Пример расчета количества подсетей и хостов в подсети на основе IP-адреса и маски подсети
Практическая работа №5
Наименование работы: Расчет подсетей и хостов, вычисление масок подсети
Цель работы: научиться производить разбиение сети на подсети, выполнять соответствующие расчеты.
Задание:
1. Определить номер сети, количество хостов, первый и последние адреса, а также широковещательный адрес следующих IP – адресов:
1 вариант
| Адрес | 109.18.107.14 | |
| Маска | 255.128.0.0 | |
| Адрес | 135.209.23.246 | |
| Маска | 255.255.192.0 | |
| Адрес | 200.131.197.27 | |
| Маска | 255.255.255.248 |
2 вариант
| Адрес | 214.147.120.38 | |
| Маска | 255.255.255.240 | |
| Адрес | 176.72.82.62 | |
| Маска | 255.255.128.0 | |
| Адрес | 82.67.174.114 | |
| Маска | 255.192.0.0 |
3 вариант
| Адрес | 164.139.26.110 | |
| Маска | 255.255.0.0 | |
| Адрес | 101.6.42.168 | |
| Маска | 255.224.0.0 | |
| Адрес | 216.10.165.191 | |
| Маска | 255.255.255.224 |
4 вариант
| Адрес | 168.170.64.225 | |
| Маска | 255.255.254.0 | |
| Адрес | 214.168.109.48 | |
| Маска | 255.255.255.192 | |
| Адрес | 121.19.216.53 | |
| Маска | 255.240.0.0 |
5 вариант
| Адрес | 211.184.171.100 | |
| Маска | 255.255.255.0 | |
| Адрес | 11.237.241.248 | |
| Маска | 255.248.0.0 | |
| Адрес | 156.131.183.69 | |
| Маска | 255.255.252.0 |
6 вариант
| Адрес | 99.57.162.1 | |
| Маска | 255.252.0.0 | |
| Адрес | 207.112.5.102 | |
| Маска | 255.255.255.128 | |
| Адрес | 170.190.200.134 | |
| Маска | 255.255.248.0 |
7 вариант
| Адрес | 167.33.194.104 | |
| Маска | 255.255.240.0 | |
| Адрес | 99.15.57.65 | |
| Маска | 255.254.0.0 | |
| Адрес | 222.217.166.187 | |
| Маска | 255.255.255.192 |
8 вариант
| Адрес | 173.113.182.243 | |
| Маска | 255.255.224.0 | |
| Адрес | 221.5.128.193 | |
| Маска | 255.255.255.224 | |
| Адрес | 79.84.191.118 | |
| Маска | 255.252.0.0 |
9 вариант
| Адрес | 196.168.106.38 | |
| Маска | 255.255.255.240 | |
| Адрес | 57.234.47.26 | |
| Маска | 255.128.0.0 | |
| Адрес | 156.131.229.160 | |
| Маска | 255.255.192.0 |
10 вариант
| Адрес | 74.31.189.243 | |
| Маска | 255.192.0.0 | |
| Адрес | 193.83.135.215 | |
| Маска | 255.255.255.248 | |
| Адрес | 178.59.231.251 | |
| Маска | 255.255.128.0 |
11 вариант
| Адрес | 150.150.0.0 | |
| Маска | 255.255.252.0 | |
| Адрес | 17.80.0.0 | |
| Маска | 255.248.0.0 | |
| Адрес | 212.1.2.0 | |
| Маска | 255.255.255.240 |
12 вариант
| Адрес | 221.9.8.0 | |
| Маска | 255.255.255.192 | |
| Адрес | 109.135.221.251 | |
| Маска | 255.254.0.0 | |
| Адрес | 192.241.25.69 | |
| Маска | 255.255.224.0 |
13 вариант
| Адрес | 221.156.125.5 | |
| Маска | 255.255.255.192 | |
| Адрес | 34.0.25.1 | |
| Маска | 255.252.0.0 | |
| Адрес | 155.149.2.93 | |
| Маска | 255.255.240.0 |
14 вариант
| Адрес | 115.128.0.75 | |
| Маска | 255.224.0.0 | |
| Адрес | 172.16.139.46 | |
| Маска | 255.255.252.0 | |
| Адрес | 192.168.5.139 | |
| Маска | 255.255.248.0 |
15 вариант
| Адрес | 11.0.25.165 | |
| Маска | 255.240.0.0 | |
| Адрес | 199.172.6.140 | |
| Маска | 255.255.255.240 | |
| Адрес | 165.123.11.137 | |
| Маска | 255.255.192.0 |
2. Организации назначен определенный сетевой адрес. Администратору поручено сформировать n подсетей.
