17. Адресация iPv4: выделение подсетей.

При наличии в сети большого числа географически удаленных друг от друга компьютеров имеет смысл разделить большую сеть на более мелкие сети, связанные маршрутизаторами. В результате можно получить следующие преимущества:

- Снижение сетевого трафика. Без надежных маршрутизаторов трафик пакетов может замедлить работу всей сети вплоть до полной остановки. При наличии маршрутизаторов большая часть трафика остается в локальной сети и только пакеты, предназначенные для других сетей, будут проходить через маршрутизатор.

- Оптимизация производительности сети - результат снижения сетевого трафика.

- Упрощение управления сетью. Намного легче обнаружить и устранить проблему в группе связанных между собой маленьких сетей, чем в одной гигантской сети.

- Возможность более легко охватить большие географические расстояния, поскольку связи локальной сети значительно быстрее и дешевле, чем связи глобальной. В единственной огромной сети, охватывающей большие расстояния, могут возникать проблемы по всем аспектам, упомянутым выше. Соединение множества небольших сетей делает работу всей системы более эффективной.

Таковы положительные стороны выделения подсетей. Однако, если NIC присвоит организации, имеющей множество сетей, только один сетевой адрес, могут возникнуть проблемы. Первые разработчики протокола IP предполагали, что Internet будет состоять только из десятков сетей и сотен хост-узлов. В их схеме адресации использовался сетевой адрес для каждой физической сети.

Такая схема и непредвиденный рост Internet вызвали ряд проблем. Одна из них заключается в том, что единственный сетевой адрес может обозначать множество физических сетей. Любая организация может запросить индивидуальные сетевые адреса для всех своих физических сетей, и если бы такие адреса присваивались, их могло бы не хватить для всех.

Другая проблема связана с маршрутизаторами. Если бы каждый маршрутизатор Internet должен был знать все существующие физические сети, таблицы маршрутизации стали бы практически необозримыми. Затраты на управление такими таблицами превысили бы допустимые пределы, а общие физические затраты маршрутизации (циклы CPU, пространство диска и т.д.) оказались бы непомерно большими. Помимо всего прочего, мог опасно возрасти сетевой трафик, так как маршрутизаторы постоянно обмениваются между собой информацией о маршрутизации. Некоторые из этих проблем отражены на рис.3.1.

Выделение подсети - свойство программного обеспечения TCP/IP, позволяющее разделить единственную сеть IP на более мелкие логические подсети путем использования основной части адреса IP для создания адреса подсети.

Выделение подсети реализуется приписыванием адреса подсети каждому компьютеру данной физической сети. Сетевую часть адреса IP можно изменить. Все компьютеры отдельной сети должны иметь один и тот же сетевой адрес.

При выделении подсетей можно манипулировать только адресами хост-узлов. Согласно схеме адресации часть адреса хост-узла переназначается в качестве адреса подсети. Битовые позиции "похищаются" из адреса хост-узла и используются для идентификатора подсети.

Для того чтобы схема адресации подсети работала, каждый компьютер сети должен знать, какая часть адреса хост-узла используется для адреса подсети, что достигается назначением каждому компьютеру маски подсети.

Для этого создается 32-битовая маска подсети из нулей и единиц. Единицы обозначают позиции, относящиеся к адресам сети или подсети, нули - позиции, относящиеся к адресу хост-узла. Маску подсети можно обозначить с помощью десятичных эквивалентов двоичных форм. После того как создана маска подсети и она назначена каждому компьютеру, программное обеспечение IP, просматривая адрес IP через маску подсети, определяет адрес подсети.

Допущение нулей в качестве адреса подсети дает новый адрес подсети, однако нулевой адрес не следует применять, если данное соглашение действует не для каждого программного обеспечения вашей сети.

Максимальное число подсетей и максимальное число хост-узлов в одной сети определяются по общим формулам:

2^(число маскированных бит в маске подсети)-2 = максимальное ЧИСЛО ПОДСЕТЕЙ;

2^(число немаскированных бит в маске полсети)-2 = максимальное ЧИСЛО ХОСТ-УЗЛОВ В ОДНОЙ ПОДСЕТИ.

В этих формулах словом "маскированные" обозначаются битовые позиции 1, а "немаскированные"- позиции 0.