Rozdělování sítí - minimalizace s VLSM

Verze z 20. 4. 2020, 10:15

Situace

1. Máme k dispozici zadaný rozsah adres, které tvoří celou naši síť.
   • Rozsah může být zadán IP adresou sítě a maskou.
   • Rozsah může být zadán také adresou konkrétního zařízení z rozsahu a  maskou — pak si musíme adresu sítě spočítat.
2. Chceme síť rozdělit do více podsítí. Máme informaci, kolik zařízení potřebujeme mít v jednotlivých podsítích.
   • Rozdělením na podsítě zmenšíme broadcastové domény a omezíme tak síťový provoz.
   • Důvodem může být také oddělení jednotlivých zařízení z důvodu bezpečnosti.

Cílem je vytvořit několik podsítí, které propojíme pomocí jednoho routeru či více routerů.

• Potřebujeme rozdělit zadaný rozsah IP adres na několik částí a každé podsíti přidělit jednu část rozsahu IP adres.
• Také případným propojovacím sítím mezi routery potřebujeme přidělit rozsahy IP adres.

Princip rozdělení sítě

IP adresu rozdělíme na tři části:

1. Bity, které označují celou naši síť — v adrese jsou zleva a jejich počet označíme S
   • Rozsah IP adres dostáváme od poskytovatele, poskytovatel nám také zadá počet bitů zleva, které nesmíme měnit.
   • S ostatními bity můžeme pracovat dle uvážení.
2. Další bity zleva vyhradíme pro označení podsítě — počet bitů pro podsíť označíme P
   • Není to povinné, ale pokud toho nevyužijeme, pak budou všechna naše zařízení v jedné síti, což pro větší sítě není praktické.
   • Může tedy být P = 0, ale většina firem má síť rozdělenou na podsítě.
3. Zbývající bity IP adresy, budou označovat konkrétní zařízení v podsíti — počet bitů pro zařízení označíme Z.

Naším úkolem tedy je

1. Stanovit počty bitů pro jednotlivé části adresy (síť, podsíť, zařízení).
2. Následně spočítat adresy jednotlivých podsítí a jejich masky.

Co je třeba dodržet?

• Podle kombinace bitů označujících síť a podsíť musí jít vždy určit, do které sítě datagram doručit. Žádná IP adresa nesmí spadat do rozsahů dvou podsítí!!!

• Rozdělení adres vždy musí jít popsat pomocí adresy sítě a masky.

Obecný postup při rozdělování sítí

1. Zjistíme, kolik bitů musíme ponechat pro adresu sítě. Označme jako S.
   • To nám říká maska zadaného rozsahu. Maska udává počet bitů IP adresy zleva, které nesmíme měnit!
     (Změnou bychom se dostali mimo zadaný rozsah.)
   • Rozsah nám zadal ten, kdo nám IP adresy poskytl. Počet bitů sítě tedy nemůžeme ovlivnit — je součástí zadání.
2. Zjistíme, kolik bitů minimálně musíme vyhradit na označení podsítí. Označme jako Pmin.
   • To závisí na počtu podsítí, které chceme vytvořit.
   • Pokud si ponecháme N bitů na označení podsítě, získáme 2^N kombinací a tedy můžeme mít 2^N různých podsítí.
   • Například pokud potřebujeme pět podsítí, nestačí nám dva bity pro označení podsítě, protože 2² = 4 a se dvěma bity tedy nemůžeme označit 5 podsítí. Stačí ale 3 bity, protože 2³ = 8.
3. Zjistíme, kolik bitů minimálně potřebujeme adresování všech zařízení v podsíti. Označme jako Zmin.
   • To zjistíme podle počtu adres, které mají být v podsítích k dispozici.
   • Tak získáme počet bitů zprava, které musí určitě sloužit jako adresa zařízení.
   • Vždy potřebujeme:
     • jednu IP adresu pro každé zařízení v síti
     • IP adresu sítě (ta nelze přiřadit zařízení)
     • IP adresu broadcastovou (ta také nelze přiřadit zařízení)
     • a potřebujeme také IP adresu pro router.
   • Celkem tedy pro N bitů máme k dispozici 2N - 3 adres pro pracovní stanice (počítače).
4. Přidělení volných bitů. Některé bity dosud mohly zůstat volné: V = 32 - S - Pmin - Zmin
   • Pokud nám zůstaly některé bity volné, potom je přidělíme buď k adrese podsítě, nebo k adrese zařízení.
   • To závisí na naší úvaze. Někdy chceme mít k dispozici co nejvíce prostoru pro zařízení, někdy naopak chceme ponechat prostor pro budoucí přidání dalších sítí. Často budeme chtít minimalizovat počet obsazených IP adres a tedy ponechat co nejvíce prostoru pro budoucí sítě.
   • Vždy záleží na zvážení správce sítě, jaký další vývoj sítě předpokládá.
   • Pro nás musí být součástí zadání, jak chceme s adresami dále zacházet.