- Определите маску подсети.
- Приведите адреса подсетей в двоичном и десятичном представлениях
- Определите адреса узлов для подсети № k
- Определите широковещательный адрес для подсети № k
| № варианта | IP-адрес | n | k |
| 150.150.0.0 | |||
| 212.1.2.0 | |||
| 192.241.25.69 | |||
| 17.80.0.0 | |||
| 221.9.8.0 | |||
| 109.135.221.251 | |||
| 34.0.25.1 | |||
| 115.128.0.75 | |||
| 192.168.140.100 | |||
| 109.18.107.14 | |||
| 176.72.82.62 | |||
| 216.10.165.191 | |||
| 121.19.216.53 | |||
| 156.131.183.69 | |||
| 207.112.5.102 | |||
| 99.15.57.65 | |||
| 173.113.182.243 | |||
| 196.168.106.38 | |||
| 74.31.189.243 | |||
| 155.192.68.4 | |||
| 11.0.25.165 | |||
| 192.168.5.139 | |||
| 172.16.139.46 | |||
| 10.172.16.211 | |||
| 150.193.0.0 | |||
| 34.0.25.1 | |||
| 165.123.11.137 | |||
| 155.149.2.93 | |||
| 156.181.148.126 | |||
| 171.131.185.203 |
Знакомство с IP-адресами
Одна часть IP-адреса представляет собой номер сети, другая – идентификатор хоста. Точно так же, как у разных домов на одной улице в адресе присутствует одно и то же название улицы, у хостов в сети в адресе имеется общий номер сети. И точно так же, как у различных домов имеется собственный номер дома, у каждого хоста в сети имеется собственный уникальный идентификационный номер – идентификатор хоста. Номер сети используется маршрутизаторами для передачи пакетов в нужные сети, тогда как идентификатор хоста определяет конкретное устройство в этой сети, которому должны быть доставлены пакеты.
Структура
IP-адрес состоит из четырех частей, записанных в виде десятичных чисел с точками (например, 192.168.1.1). Каждую из этих четырех частей называют октетом. Октет представляет собой восемь двоичных цифр (например, 11000000, или 192 в десятичном виде).
Таким образом, каждый октет может принимать в двоичном виде значения от 00000000 до 11111111, или от 0 до 255 в десятичном виде.
На следующем рисунке показан пример IP-адреса, в котором первые три октета (192.168.1) представляют собой номер сети, а четвертый октет (16) – идентификатор хоста.
Рисунок 1. Номер сети и идентификатор хоста
Количество двоичных цифр в IP-адресе, которые приходятся на номер сети, и количество цифр в адресе, приходящееся на идентификатор хоста, могут быть
различными в зависимости от маски подсети.
Частные IP-адреса
У каждого хоста в сети Интернет должен быть уникальный адрес. Если ваши сети изолированы от Интернета (например, связывают два филиала), для хостов без проблем можно использовать любые IP-адреса. Однако, уполномоченной организацией по распределению нумерации в сети Интернет (IANA) специально для частных сетей зарезервированы следующие три блока IP-адресов:
- 10.0.0.0 — 10.255.255.255
- 172.16.0.0 — 172.31.255.255
- 192.168.0.0 — 192.168.255.255
IP-адреса можно получить через IANA, у своего провайдера услуг Интернет или назначить из диапазона адресов для частных сетей.
Маски подсети
Маска подсети используется для определения того, какие биты являются частью номера сети, а какие – частью идентификатора хоста (для этого применяется логическая операция конъюнкции – "И").
Маска подсети включает в себя 32 бита. Если бит в маске подсети равен "1", то соответствующий бит IP-адреса является частью номера сети. Если бит в маске подсети равен "0", то соответствующий бит IP-адреса является частью идентификатора хоста.
На следующем рисунке показана маска подсети, выделяющая номер сети (полужирным шрифтом) и идентификатор хоста в IP-адресе (который в десятичном виде записывается как 192.168.1.2).
Таблица 1. Пример выделения номера сети и идентификатора хоста в IP-адресе
| 1-ый октет: (192) | 2-ой октет: (168) | 3-ий октет: (1) | 4-ый октет: (2) | |
| IP-адрес (двоичный) | ||||
| Маска подсети (двоичная) | ||||
| Номер сети | ||||
| Идентификатор хоста |
Маски подсети всегда состоят из серии последовательных единиц начиная с самого левого бита маски, за которой следует серия последовательных нулей, составляющих в общей сложности 32 бита.
