Что такое длина префикса

Что такое префикс сети, и как он помогает расшифровать IP-адрес

Вступление

Каждое устройство, подключённое к интернету, требует цифровой идентификатор. IP-адрес является цифровым кодом, используемым для определения различного оборудования, подключённого к Всемирной паутине. На сегодняшний день существует две версии IP: IPv4 и IPv6. Протокол версии 4 является все ещё основным, но количество доступных ресурсов исчерпалось, поэтому постепенно начинает использоваться 6 версия, позволяющая использовать гораздо большее количество ресурсов. Каждый идентификатор содержит информацию о конкретном соединении, а также о подключённом оборудовании. Префикс указывает, какие значения используются для обозначения сети, а какие — для обозначения устройства. Давайте детальнее рассмотрим, что такое сетевой префикс, и как он поможет расшифровать IP-адрес.

Любое устройство гарантированно получает свой уникальный идентификатор

Структура IP-адреса

Обычно IP-адрес записывается следующим образом: 192.168.10.100. Каждая секция представляет собой 8 бит или 1 байт информации. Сервер видит эти цифры как набор единиц и нулей, для нашего удобства они записываются в обычной десятичной системе. Максимальная её длина — 3 знака, а минимальная — 1. Суммарно вся запись занимает 32 бита и теоретически может быть 232 или 4.294.967.296 ресурсов.

Весь цифровой код делится на две части: адрес провайдера и хост. Первый из них определяет провайдера, через который вы работаете, а второй обозначает идентификатор конкретного устройства, как, например, ноутбук или планшет Андроид, в локальном подключении. Для того чтобы узнать, сколько бит обозначает каждый из показателей, записывается префикс сети через слеш. Тогда запись выглядит как 192.168.10.100/24. В нашем случае 24 обозначает, что первых 3 секции (3*8=24), а именно 192.168.10 является адресом соединения. Оставшиеся 8 бит, а именно 100 — это идентификатор оборудования (максимум 28 = 256 адресов). При 192.168.10.100/16 локальный ресурс будет 192.168, а хост — 10.100 (216 = 65536).

Часто для определения адреса используется маска подсети. Её длина не отличается. Это, по сути, то же самое, что и префикс сети, только немножко по-другому организовано. Вы, наверное, обращали внимание, что провайдер указывает этот параметр при подключении к интернету. Она также показывает, какая часть IP относится к провайдеру, а какая — к хосту. Она записывается также в виде четырёх 8-битных секций. Единственное отличие, что в двоичном исчислении сначала должны идти только единицы. Если перевести двоичные 11111111 в десятичное исчисление, получится 255. Поэтому маска обязательно будет начинаться с 255.

Рассмотрим пример. Возьмём наш адрес 192.168.10.100 и маску 255.255.255.0. Соответственно, первых три раздела записи будут идентификатором LAN, а последняя — идентификатором компьютера. Если маска — 255.255.0.0, то сеть будет 192.168, а хост — 10.100.

Также маска лучше поможет определить, относятся ли два IP-ресурса к одному подключению. Возьмём, к примеру, 213.111.125.17 и 213.111.176.3. Если маска — 255.255.0.0, то оба адреса расположены в одной сети, если она 255.255.255.0, то в разной, так как 125 и 176 отличаются.

Префикс сети позволит определить её подмаску. Например, у нас есть запись 176.172.7.132/22. Как мы помним, 22 показывает количество бит, отвечающие за провайдера. В двоичной системе на самом начале запишем 22 единицы и дополним их 10 нулями, чтобы суммарно получилось 32 бита, и разделим точками секции по 8 бит — 11111111.11111111.11111100.00000000. Теперь переведём результат в десятичное исчисление, итоговым результатом у нас получится 255.255.252.0.

Для обратного расчёта возьмём адрес 176.172.7.132 и маску 255.255.128.0. Переводим её в двоичную систему, получим 11111111.11111111.10000000.00000000. Единиц в нашем случае 17, это и есть наш префикс сети. В десятичном виде запишем его как 255.255.128.0/17.

