Маска подсети: что такое и как узнать по IP

В статье рассмотрим, что такое и зачем нужна маска подсети. А начнем с того, как устроены IP-адреса, потому что от понимания структуры айпи зависит и понимание назначения маски подсети.

Структура IP-адреса

IP можно назвать указателями, которые заключают в себе данные о расположении устройств в сетях, организованным по протоколам TCP/IP, по которым работает большинство хостов (устройств, подключенных к сети). Благодаря этим адресам данные, посылаемые через Интернет или по внутренним сетям, попадают куда нужно.

IP-адрес в формате протокола IPv4 представляет собой 4 числа, разделенные точками. При этом каждое число сетевые устройства воспринимают в виде двоичного кода. Например, 127.0.0.0 — это 01111111.00000000.00000000.00000000, а 192.168.0.1 — 11000000.10101000.00000000.00000001.

Интересный факт: люди могут не знать IP компьютера, за которым работают, но если у них дома есть роутер, они прекрасно знают адрес 192.168.0.1. Именно по нему доступны в сети большинство маршрутизаторов.

Минимально возможное значение для айпи — 0.0.0.0, максимальное — 255.255.255.255, потому что протокол IPv4 поддерживает только 32-битные числа или 256 значений на каждую из 4 частей IP-адреса. При этом ряд диапазонов уже зарезервированы: например, диапазон 127.0.0.0 – 127.255.255.255 используется для интерфейсов типа localhost. Адрес 192.168.0.1 — тоже один из примеров зарезервированного IP.

Первые три числа часто представляют собой номер сети, а последнее — номер хоста, конкретного устройства в этой сети. Теперь понятно, что сеть 192.168.0 зарезервирована для внутренних номеров, а последняя единица означает первое устройство (хост) в подобной сети, то есть маршрутизатор. Поэтому-то адрес маршрутизатора вот такой: 192.168.0.1. А почему не 192.168.0.0? Дело в том, что 0 используется в качестве адреса сети, поэтому конкретные хосты он обозначать не может.

CLOUD

Что такое и для чего нужна маска подсети

Для настройки интернет-соединения по TCP/IP также требуется указать, помимо IP-адреса, и маску подсети. Все сети подразделяются на несколько классов, которые маркируются литерами A, B, C (есть еще D и E — это специальные сети). Сети класса A (самые крупные) имеют вид «сеть-хост-хост-хост», B — «сеть-сеть-хост-хост» и C — «сеть-сеть-сеть-хост».

Однако системные администраторы, чтобы обеспечить всех достаточным количеством адресов, разбивают сети соответствующего класса на более мелкие структуры — подсети. И для подсети, конечно же, нужно задать границы. Для этого как раз и используется маска подсети.

Обычная запись маски подсети в сетях класса C: 255.255.255.0. Если не совсем понятно в десятичном виде, давайте преобразуем ее в двоичный код: 11111111.11111111.11111111.00000000. Первые три октета (октет — группа из 8 бит) — наборы единиц, а последний — нули. В маске подсети единицы идентифицируют сетевую часть, а нули — хосты. Сетевая часть неизменна, а вот с самым правым октетом, заполненным нулями, можно работать.

Нетрудно подсчитать, что здесь у нас поместится 256 устройств, если поставить все возможные комбинации нулей и единиц. Однако на самом деле не 256, а 254, первое (0) и последнее (255) значения зарезервированы. Про 0 мы уже говорили: 0 является адресом сети (в данном случае подсети), а 255 используется в качестве широковещательного адреса.

Таким образом, маска подсети позволяет задать границы подсети, которые будут видеть маршрутизаторы. Понятно, что виды масок подсети зависят от классов сетей, для которых они используются. Например, самый распространенный вариант маски подсети для сетей класса B — 255.255.0.0, а для класса A — 255.0.0.0.

