Cách Tính Toán Mạng Con Với IPv4 Với địa Chỉ IP Mạng Và Mặt Nạ

Địa chỉ IP là số nhận dạng lôgic của máy tính trên mạng hoặc của mạng hoặc mạng con. Địa chỉ IPv4 là 32 bit ở định dạng thập phân chấm chấm, không nên nhầm lẫn với địa chỉ MAC được biểu thị bằng ký hiệu thập lục phân được phân tách bằng dấu hai chấm hoặc dấu gạch nối. Địa chỉ IP có thể thay đổi động, cả ở cấp địa chỉ IP công cộng và riêng tư, mặc dù cũng có thể là trường hợp nó được sửa. Subnetting là kỹ thuật chia một mạng lớn thành các mạng nhỏ hơn (mạng con), để tính toán mặt nạ mạng con nào chúng ta sẽ cần sử dụng trong mạng mới, chúng ta sẽ phải tính toán các thông số khác nhau. Hôm nay, trong bài viết này, chúng tôi sẽ chỉ cho bạn cách chúng tôi có thể thực hiện mạng con một cách dễ dàng và nhanh chóng, cả “thủ công” và cũng như sử dụng máy tính IP sẽ giúp cuộc sống của chúng ta dễ dàng hơn.

Mạng con là gì, các loại và các lớp địa chỉ

Subnetting bao gồm việc chia một mạng lớn thành nhiều mạng con nhỏ hơn, điều này phải được thực hiện cẩn thận và có kế hoạch để không lãng phí địa chỉ IPv4. Nói chung, mạng con được thực hiện cục bộ, sử dụng dải địa chỉ IP riêng mà chúng tôi có sẵn để sử dụng mà không có giới hạn, tuy nhiên, mạng con cũng có thể được thực hiện cho địa chỉ IP công cộng, miễn là bạn làm việc hoặc có nhà điều hành riêng và phạm vi của riêng bạn địa chỉ IP công cộng để sử dụng. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ làm việc cụ thể với địa chỉ IP riêng trong tất cả các ví dụ.

Có nhiều lý do để muốn chia một mạng lớn thành nhiều mạng nhỏ hơn, chẳng hạn như:

• Mở rộng hoặc giảm phạm vi địa chỉ IP trên mạng cục bộ . Nếu chúng ta có một mạng rất lớn, chúng ta có thể muốn giảm số lượng địa chỉ IP có sẵn, để quản lý chúng dễ dàng hơn.
• Tối ưu hóa mạng : một mạng rất lớn có thể có nhiều lưu lượng phát sóng, điều này làm cho mạng chậm hơn nhiều.
• Cải thiện tổ chức của toàn bộ mạng : chúng ta có thể chia một mạng rất lớn thành các mạng con nhỏ hơn, để sử dụng mỗi mạng con cho một đối tượng cụ thể. Ví dụ: chúng tôi có thể tạo một mạng con cho quản lý, quản trị, nhóm bán hàng, một mạng con cho khách, v.v.
• An ninh và kiểm soát giao thông tốt hơn : bằng cách chia thành các mạng con nhỏ, chúng ta có thể phân đoạn mạng của mình thành các VLAN (mức 2) và sử dụng địa chỉ IP khác nhau (mức 3) để cho phép hoặc từ chối lưu lượng giữa các máy tính khác nhau. Nhờ subnetting hoặc subnetting, người quản trị mạng có thể dễ dàng quản lý tất cả lưu lượng đến và đi.

Khi chúng ta đã biết subnetting là gì và tất cả các ưu điểm của nó, chúng ta sẽ nói về các loại địa chỉ IPv4 khác nhau đang tồn tại.