Заключение

После прочтения статьи вас не будут пугать длина цифровых записей при настройке подключения и термины «префикс сети» и другие. Если вы обычный пользователь системы Андроид, информации из статьи вам будет вполне достаточно. Если вы хотите вручную настроить домашнее подключение, возможно, придётся провести более глубокое исследование.

Считаете ли вы этот материал полезным? Будем благодарны за оставленные комментарии.

Источник

Что такое длина префикса

Представление сетевых адресов и адресов узлов путем в виде маски подсети в десятичном формате с точкой-разделителем может быть очень громоздким. К счастью, существует альтернативный, более простой, способ определения маски подсети, называемый длиной префикса.

Длина префикса означает количество бит, установленных на единицу (1) в маске подсети. Она обозначается наклонной чертой вправо («/»), после которой идет набор единиц. Следовательно, нужно подсчитать число битов в маске подсети и поставить перед этим значением косую черту.

Например, см. таблицу на рисунке ниже. В первом столбце перечислены различные маски подсети, которые могут использоваться с адресом узла. Во втором столбце указан полученный 32-битный двоичный адрес. В последнем столбце указана полученная длина префикса.

Сопоставление маски подсети и длины префикса.

Источник: Академия Cisco.

Разделение IPv4-сети на подсети. Формулы разделения на подсети. CCNA Routing and Switching.

Чтобы подсчитать количество подсетей, которые могут быть созданы на основании заимствованных бит, используют специальную формулу.

Разделение IPv4-сети на подсети. Разделение IPv4-сети на подсети. CCNA Routing and Switching.

Подсеть может заимствовать биты из любой позиции бит в узловой части для создания других масок.

Разделение IPv4-сети на подсети. Разделение на подсети на границе октетов. CCNA Routing and Switching.

Рассмотрим следующий пример, чтобы понять как использовать границы октетов для разделения на подсети. Допустим, предприятие выбрало частный адрес 10.0.0.0/8 в качестве адреса внутренней сети. Этот сетевой адрес может связать 16 777 214 узлов в один широковещательный домен. Однако это не лучший вар

Разделение IPv4-сети на подсети. Границы октетов. CCNA Routing and Switching.

Каждый интерфейс маршрутизатора подключается к одной сети. IP-адрес и маска подсети, настроенные на интерфейсе маршрутизатора, идентифицируют определенный широковещательный домен.

Сегментация сети. Причины для разделения на подсети. CCNA Routing and Switching.

Разделение на подсети снижает общий объем сетевого трафика и повышает производительность сети. Кроме того, это дает возможность администраторам применять меры безопасности.

Сегментация сети. Проблемы с крупными широковещательными доменами. CCNA Routing and Switching.

Крупный широковещательный домен представляет собой сеть, соединяющую множество узлов. Проблема крупного широковещательного домена заключается в следующем: узлы могут генерировать избыточную рассылку и негативно влиять на работу сети.

Источник

Еще раз про IP-адреса, маски подсетей и вообще

Чуточку ликбеза. Навеяно предшествующими копипастами разной чепухи на данную тему. Уж простите, носинг персонал.

IP-адрес (v4) состоит из 32-бит. Любой уважающий себя админ, да и вообще айтишник (про сетевых инженеров молчу) должен уметь, будучи разбуженным среди ночи или находясь в состоянии сильного алкогольного опьянения, правильно отвечать на вопрос «из скольки бит состоит IP-адрес». Желательно вообще-то и про IPv6 тоже: 128 бит.

Обстоятельство первое. Всего теоретически IPv4-адресов может быть:
2 32 = 2 10 *2 10 *2 10 *2 2 = 1024*1024*1024*4 ≈ 1000*1000*1000*4 = 4 млрд.
Ниже мы увидим, что довольно много из них «съедается» под всякую фигню.

Записывают IPv4-адрес, думаю, все знают, как. Четыре октета (то же, что байта, но если вы хотите блеснуть, то говорите «октет» — сразу сойдете за своего) в десятичном представлении без начальных нулей, разделенные точками: «192.168.11.10».

В заголовке IP-пакета есть поля source IP и destination IP: адреса источника (кто посылает) и назначения (кому). Как на почтовом конверте. Внутри пакетов у IP-адресов нет никаких масок. Разделителей между октетами тоже нет. Просто 32-бита на адрес назначения и еще 32 на адрес источника.