Varianta D) Co když nám 32 bitů nestačí?

• Předpokládejme nyní, že z výpočtu nám vyšlo, že celkový počet potřebných bitů je větší než 32:

S + P + A > 32

• I v tomto případě někdy můžeme síť rozdělit.
• Pokud jsou některé podsítě menší než jiné, můžeme využít toho, že menší podsítě mohou mít menší rozsah adres než jiné.
• Tomuto přístupu se říká VLSM (Variable Length Subnet Mask) a podporuje ho většina dnešních routerů.

Varianta D) Co když potřebujeme šetřit IP adresy

• Dalším důvodem pro využití VLSM je situace, kdy potřebujeme minimalizovat množství využitých IP adres. Například pokud používáme veřejné IP adresy.
• Za přidělení veřejných IP adres verze 4 se platí (a jejich získání nemusí být snadné vzhledem k vyčerpání dostupných rozsahu), proto v případě využití veřejných adres skoro vždy šetříme.

Postup — podsítě mohou mít různé masky (VLSM)

1. Zjistíme, kolik bitů je vyhrazeno pro adresu sítě.
   • To nám říká maska zadaného rozsahu.
   • Maska udává počet bitů IP adresy zleva, které nesmíme měnit!
     (Změnou bychom se dostali mimo zadaný rozsah.)
2. Seřadíme podsítě od největší po nejmenší.
   • Adresy přiřazujeme nejprve největším sítím, čímž využijeme nejlépe adresní prostor.
3. Pro každou podsíť potom postupně:
   1. Zjistíme, kolik bitů potřebujeme k adresování všech zařízení v podsíti.
      • Počet zařízení musíme mít zadaný.
      • Musíme také počítat s adresou sítě a adresou broadcastovou.
      • Hledáme tedy nejmenší mocninu dvou, která je větší než počet zařízení + 2.

Příklad D.1

Zadání

• síť: 181.156.48.0/20
• podsítě: potřebujeme podsítě pro: 30, 15 a 14 zařízení.

Řešení

• Pro očíslování 30 zařízení potřebujeme vyhradit 5 bitů.
• Pro očíslování 15 zařízení potřebujeme vyhradit také 5 bitů (potřebujeme 15 adres zařízení, adresu sítě (samé 0) a broadcastovou adresu (samé 1))
• K očíslování 14 zařízení stačí 4 bity (2⁴ - 2 různých adres zařízení).
• Adresy podsítí budou:
  • 181.156.48.0/27
  • 181.156.48.32/27
  • 181.156.48.64/28

Další úkoly k řešení

Ú-D1) Rozdělte na podsítě:

   Rozsah: 192.168.252.0/23
   a) Určete adresu sítě a adresu broadcastovou!
   b) Vytvořte 3 podsítě:
       126 zařízení
       61 zařízení
       62 zařízení

Ú-D2) Rozdělte na podsítě

   Máme rozsah: 128.74.100.0/22
   5 podsítí:
       127, 142, 101, 78, 125 pracovních stanic

Ú-D3) Využijte co nejmenší počet adres:

   Rozsah: 137.152.160.0/19
   Podsítě:
       63, 62, 64, 125, 254 počítačů

Ú-D4) Rozdělte síť, do které patří počítač s IP adresou 98.254.197.231/18 na sítě pro alespoň:

1. 134 zařízení
2. 72 zařízení
3. 63 zařízení
4. 10 zařízení

• Minimalizujte počet obsazených IP adres, ponechte co nejvíce prostoru pro další podsítě! (Použijte VLSM.)
• U každé podsítě uveďte: adresu a masku sítě, broadcastovou adresu, rozsah adres pro zařízení.
• Router bude mít vždy poslední adresu z rozsahu.
• Realizujte v PT podle schématu:

Ú-D5) Rozdělte síť, do které patří počítač s IP adresou 85.189.74.254/20 na sítě pro alespoň:

1. 75 zařízení
2. 31 zařízení
3. 8 zařízení
4. 4 zařízení

• Minimalizujte počet obsazených IP adres, ponechte co nejvíce prostoru pro další podsítě! (Použijte VLSM.)
• U každé podsítě uveďte: adresu a masku sítě, broadcastovou adresu, rozsah adres pro zařízení.
• Router bude mít vždy poslední adresu z rozsahu.