao combinar rotas, e espaço de armazenamento de informações de rota em tabelas de roteamento. Uma tabela de roteamento é um resumo de todas as redes conhecidas. Os roteadores compartilham tabelas de roteamento para encontrar o novo caminho e localizar o melhor caminho para o destino. Sem Supernetting, o roteador compartilhará todas as rotas das tabelas de roteamento como elas são. Com Supernetting, ele irá resumi-los antes de compartilhar, o que reduz significativamente o tamanho das atualizações de roteamento.

Há duas abordagens para a sub-rede de um endereço IP para uma rede: Fixo comprimento da máscara de sub-rede (FLSM) e comprimento variável de máscara de sub-rede (VLSM). Na sub-definição do FLSM, todas as sub-redes são de tamanho igual com um número igual de identificadores de host. Você usa a mesma máscara de sub-rede para cada sub-rede, e todas as sub-redes têm o mesmo número de endereços neles. Tende a ser o mais desperdiçador porque usa mais endereços IP do que são necessários.

VLSM é uma estratégia de design de sub-rede que permite que todas as máscaras de sub-rede tenham tamanhos variáveis. Em Subnetting VLSM, os administradores de rede podem dividir um espaço de endereço IP em sub-redes de diferentes tamanhos, e alocá-lo de acordo com a necessidade individual em uma rede. Este tipo de sub-definição torna mais eficiente a utilização de um dado intervalo de endereços IP. VLSM é o padrão defacto para como cada rede é projetada hoje. A tabela 2.0 abaixo é um resumo das diferenças entre a Subnettagem FLSM e VLSM. VLSM é suportado pelos seguintes protocolos: Open Shortest Path First (OSPF), Enhanced Interior Gateway Router Protocol (EIGRP), Border Gateway Protocol (BGP), Routing Information Protocol (RIP) version 2 and 3, and Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS). Você precisa configurar seu roteador para VLSM com um desses protocolos.

Tabela 2.0 Diferenças entre FLSM e VLSM divisão em sub-redes

Agora imagine este cenário: John acaba de ser contratado como administrador de rede para uma empresa nova, com seis departamentos. Espera-se que crie seis sub-redes separadas, uma para cada departamento. Foi-lhe dado um endereço privado de rede de classe A 10.0.0.0 para este fim; e então, de todas as indicações, ele obviamente tem um monte de espaço de endereço IP e não pode nem chegar perto de imaginar que ele já tinha ficado sem endereços IP. Por esta razão, John tem se perguntado por que ele deve se preocupar com o processo de design VLSM. Ele deve usar um VLSM ou um design de rede FLSM? Bem, a resposta é simples. Ao criar blocos contíguos de endereços válidos para áreas específicas da rede, ele pode então resumir facilmente a rede e manter atualizações de rota com um protocolo de roteamento ao mínimo. Por que alguém iria querer anunciar várias redes entre edifícios quando você pode apenas enviar uma rota de resumo entre edifícios e alcançar o mesmo resultado?Além disso, o desperdício de espaço de endereçamento IP de rede pública tem implicações técnicas e econômicas. Do lado técnico, acelera o seu esgotamento; e do lado econômico, custa muito dinheiro porque os endereços IP da rede pública são caros. Portanto, a introdução da VLSM permitiu a alocação do endereço IP de um bloco menor.Vamos começar esta seção tentando resolver um problema prático VLSM. Imagine que foi recentemente contratado como Engenheiro de rede para a Braxton Investment Limited. Usando a técnica VLSM, projetar um plano de IP para a empresa com uma gama de IP de 192.168.4.0/24. A rede da empresa é composta por três redes locais: LAN a, LAN B e LAN C, como mostrado na figura 2.0 abaixo. Estes três LANs estão conectados com três links seriais: Link AB, Link BC, e Link AC.

uma das formas mais fáceis de resolver problemas VLSM é usando um gráfico de sub-definição como o mostrado na tabela 3.0 abaixo. Vamos usar este gráfico para resolver o problema acima

Tabela 3.0 VLSM divisão em sub-redes gráfico de

Como você pode ver no diagrama, temos seis redes LAN A LAN B, LAN C, e Um link, link B, e um link C. Links A, B, e C são também três redes separadas e cada um requer a dois identificadores de host. Assim, nossa tarefa é projetar um plano IP para cada uma das seis redes de acordo com seus tamanhos estipulados usando o método VLSM subnetting. Precisamos de cinco passos para resolver o problema:

Passo 1: organizar as redes do maior para o menor, como mostrado na tabela 4.0 abaixo:

tabela 4.0 LAN dispostos de acordo com o número de hosts

Passo 2: implementar subnetting VLSM para a maior rede (LAN A)

a maior rede LAN a requer 60 hosts. A partir da secção da máquina (Linha) do nosso gráfico de sub-definição abaixo, o mais próximo das 60 máquinas necessárias é 64, o que corresponde a 4 sub-redes e um novo valor CIDR de /26 (a coluna está a negrito). A partir desta informação relevante, vamos construir uma nova tabela contendo ID de rede, Máscara de sub-rede em notação CIDR, utilizável, e Nome da rede local afetada. Tenha em mente que o primeiro identificador de máquina está reservado para o ID de rede e o último ID de máquina está reservado para o ID de transmissão, de modo que o número total de ID de máquina utilizáveis para cada sub-rede neste caso específico é 62 (64-2).