Какую маску подсети выбрать

Стандартный вариант маски для сетей класса C: 255.255.255.0. Но совершенно не обязательно оставлять её такой. Например, если в вашей сети около сотни компьютеров и расширения не планируется, нетрудно подсчитать, что понадобится только половина от доступных IP-адресов. Поэтому можно разделить сеть на две части, просто изменив маску, вот так: 255.255.255.128. Давайте посмотрим, как это будет выглядеть в двоичном коде: 11111111.11111111.11111111.10000000. Слева в правом октете появилась единица, то есть работать в этой сети теперь можно уже только со 128, а точнее, со 126 значениями (помним про идентификатор сети и широковещательный адрес).

Если же нам потребуется разделить сеть на 4 подсети, используем маску 255.255.255.192 или 11111111.11111111.11111111.11000000. Это позволит работать уже с 64 адресами. Для разбивки сетей на 8 подсетей маска уже будет иметь вид 255.255.255.224 или 11111111.11111111.11111111.11100000. Думаем, принцип вы поняли: отталкиваемся от количества хостов в нашей сети и соответствующим образом выставляем маску, чтобы не плодить лишних айпи.

Маски подсети в IPv6

Понятно, что протокола IPv4 с его 4 миллиардами адресов (точное число: 4 294 967 296 уникальных адресов, но помним про значительные диапазоны зарезервированных) уже не хватает. Поэтому для адресации стали использовать протокол IPv6, который поддерживает уже 128-битные значения (8 чисел в шестнадцатеричной системе счисления). Здесь количество возможных адресов неизмеримо больше, чем у протокола IPv4 (в 1028 раз), что абсолютно точно покроет все потребности человечества даже в не слишком обозримом будущем. Однако, поскольку шестнадцатеричный формат совершенно другой, то и маски подсетей здесь задаются по иным правилам.

Для построения сетей в рамках протокола IPv6 используется бесклассовая адресация, CIDR. Применение CIDR позволяет настраивать подсети значительно более гибко, так как этот метод делает возможным применять больше масок подсетей. В шестнадцатеричном формате каждая позиция может принимать значения от 0 до F (числа 0-9 и буквы A-F как раз дают последовательность из 16 символов). Поэтому, чтобы задать маску, используем F для сетевой части.

Например: ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:0000. Такая маска позволит нам работать с 65536 адресами. А если нам нужно сократить количество адресов наполовину, то используем такой вариант: ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:8000. Примерным соответствием маски для сети класса C (конечно, это не совсем корректно, так как классы в IPv6 отсутствуют, но сравнить с чем-то нужно для наглядности) здесь будет ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ff00. Эта запись позволит выделить 256 IP-адресов в формате IPv6. Почему именно такая запись? Всё просто: свободны два разряда в правой части. В каждом разряде у нас 16 возможных значений, следовательно: 16*16 = 256.

Как узнать адрес сети по IP-адресу и маске подсети

Если вы не знакомы с побитовыми операциями, самое время приступить к освоению этой, в общем-то не самой сложной, части программирования. Итак, давайте для примера попробуем выяснить, к какой сети принадлежит адрес 192.168.1.2 с маской 255.255.254.0. Переведем их в двоичный вид и будем складывать методом поразрядного сложения (побитовое И). Здесь нужно запомнить одно простое правило: единица на выходе получается только в том случае, если в одинаковых разрядах обоих чисел тоже единицы. Если хотя бы в одном из чисел в этом месте ноль, то и на выходе всегда будет ноль. И вот что у нас вышло:

11000000 10101000 00000001 00000010
11111111 11111111 11111110 00000000
_________________________________
11000000 10101000 00000000 00000000

Приводим получившееся число к десятичному виду (задачу по переводу чисел в разные системы счисления вам облегчит этот калькулятор). Вуаля, вот и искомый адрес сети: 192.168.0.0. Как видите, ничего сложного: нужно только немного привыкнуть к двоичному виду чисел и битовым операциям.

Подготовили для вас выгодные тарифы на облачные серверы

Заключение

Итак, мы узнали о структуре IP-адреса, масках подсети в форматах IPv4 и IPv6 и научились изменять их под потребности своей сети. А еще освоили побитовое сложение для нахождения адреса сети по айпи и маске.