Однако, когда IP-адрес присваивается интерфейсу (сетевому адаптеру или как там его еще называют) компьютера или маршрутизатора, то кроме самого адреса данного устройства ему назначают еще и маску подсети. Еще раз: маска не передается в заголовках IP-пакетов.

Компьютерам маска подсети нужна для определения границ — ни за что не угадаете чего — подсети. Чтоб каждый мог определить, кто находится с ним в одной [под]сети, а кто — за ее пределами. (Вообще-то можно говорить просто «сети», часто этот термин используют именно в значении «IP-подсеть».) Дело в том, что внутри одной сети компьютеры обмениваются пакетами «напрямую», а когда нужно послать пакет в другую сеть — шлют их шлюзу по умолчанию (третий настраиваемый в сетевых свойствах параметр, если вы помните). Разберемся, как это происходит.

Маска подсети — это тоже 32-бита. Но в отличии от IP-адреса, нули и единицы в ней не могут чередоваться. Всегда сначала идет сколько-то единиц, потом сколько-то нулей. Не может быть маски

Но может быть маска

Сначала N единиц, потом 32-N нулей. Несложно догадаться, что такая форма записи является избыточной. Вполне достаточно числа N, называемого длиной маски. Так и делают: пишут 192.168.11.10/21 вместо 192.168.11.10 255.255.248.0. Обе формы несут один и тот же смысл, но первая заметно удобнее.

Чтобы определить границы подсети, компьютер делает побитовое умножение (логическое И) между IP-адресом и маской, получая на выходе адрес с обнуленными битами в позициях нулей маски. Рассмотрим пример 192.168.11.10/21:

11000000.10101000.00001011.00001010
11111111.11111111.11111000.00000000
———————————————-
11000000.10101000.00001000.00000000 = 192.168.8.0

Обстоятельство второе. Любой уважающий себя администратор обязан уметь переводить IP-адреса из десятичной формы в двоичную и обратно в уме или на бумажке, а также хорошо владеть двоичной арифметикой.

Адрес 192.168.8.0, со всеми обнуленными битами на позициях, соответствующих нулям в маске, называется адресом подсети. Его (обычно) нельзя использовать в качестве адреса для интерфейса того или иного хоста. Если же эти биты наоборот, установить в единицы, то получится адрес 192.168.15.255. Этот адрес называется направленным бродкастом (широковещательным) для данной сети. Смысл его по нынешним временам весьма невелик: когда-то было поверье, что все хосты в подсети должны на него откликаться, но это было давно и неправда. Тем не менее этот адрес также нельзя (обычно) использовать в качестве адреса хоста. Итого два адреса в каждой подсети — на помойку. Все остальные адреса в диапазоне от 192.168.8.1 до 192.168.15.254 включительно являются полноправными адресами хостов внутри подсети 192.168.8.0/21, их можно использовать для назначения на компьютерах.

Таким образом, та часть адреса, которой соответствуют единицы в маске, является адресом (идентификатором) подсети. Ее еще часто называют словом префикс. А часть, которой соответствуют нули в маске, — идентификатором хоста внутри подсети. Адрес подсети в виде 192.168.8.0/21 или 192.168.8.0 255.255.248.0 можно встретить довольно часто. Именно префиксами оперируют маршрутизаторы, прокладывая маршруты передачи трафика по сети. Про местонахождение хостов внутри подсетей знает только шлюз по умолчанию данной подсети (посредством той или иной технологии канального уровня), но не транзитные маршрутизаторы. А вот адрес хоста в отрыве от подсети не употребляется совсем.

Из данного обстоятельства в частности следует, что максимальной длиной маски для подсети с хостами является N=30. Именно сети /30 чаще всего используются для адресации на point-to-point-линках между маршрутизаторами.

И хотя большинство современных маршрутизаторов отлично работают и с масками /31, используя адрес подсети (нуль в однобитовой хоствой части) и бродкаст (единица) в качестве адресов интерфейсов, администраторы и сетевые инженеры часто попросту боятся такого подхода, предпочитая руководствоваться принципом «мало ли что».