Маску подсети можно определить как количество бит в адресе, представляющих номер сети (количество бит со значением "1"). Например, "8-битной маской" называют маску, в которой 8 бит – единичные, а остальные 24 бита – нулевые.
Маски подсети записываются в формате десятичных чисел с точками, как и IP-адреса. В следующих примерах показаны двоичная и десятичная запись 8-битной, 16-битной, 24-битной и 29-битной масок подсети.
Таблица 2. Маски подсети
| Двоичная 1-ый октет: | Двоичная 2-ой октет: | Двоичная 3-ий октет: | Двоичная 4-ый октет: | Десятичная | |
| 8-битная маска | 255.0.0.0 | ||||
| 16-битная маска | 255.255.0.0 | ||||
| 24-битная маска | 255.255.255.0 | ||||
| 29-битная маска | 255.255.255.248 |
Размер сети
Количество разрядов в номере сети определяет максимальное количество хостов, которые могут находиться в такой сети. Чем больше бит в номере сети, тем меньше бит остается на идентификатор хоста в адресе.
IP-адрес с идентификатором хоста из всех нулей представляет собой IP-адрес сети (192.168.1.0 с 24-битной маской подсети, например). IP-адрес с идентификатором хоста из всех единиц представляет собой широковещательный адрес данной сети (192.168.1.255 с 24-битной маской подсети, например).
Так как такие два IP-адреса не могут использоваться в качестве идентификаторов отдельных хостов, максимально возможное количество хостов в сети вычисляется следующим образом:
Таблица 3. Максимально возможное число хостов
| Маска подсети | Размер идентификатора хоста | Максимальное количество хостов | ||
| 8 бит | 255.0.0.0 | 24 бит | 224 – 2 | |
| 16 бит | 255.255.0.0 | 16 бит | 216 – 2 | |
| 24 бит | 255.255.255.0 | 8 бит | 28 – 2 | |
| 29 бит | 255.255.255.248 | 3 бит | 23 – 2 |
Формат записи
Поскольку маска всегда является последовательностью единиц слева, дополняемой серией нулей до 32 бит, можно просто указывать количество единиц, а не записывать значение каждого октета. Обычно это записывается как "/" после адреса и количество единичных бит в маске.
Например, адрес 192.1.1.0 /25 представляет собой адрес 192.1.1.0 с маской 255.255.255.128. Некоторые возможные маски подсети в обоих форматах показаны в следующей таблице.
Таблица 4. Альтернативный формат записи маски подсети
| Маска подсети | Альтернативный формат записи | Последний октет (в двоичном виде) | Последний октет (в десятичном виде) |
| 255.255.255.0 | /24 | 0000 0000 | |
| 255.255.255.128 | /25 | 1000 0000 | |
| 255.255.255.192 | /26 | 1100 0000 | |
| 255.255.255.224 | /27 | 1110 0000 | |
| 255.255.255.240 | /28 | 1111 0000 | |
| 255.255.255.248 | /29 | 1111 1000 | |
| 255.255.255.252 | /30 | 1111 1100 |
Формирование подсетей
С помощью подсетей одну сеть можно разделить на несколько. В приведенном ниже примере администратор сети создает две подсети, чтобы изолировать группу серверов от остальных
устройств в целях безопасности.
В этом примере сеть компании имеет адрес 192.168.1.0. Первые три октета адреса (192.168.1) представляют собой номер сети, а оставшийся октет – идентификатор хоста, что позволяет использовать в сети максимум 28 – 2 = 254 хостов.
Сеть компании до ее деления на подсети показана на следующем рисунке.
Рисунок 2. Пример формирования подсетей: до разделения на подсети
Чтобы разделить сеть 192.168.1.0 на две отдельные подсети, можно "позаимствовать" один бит из идентификатора хоста. В этом случае маска подсети станет 25-битной (255.255.255.128 или /25).
"Одолженный" бит идентификатора хоста может быть либо нулем, либо единицей, что дает нам две подсети: 192.168.1.0 /25 и 192.168.1.128 /25.
Сеть компании после ее деления на подсети показана на следующем рисунке. Теперь она включает в себя две подсети, A и B.
Рисунок 3. Пример формирования подсетей: после деления на подсети
В 25-битной подсети на идентификатор хоста выделяется 7 бит, поэтому в каждой подсети может быть максимум 27 – 2 = 126 хостов (идентификатор хоста из всех нулей – это сама подсеть, а из всех единиц – широковещательный адрес для подсети).
Адрес 192.168.1.0 с маской 255.255.255.128 является адресом подсети А, а 192.168.1.127 с маской 255.255.255.128 является ее широковещательным адресом. Таким образом, наименьший IP-адрес, который может быть закреплен за действительным хостом в подсети А – это 192.168.1.1, а наибольший – 192.168.1.126.
