Подсети в двоичном формате

Рассмотрим, как рассчитать подсети, работая с двоичными числами. Двоичная система основана на использовании только двух цифр — 0 и 1. Перед прочтением данного материала рекомендуем ознакомиться с двоичными числами в этой статье.

Содержание:

1. Подсети класса С
   1. Подсеть №1
   2. Подсеть №2
2. Подсети класса В
   1. Подсеть №1
   2. Подсеть №2
3. Подсети класса А
   1. Подсеть №1
   2. Подсеть №2
   3. Подсеть №3
   4. Подсеть №4
4. Выводы

Подсети класса C

Начнем с простой сети класса C 192.168.1.0 с маской подсети 255.255.255.0 (по умолчанию). Сетевое устройство знает, какая часть является сетевой, а какая — узловой. Определяет она это с помощью маски подсети. Известно, что сеть 192.168.1.0 класса C имеет 3 байта для сетевой части и 1 байт для узловой части.

Примечание: в статье об IPv4 можно узнать о разделении адреса на сетевую и узловую части для разных классов адресации.

Вот что получается в двоичном виде:

Другими словами, маска подсети сообщает, что первые 24 бита (192.168.1) являются сетевой частью, а остальные 8 бит (0) выделены для узлов.

Ниже представлены 8 бит для преобразования десятичного числа в двоичное:

Какое максимальное значение можно получить с помощью этих 8 бит? Возведём все биты в первую степень:

128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 +1 = 255

Используя 8 бит, наибольшее значение, которое можно получить — 255. Означает ли это, что сеть будет иметь 255 узлов? Ответ отрицательный, потому что для каждой сети есть 2 адреса, которые нельзя использовать в качестве индивидуального адреса устройства, а именно:

Адрес сети — это адрес, где все биты узловой части установлены в 0:

Широковещательный адрес — это адрес, где все биты узловой части установлены в 1:

В итоге, сеть 192.168.1.0/24 имеет диапазон рабочих адресов 192.168.1.1 — 192.168.1.254. Это 254 индивидуальных адреса для узлов в этой сети.

Примечание: для данной сети количество доступных адресов равняется 256, включая адрес сети и широковещательный адрес.

Маска подсети определяет размер сети, и при создании подсетей приходится «заимствовать» биты из узловой части. С помощью каждого заимствованного бита можно удвоить количество подсетей — заимствуя 1 бит, создаем 2 подсети из этой единственной сети. Заимствуя 2 бита, получаем 4 подсети, 3 бита = 8 подсетей.

Существует формула расчета количества подсетей:

2^n

где n — число бит, которое «заимствовано».

Пример:

2^1 = 2 подсети

2^3 = 8 подсетей

2^6 = 64 подсети

Давайте разделим сеть 192.168.1.0/24 на 2 подсети, заимствуя 1 бит:

Первые 24 бита одинаковы, берем первый бит из 4-го октета. Это значение равняется 128, поэтому маска подсети становится 255.255.255.128.

Теперь в узловой части осталось 7 бит. Сколько можно получить адресов в подсети при помощи этих 7 бит?

64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 127

Примечание: для данной подсети количество доступных адресов равняется 128, включая адрес сети и широковещательный адрес, но сетевыми устройствами будут использоваться только 126 адресов.

Первоначальная сеть класса C теперь превратилась в две подсети, каждая из которых имеет по 128 адресов. Давайте посмотрим на них в двоичном формате.

Подсеть №1

Начинаем с 192.168.1.0, маска подсети — 255.255.255.128:

Первый IP-адрес узла: 192.168.1.1

Первый IP-адрес узла — тот, который идёт сразу после сетевого адреса, то есть на единицу больше.

Последний IP-адрес узла: 192.168.1.126

На самом деле 192.168.1.126 — это предпоследний адрес, который используется узлом, поскольку последним адресом подсети является широковещательный адрес.

Широковещательный адрес: 192.168.1.127

Широковещательный адрес имеет все единицы в узловой части.

Подсеть №2

Первая подсеть закончилась адресом 192.168.1.127, поэтому следующая сеть начинается с 192.168.1.128:

Первый IP-адрес узла: после адреса сети это будет 192.168.1.129

Последний IP-адрес узла: перед широковещательным будет адрес 192.168.1.254

Широковещательный адрес: 192.168.255.255

Самая маленькая подсеть класса С, которую можно создать, имеет маску подсети 255.255.255.252 (это 6 заимствованных битов). Данная подсеть имеет только 4 адреса: 1 адрес сети, 1 широковещательный адрес и 2 индивидуальных IP-адреса для сетевого устройства. Эта подсеть идеально подходит для двухточечных соединений, где требуется только 2 используемых IP-адреса.