А вот маска /32 используется достаточно часто. Во-первых, для всяких служебных надобностей при адресации т. н. loopback-интерфейсов, во-вторых, от криворукости: /32 — это подсеть, состоящая из одного хоста, то есть никакая и не сеть, в сущности. Чем чаще администратор сети оперирует не с группами хостов, а с индивидуальными машинами, тем менее сеть масштабируема, тем больше в ней соплей, бардака и никому непонятных правил. Исключением, пожалуй, является написание файрвольных правил для серверов, где специфичность — хорошее дело. А вот с пользователями лучше обращаться не индивидуально, а скопом, целыми подсетями, иначе сеть быстро станет неуправляемой.

Интерфейс, на котором настроен IP-адрес, иногда называют IP-интерфейсом или L3-интерфейсом («эл-три», см. Модель OSI).

Прежде чем посылать IP-пакет, компьютер определяет, попадает ли адрес назначения в «свою» подсеть. Если попадает, то шлет пакет «напрямую», если же нет — отсылает его шлюзу по умолчанию (маршрутизатору). Как правило, хотя это вовсе необязательно, шлюзу по умолчанию назначают первый адрес хоста в подсети: в нашем случае 192.168.8.1 — для красоты.

Обстоятельство четвертое. Из сказанного в частности следует, что маршрутизатор (шлюз и маршрутизатор — это одно и то же) с адресом интерфейса 192.168.8.1 ничего не знает о трафике, передаваемом между, например, хостами 192.168.8.5 и 192.168.8.7. Очень частой ошибкой начинающих администраторов является желание заблокировать или как-то еще контролировать с помощью шлюза трафик между хостами в рамках одной подсети. Чтобы трафик проходил через маршрутизатор, адресат и отправитель должны находиться в разных подсетях.

Таким образом в сети (даже самого маленького предприятия) обычно должно быть несколько IP-подсетей (2+) и маршрутизатор (точнее файрвол, но в данном контексте можно считать эти слова синонимами), маршрутизирующий и контролирующий трафик между подсетями.

Обстоятельство пятое. Как и любому приличному IT-шнику, администратору сети, если только он получает зарплату не за красивые глаза, положено знать наизусть степени двойки от 0 до 16.

Процесс объединения мелких префиксов (с длинной маской, в которых мало хостов) в крупные (с короткой маской, в которых много хостов) называется агрегацией или суммаризацией (вот не суммированием!). Это очень важный процесс, позволяющий минимизировать количество информации, необходимой маршрутизатору для поиска пути передачи в сети. Так, скажем, провайдеры выдают клиентам тысячи маленьких блоков типа /29, но весь интернет даже не знает об их существовании. Вместо этого за каждым провайдером закрепляются крупные префиксы типа /19 и крупнее. Это позволяет на порядки сократить количество записей в глобальной таблице интернет-маршрутизации.

Обстоятельство шестое. Чем больше длина маски, тем меньше в подсети может быть хостов, и тем большую долю занимает «съедение» адресов на адреса подсети, направленного бродкаста и шлюза по умолчанию. В частности в подсети с маской /29 (2 32-29 = 8 комбинаций) останется всего 5 доступных для реального использования адресов (62,5%). Теперь представьте, что вы провайдер, выдающий корпоративным клиентам тысячи блоков /29. Таким образом, грамотное разбиение IP-пространства на подсети (составление адресного плана) — это целая маленькая наука, включающая поиск компромиссов между разными сложными факторами.

При наличии достаточно большого диапазона адресов, как правило из блоков для частного использования 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/16, конечно, удобно использовать маски, совпадающие по длине с границами октетов: /8, /16, /24 или, соответственно, 255.0.0.0, 255.255.0.0 и 255.255.255.0. При их использовании можно облегчить работу мозгу и калькулятору, избавившись от необходимости работать с двоичной системой и битами. Это правильный подход, но не стоит забывать, что злоупотребление расслабухой редко доводит до добра.

И последнее. Пресловутые классы адресов. Дорогие товарищи, забудьте это слово вообще! Совсем. Вот уже скоро 20 лет (!), как нет никаких классов. Ровно с тех пор, как стало понятно, что длина префикса может быть любой, а если раздавать адреса блоками по /8, то никакого интернета не получится.