Аналогичным образом диапазон идентификаторов хоста для подсети В составляет от 192.168.1.129 до 192.168.1.254.
9.8. Пример: четыре подсети
В предыдущем примере было показано использование 25-битной маски подсети для разделения 24-битного адреса на две подсети. Аналогичным образом для разделения 24-битного адреса на четыре подсети потребуется "одолжить" два бита идентификатора хоста, чтобы получить четыре возможные комбинации (00, 01, 10 и 11). Маска подсети состоит из 26 бит (11111111.11111111.11111111.11000000), то есть 255.255.255.192.
Каждая подсеть содержит 6 битов идентификатора хоста, что в сумме дает 26 – 2 = 62 хоста для каждой подсети (идентификатор хоста из всех нулей – это сама подсеть, а из всех единиц – широковещательный адрес для подсети).
Таблица 5. Подсеть 1
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес (десятичный) | 192.168.1. | |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 00000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.0 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.1 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.63 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.62 |
Таблица 6. Подсеть 2
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес | 192.168.1. | |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 01000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.64 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.65 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.127 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.126 |
Таблица 7. Подсеть 3
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес | 192.168.1. | |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 10000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.128 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.129 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.191 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.190 |
Таблица 8. Подсеть 4
| IP-адрес/маска подсети | Номер сети | Значение последнего октета |
| IP-адрес | 192.168.1. | |
| IP-адрес (двоичный) | 11000000.10101000.00000001. | 11000000 |
| Маска подсети (двоичная) | 11111111.11111111.11111111. | 11000000 |
| Адрес подсети 192.168.1.192 | Наименьший идентификатор хоста: 192.168.1.193 | |
| Широковещательный адрес 192.168.1.255 | Наибольший идентификатор хоста: 192.168.1.254 |
9.9. Пример: восемь подсетей
Аналогичным образом для создания восьми подсетей используется 27-битная маска (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111).
Значения последнего октета IP-адреса для каждой подсети показаны в следующей таблице.
Таблица 9. Восемь подсетей
| Подсеть | Адрес подсети | Первый адрес | Последний адрес | Широковещательный адрес |
Планирование подсетей
Сводная информация по планированию подсетей для сети с 24-битным номером сети приводится в следующей таблице.
Таблица 10. Планирование подсетей для сети с 24-битным номером
| Количество "одолженных" битов идентификатора хоста | Маска подсети | Количество подсетей | Количество хостов в подсети |
| 255.255.255.128 (/25) | |||
| 255.255.255.192 (/26) | |||
| 255.255.255.224 (/27) | |||
| 255.255.255.240 (/28) | |||
| 255.255.255.248 (/29) | |||
| 255.255.255.252 (/30) | |||
| 255.255.255.254 (/31) |
Пример расчета количества подсетей и хостов в подсети на основе IP-адреса и маски подсети
Приведем пример расчета количества подсетей и хостов для сети 59.124.163.151/27.
/27 - префикс сети или сетевая маска
В формате двоичных чисел 11111111 11111111 11111111 11100000
В формате десятичных чисел 255.255.255.224
В четвертом поле (последний октет)11100000 первые 3 бита определяют число подсетей, в нашем примере 23 = 8.
В четвертом поле (последний октет) 11100000 последие 5 бит определяют число хостов подсети, в нашем примере 25 = 32.
Диапазон IP первой подсети 0~31 (32 хоста), но 0 - это подсеть, а 31 - это Broadcast. Таким образом, максимальное число хостов данной подсети - 30.
Первая подсеть: 59.124.163.0
Broadcast первой подсети: 59.124.163.31
Диапазон IP второй подсети с 59.124.163.32 по 59.124.163.63
Вторая подсеть: 59.124.163.32
Broadcast второй подсети: 59.124.163.63
Мы можем высчитать диапазон IP восьмой подсети с 59.124.163.224 по 59.124.163.255
Восьмая подсеть: 59.124.163.224
Broadcast восьмой подсети: 59.124.163.255
В нашем примере IP-адрес 59.124.163.151 находится в пятой подсети.
Пятая подсеть: 59.124.163.128/27
Диапазон IP пятой подсети с 59.124.163.128 по 59.124.163.159
Broadcast пятой подсети: 59.124.163.159
Обращаем ваше внимание, что в настоящее время для удобства расчета IP-адресов в подсети и сетевых масок существуют в Интернете специальные онлайн IP-калькуляторы, а также бесплатные программы/утилиты для быстрого и наглядного расчета.