Các loại địa chỉ IPv4

Trong mạng IPv4 có tổng cộng ba loại địa chỉ IP, mỗi loại địa chỉ IP được định hướng cho một nhiệm vụ nhất định, các địa chỉ IP này là:

• Địa chỉ mạng : là địa chỉ IP mà mạng hoặc mạng con tham chiếu đến. Để tính toán địa chỉ mạng, cần thực hiện thao tác AND giữa một địa chỉ IP được định hướng cho các máy chủ (máy tính, máy chủ) và mặt nạ mạng con được cấu hình. Địa chỉ mạng là địa chỉ mà các bộ định tuyến của bạn đưa vào bảng định tuyến của chúng, để biết cách đi đến một đích nhất định và biết đâu là nguồn gốc của một gói tin nhất định.
• Địa chỉ máy chủ : đây là các địa chỉ IP được gán cho các máy tính cuối trong mạng. Máy tính, máy in hoặc điện thoại thông minh sẽ có địa chỉ IP máy chủ.
• Địa chỉ phát sóng : nó là một địa chỉ đặc biệt, nó được sử dụng để gửi dữ liệu đến tất cả các máy chủ trong một mạng. Địa chỉ quảng bá trong mạng con luôn là địa chỉ IP cuối cùng. Ngoài ra còn có một địa chỉ quảng bá đặc biệt khi chúng tôi chưa lấy được địa chỉ IP từ máy chủ DHCP hoặc từ quản trị viên mạng theo cách thủ công, địa chỉ đặc biệt này là 255.255.255.255.

Hầu hết chúng ta trong nhà đều có bộ định tuyến có địa chỉ IP 192.168.1.1 và các máy tính kết nối mạng thường có địa chỉ từ 192.168.1.2 đến 192.168.1.254. Mặt nạ mạng con 255.255.255.0 đang được sử dụng trên tất cả các máy chủ này. Tất cả các địa chỉ IP này đều là địa chỉ máy chủ lưu trữ, địa chỉ mạng có thể được tính toán bằng cách thực hiện thao tác (192.168.1.1 VÀ 255.255.255.0), kết quả là 192.168.1.0, do đó, địa chỉ mạng là 192.168.1.0. Đối với địa chỉ quảng bá, nó là địa chỉ cuối cùng trên mạng, do đó, trong trường hợp này, địa chỉ quảng bá là 192.168.1.255.

Mặt nạ mạng con đóng một vai trò cơ bản khi phân mạng con, vì nó sẽ cho chúng ta biết bit nào thuộc phần mạng và bit nào thuộc phần máy chủ. Mặt nạ mạng con xác định địa chỉ IP mạng, dải địa chỉ IP cho máy chủ và cả địa chỉ IP quảng bá. Mặt nạ mạng con có thể được thể hiện dưới dạng nhị phân, ở dạng thập phân có dấu chấm dưới dạng địa chỉ IP và cũng có thể ở dạng ký hiệu CIDR. Ký hiệu CIDR về cơ bản là số 1 mà chúng ta có từ trái sang phải trong mặt nạ mạng con trong ký hiệu nhị phân. Trong bảng sau, bạn có thể thấy tất cả các mặt nạ mạng con ở dạng nhị phân, thập phân và ký hiệu CIDR, ngoài ra, bạn cũng có thể thấy số lượng máy chủ tối đa tùy thuộc vào mặt nạ mạng con.

Có một số địa chỉ IPv4 nhất định không thể được gán cho các máy chủ, chẳng hạn như địa chỉ IP mạng hoặc địa chỉ IP quảng bá, hệ điều hành sẽ trực tiếp đưa ra lỗi cho chúng tôi. Chúng tôi cũng tìm thấy IPv4 có thể được chỉ định cho các máy chủ nhưng với các hạn chế về sự tương tác của các máy chủ nói trên trong mạng.

Các lớp địa chỉ IPv4

Trong việc định địa chỉ với IPv4, có nhiều loại mạng khác nhau, chúng được tạo ra với mục đích tạo ra các mạng có kích thước lớn, trung bình và nhỏ. Hiện tại, tất cả các bộ định tuyến Internet đều sử dụng giao thức định tuyến động cổng nội bộ (IGP) và cả các giao thức EGP không có lớp, do đó, chúng tôi sẽ sử dụng VLSM (Mặt nạ mạng con có kích thước thay đổi) để tiết kiệm nhiều địa chỉ IP và không lãng phí chúng.