Иногда «матерые специалисты» любят блеснуть словами «сеть класса такого-то» по отношению к подсети с той или иной длиной маски. Скажем, часто можно услышать слово «сеть класса C» про что-нибудь вроде 10.1.2.0/24. Класс сети (когда он был) не имел никакого отношения к длине маски и определялся совсем другими факторами (комбинациями битов в адресе). В свою очередь классовая адресация обязывала иметь маски только предписанной для данного класса длины. Поэтому указанная подсеть 10.1.2.0/24 никогда не принадлежала и не будет принадлежать к классу C.

Но обо всем этом лучше и не вспоминать. Единственное, что нужно знать — что существуют разные глобальные конвенции, собранные под одной крышей в RFC3330, о специальных значениях тех или иных блоков адресов. Так, например, упомянутые блоки 10/8, 172.16/12 и 192.168/16 (да, можно и так записывать префиксы, полностью откидывая хостовую часть) определены как диапазоны для частного использования, запрещенные к маршрутизации в интернете. Каждый может использовать их в частных целях по своему усмотрению. Блок 224.0.0.0/4 зарезервирован для мультикаста и т. д. Но все это лишь конвенции, призванные облегчить административное взаимодействие. И хотя лично я крайне не рекомендую вам их нарушать (за исключением надежно изолированных лабораторных тестов), технически никто не запрещает использовать любые адреса для любых целей, покуда вы не стыкуетесь с внешним миром.

Источник

Шпаргалка по маскам для подсетей IPv4

Маска подсети — это битовая маска для определения по IP-адресу допустимого адреса узла (компьютер, маршрутизатор, принтер, точка доступа и т.п.) этой подсети. Иными словами маска определяет начальный и конечный адрес подсети и количество адресов (устройств) в ней.

Маска является неразрывной последовательность единиц и нулей. То есть с начала (слева направо) идет некоторое количество единиц, а затем — нулей. Маска показывает границу: какая часть адреса есть подсеть, а какая адрес узла.

Для протокола IPv4 длина маски соответствует разрядности сети и составляет 32 бита (4 октета).

Допустимое количество узлов в сети меньше на 2 адреса, чем это количество определено маской. Первый адрес является адресом подсети, а последний широковещательным адресом. На это правило в сети IPv4 есть исключения для подсетей с префиксами /32 и /31.

Широковещательный адрес — это условный (не присвоенный никакому устройству в сети) адрес, при передаче пакетов на который эти пакеты получат все устройства подсети, которой предлежит этот широковещательный адрес. Все устройства в сети должны интерпретировать широковещательный адрес как свой собственный. Такое использование позволяет, в частности, находить шлюзы без статически заданных таблиц, а также сервера имён, времени и т. п.

Префикс подсети

Кроме двоичной (что неудобно) и десятичной (что непонятно) формой записи маски подсети есть понятие префикса подсети. По сути префикс — это сумма всех единиц маски. Так для маски 255.255.255.0 префикс равен 24 (три октета по 8 бит). Обратите внимание на рисунок выше.

Префиксы являются укороченной формой двоичной записи и с ними удобней работать чем с десятичными цифрами.

Префиксы, маски, адреса и хосты

Я свел в одну таблицу все маски для IPv4 и подсчитал допустимое количество адресов и узлов для подсетей определенных этими масками.

* — такая маска используется в виде исключения для присвоения адреса сетевому интерфейсу, например в туннеле WARP
** — эта маска применима в виде исключения только для соединений точка-точка
*** — это вся сеть IPv4, то есть максимально возможное количество адресуемых узлов

Благодарности

При написании статьи были использованы следующие источники:

Источник

Волчье логово / Ulvens Lair / Wolfshöhle / Wolfs Lair

Шпаргалки и заметки о сетевых технологиях, серверах, СХД, IT в принципе. И о разном другом) Чтоб самому не забывать, и другим помочь.

воскресенье, 8 декабря 2013 г.

О ЧЕМ ЗДЕСЬ НЕ РАССКАЖУТ

ЧТО ТАКОЕ IP АДРЕС?

ЧТО ТАКОЕ МАСКА СЕТИ И ДЛИНА ПРЕФИКСА?