Подсети класса B

Возьмем сеть 172.16.0.0 класса B с маской подсети 255.255.0.0 и создадим из нее 2 подсети:

Правило с заимствованием битов с узловой части не меняется. Разница с сетью класса C заключается в том, что в классе В присутствует большее количество бит узла.

Давайте посмотрим на новую маску подсети в двоичном формате:

В узловой части осталось 7 бит в третьем октете и 8 бит в четвертом. Посмотрим, сколько получится адресов в подсети с помощью этих 15 бит:

16384 + 8192 + 4096 + 2048 + 1024 + 512 + 256 + 128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 +1 = 32767

Примечание: для данной подсети количество доступных адресов равняется 32 768, включая адрес сети и широковещательный адрес, но сетевыми устройствами будут использоваться только 32 766 адресов.

Существует формула расчета количество узлов, которая значительно экономит время:

2^n – 2

где n — число бит, которые остались в узловой части.

Пример:

2^7 – 2 = 126 (в каждой подсети имеем по 126 хостов)

2^15 – 2 = 32766

Давайте посмотрим, как выглядят подсети.

Подсеть №1

При применении новой маски подсети, остаются 15 бит в узловой части адреса:

Первый IP-адрес узла: 172.16.0.1

Последний IP-адрес узла: 172.16.127.254

Широковещательный адрес: 172.16.127.255

Подсеть №2

Первая подсеть закончилась адресом 172.16.127.255, поэтому продолжаем со следующего доступного адреса, который равен 172.16.128.0:

Первый IP-адрес узла: 172.16.128.1

Последний IP-адрес узла: 172.16.255.254

Широковещательный адрес: 172.16.255.255

Подсети класса А

Возьмем сеть 10.0.0.0 класса A с маской подсети 255.0.0.0:

Попробуем разбить эту сеть на 4 подсети, для этого заимствуем 2 бита. Давайте посмотрим на это в двоичном формате:

В узловой части осталось 6 + 8 + 8 = 22 бит узла, которые можно использовать. Давайте просто используем «степень 2», чтобы решить этот вопрос:

2^22 - 2 = 4194302 адреса

Посмотрим, как выглядят подсети.

Подсеть №1

При применении новой маски подсети, остаются 22 бита в узловой части адреса:

Первый IP-адрес узла: 10.0.0.1

Последний IP-адрес узла: 10.63.255.254

Широковещательный адрес: 10.63.255.255

Подсеть №2

Первая подсеть закончилась адресом 10.63.255.255, поэтому следующая подсеть начинается с 10.64.0.0:

Первый IP-адрес узла: 10.64.0.1

Последний IP-адрес узла: 10.127.255.254

Широковещательный адрес: 10.127.255.255

Подсеть №3

Вторая подсеть закончилась адресом 10.127.255.255, поэтому следующая подсеть начинается с 10.128.0.0:

Первый IP-адрес узла: 10.128.0.1

Последний IP-адрес узла: 10.191.255.254

Широковещательный адрес: 10.191.255.255

Подсеть №4

Третья подсеть закончилась адресом 10.191.255.255, поэтому последняя подсеть начинается с 10.192.0.0:

Первый IP-адрес узла: 10.192.0.1

Последний IP-адрес узла: 10.255.255.254

Широковещательный адрес: 10.255.255.255

Выводы

Спасибо за уделенное время на прочтение статьи. Теперь Вы знаете, как рассчитывать сети в двоичном формате. Надеемся, наш материал будет для Вас полезным. Пишите о своих успехах в комментариях!

Если возникли вопросы — задавайте их в комментариях.

Подписывайтесь на обновления нашего блога и оставайтесь в курсе новостей мира инфокоммуникаций!

Чтобы знать больше и выделяться знаниями среди толпы IT-шников, записывайтесь на курсы Cisco, курсы по кибербезопасности, полный курс по кибербезопасности, курсы DevNet / DevOps (программируемые системы) от Академии Cisco, курсы Linux от Linux Professional Institute на платформе SEDICOMM University (Университет СЭДИКОММ).