Dada a faixa de IP: 192.168.4.0/24

Tabela 5.0 plano de IP para o LAN A (60 hosts)

Agora vamos listar uma IDENTIFICAÇÃO de rede para cada sub-rede. Tenha em mente que apenas o quarto octeto muda; os três primeiros octetos permanecem os mesmos:

• O primeiro ID de rede é sempre o original de IDENTIFICAÇÃO dado que 192.168.4.0
• A segunda ID de rede é 192.168.4.64
• O terceiro IDENTIFICAÇÃO de rede é 192.168.4.128
• A quarta ID de rede é 192.168.4.192

Aqui é o padrão: A primeira IDENTIFICAÇÃO de rede é sempre o original. O próximo ID de rede é obtido adicionando 64 ao anterior. Podemos atribuir qualquer um destes sub-redes para LAN A, uma vez que são todos iguais em tamanho, mas por uma questão de simplicidade, atribuímos a primeira sub-rede (192.168.4.0) to LAN A. The other three available subnets can be marked as unassigned and reserved for future use. Nós completamos a tarefa de projetar o plano IP para a maior LAN – LAN B.

Passo 3: implementar subnetting VLSM para a segunda maior rede (LAN B)

a segunda maior rede, LAN B, requer 29 hosts. O número mínimo de hosts que podem satisfazer a LAN B com os 29 hosts em nosso gráfico de subnetagem é de 32. Isto corresponde a oito sub-redes e um novo valor CIDR de /27 (a coluna está em negrito).

seleccione agora a primeira sub-rede grande não atribuída na Tabela 5.0 acima e subdividir em duas sub-redes menores. Isto dá-nos 192.168.4.64 e 192.168.4.96 marcados em verde no quadro 6.0 abaixo. Mais uma vez o padrão é simples: o primeiro ID de rede é sempre o original. O próximo ID de rede é obtido adicionando 32 ao anterior. Podemos então atribuir 192.168.4.64 à LAN B, e marcar o segundo (192.168.4.96) como não atribuído e reservado para uso futuro. Concluímos a concepção do plano IP para a LAN A.

Tabela 6.0 plano de IP para o LAN B (29 de hosts)

Passo 4: Implementar VLSM de sub-rede para o LAN C

Esta etapa repete-se o processo acima. O número mínimo de hosts que podem satisfazer LAN C com os 14 hosts em nosso gráfico de subnetting é de 16. Isto corresponde a 16 sub-redes e um novo valor CIDR de /28 (a coluna está a negrito).

seleccione agora a primeira sub-rede não atribuída na Tabela 6.0 acima e subdividir em duas sub-redes menores. Isto dá-nos 192.168.4.96 e 192.168.4.112 no quadro 7.0 abaixo. Mais uma vez o padrão é simples: o primeiro ID de rede é sempre o original. O próximo ID de rede é obtido adicionando 16 ao anterior. Podemos então atribuir 192.168.4.96 à LAN C, e marcar o segundo (192.168.4.112) como não atribuído e reservado para uso futuro. Concluímos a concepção do plano IP para a LAN C.

Tabela 7.0 plano de IP para o LAN C (14 hosts)

Passo 5: Implementar VLSM de sub-rede para Ligação A, B, e C

O último passo é atribuir três sub-redes menores para ligações de série A, B e C. Cada link requer dois IDs de host. Portanto, o número mínimo de hosts que podem cada link com dois hosts em nosso gráfico subneting é de quatro. Isto corresponde a 64 sub-redes e um novo valor CIDR de /30 no nosso gráfico de sub-redes (a coluna está a negrito).

agora Selecione a sub-rede não atribuída na tabela 7.0 acima e subdivida em quatro sub-redes menores para acomodar as sub-redes para as três ligações seriais. Isto nos dá quatro Pi únicos como mostrado na tabela 8.0 abaixo.

Tabela 8.0 Plano IP para o Link A, B E C (2 hosts cada)

novamente aqui está o padrão: o primeiro ID de rede é sempre o original. O próximo ID de rede é obtido adicionando quatro ao anterior. Podemos então atribuir os três primeiros IPs para ligar A, B E C respectivamente, e marcar o último (192.168.4.124) como não atribuído e reservado para uso futuro. Nós completamos a concepção do plano IP para o Link A, B, E C, e de fato toda a rede. A tabela abaixo é o plano de IP completo para Braxton Investment Limited.

Tabela 9.0 IP plano de Braxton Investimento limitado

VLSM é uma importante técnica moderna de design de rede. Se você quer projetar e implementar redes escaláveis e eficientes, você deve definitivamente dominar a arte de Subnetting VLSM. Um dos principais objetivos do subnetting VLSM no IPv4 é melhorar a eficiência na utilização do espaço disponível. Isso tem conseguido mantê-lo em andamento nos últimos 30 anos. Mas no dia 25 de novembro de 2019, o centro de coordenação da rede RIPE anunciou que fez a alocação final de endereço IPv4 /22, e que ficou oficialmente sem endereços IPv4. Uma solução de longo prazo para a eventual exaustão do espaço de endereços de rede IPv4 de 32 bits é o protocolo IPv6 de 64 bits.

FAQs Subnetting VLSM