Например:
В двоичном виде: 11111111111111111111111100000000
То же самое в десятичном виде: 255.255.255.0
Такая маска говорит о том, что первые три октета отвечают за сетевой адрес, а последний, 4й октет указывает на номер хоста в сети.

Маска используется следующим образом: возьмем наш адрес и произведем побитовое умножение элементов адреса с элементами маски (помним, что 1х1=1, а 1х0=0).

Подробнее о масках можно почитать в RFC1519.

Маска/длина префикса может быть различна. От чего это зависит? От того, какое количество хостов нам необходимо обеспечить адресами. Изначально использовали только три маски, разбив адресное пространство на три основных класса: А, B, С.

Класс А позволяет назначить адреса 2^24-2=16777214 хостам, сеть класса B содержит 2^16-2=65534 хостовых адреса, а сеть класса С имеет 2^8-2=254 хостовых адреса.

VARIABLE LENGTH SUBNET MASKS (VLSM) или БЕСКЛАССОВАЯ АДРЕСАЦИЯ

Дана сеть 192.168.0.0/24 (или маска 255.255.255.0). Сеть класса С, 254 адреса. Мы можем забрать один бит от сетевой части и отдать под адреса хостов. Тогда:

Обращаем внимание на третий и четвертый октеты:

Возьмем другой пример. Пусть дана сеть 172.16.20.0/22. Определить маску, количество и диапазон хостовых адресов и широковещательный адрес.

Допустим, концепция резко изменилась, и нам потребовалось срочно вместо одной сети со 120 хостами получить 3 сети по 20 хостов. Возьмем полученную в предыдущем случае сеть 192.168.35.0/25 и разделим её так же, как поступали ранее с большой сетью

Необходимое количество хостовых бит, обеспечивающих наши потребности, равно 5 (2^5-2=30 хостовых адресов). Меньше не получится (4 бита дают лишь 14 хостовых адреса). Поэтому сдвигаем на два бита вправо границу между сетевой и хостовой частью: длина префикса становится равной /27. Посмотрим, какие сети у нас получились:

Зеленым выделены биты, которые мы можем менять. У нас получилось 4 дополнительные сети, в каждой имеется по 30 сетевых адресов.

Действия в общем случае при необходимости разбиения адресного пространства на подсети:
1. Определяем, сколько подсетей нам потребуется.
2. Определяем, сколько хостов будет в каждой из подсетей.
3. Выбираем некоторую начальную сеть, деление которой мы и будем производить.
4. Расставляем требуемые сети в порядке убывания количества хостов в них.
5. Начинаем деление на подсети: сначала выделяем адреса для сети с наибольшим количеством хостов, после идем по списку, дробя адресное пространство на более мелкие части.

Для проверки этого алгоритма попробуем решить задачу из курса CCNA Exploration.

Для проектирования сети мы решили взять сеть класса В. Используем адресный блок 172.16.0.0/16. Нам требуется обеспечить адресами 7 сетей со следующими требованиями:

Значит, получаем сети с длиной префикса /22. Из выданного нам блока таких сетей будет 64 (начальная длина префикса 16, мы используем под сетевые адреса еще 6 бит из хостовой части, следовательно, количество получаемых сетей 2^6=64):

172.16.4.0/27
172.16.4.32/27
172.16.4.64/27
172.16.4.96/27
.
172.16.7.224/27

Опять возьмем первый диапазон из списка и назначим его сети №3.

Используем первый диапазон для сети №2, а второй разделим так, чтобы получить нужное количество хостовых адресов для 4й сети:

172.16.4.64/30
172.16.4.68/30
172.16.4.72/30
.
172.16.4.92/30

Первые три подсети мы отдадим соответственно 5,6 и 7 сетям.

В итоге мы выдали всем физическим сетям диапазоны адресов, которые содержат столько адресов, сколько нужно для данной сети, либо содержит минимально возможное количество неиспользованных хостовых адресов.

В запасе у нас осталось:

60 сетей с маской 255.255.252.0 (/22)
29 сетей с маской 255.255.255.224 (/27)
1 сеть с маской 255.255.255.248 (/29)
5 сетей с маской 255.255.255.252 (/30)

Источник