Có các địa chỉ lớp A, B, C được sử dụng nhiều nhất, chúng ta cũng có các lớp E là địa chỉ Multicast và lớp E dùng để thử nghiệm hoặc kiểm tra. Trong bảng sau, bạn có thể xem tóm tắt về các lớp khác nhau mà chúng tôi có:

Như bạn có thể thấy, ở cả địa chỉ lớp A, B và C, chúng ta có một dải địa chỉ IP riêng mà chúng ta có thể sử dụng trong nhà hoặc doanh nghiệp của mình mà không gặp vấn đề gì, nhưng luôn luôn cục bộ. Địa chỉ IP riêng tư này không thể định tuyến qua Internet. Ngoài ra còn có các địa chỉ IP dành riêng khác, chẳng hạn như 0.0.0.0 để chỉ ra rằng đó là một tuyến đường mặc định, địa chỉ IP lặp lại là 127.0.0.0/8 hoặc địa chỉ IP APIPA nằm trong dải 169.254.0.0/16.

Khi tính toán mạng con, chúng ta phải xem xét những gì chúng ta muốn tính toán: bao nhiêu mạng con có thể phù hợp trong một mạng lớn hơn? Tính toán mạng con dựa trên số lượng máy chủ tối đa để giới thiệu trong một mạng?

Tính số mạng con tối đa trong một mạng lớn hơn

Trong ví dụ này, chúng ta sẽ tính toán có bao nhiêu mạng con có thể phù hợp với một mạng lớn hơn. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta muốn đặt tổng cộng 40 mạng trong mạng 192.168.1.0/24 , các máy chủ lưu trữ khác nhau nên sử dụng mặt nạ mạng con nào? Chúng tôi có dải IP nào cho các máy chủ lưu trữ? Địa chỉ IP mạng và địa chỉ IP quảng bá sẽ là gì? Điều đầu tiên chúng ta phải biết là, để làm được bài tập này, nhất thiết phải dự trữ tổng cộng 2 bit cho các máy chủ, do đó, trong mạng lớp A với / 8 mặt nạ, chúng ta sẽ có tổng cộng 22 bit. có sẵn, trong mạng lớp B với mặt nạ / 16, chúng ta sẽ có tổng cộng 14 bit, và trong mạng lớp C với mặt nạ / 24, chúng ta sẽ có tổng cộng 6 bit.

Các bước thực hiện phép tính như sau:

1. Chuyển 40 mạng sang nhị phân: Điều đầu tiên chúng ta phải làm là chuyển 40 thành nhị phân, là 101000, điều này có nghĩa là chúng ta có tổng cộng 6 bit để sau này tính toán mặt nạ mạng con cuối cùng.
2. Mặt nạ mạng con mặc định là / 24 hoặc 255.255.255.0, nếu chúng ta thay đổi mặt nạ này thành nhị phân, chúng ta có: 11111111.11111111.11111111.00000000.
3. Chúng tôi dự trữ 6 bit được tính toán (40 mạng) từ trái sang phải, bắt đầu bằng số 0 đầu tiên xuất hiện, do đó, chúng tôi sẽ làm việc trên octet thứ tư.
4. Mặt nạ mạng con mới sẽ như sau: 11111111.11111111.11111111.11111100; do đó, chúng tôi đang xử lý mặt nạ mạng con / 30 hoặc 255.255.255.252. Nếu phần cuối cùng của mặt nạ (11111100) được chuyển đổi thành số thập phân, nó cho chúng ta số 252.

Với thông tin này, để tính toán các mạng con khác nhau mà chúng ta có thể tạo trong mạng 192.168.1.0/24, chúng ta phải thực hiện 2 nâng lên số không của mặt nạ mạng con mà chúng ta đã tính toán, nếu chúng ta nhìn, chúng ta có kết quả cuối cùng một phần của mặt nạ là «11111100», chúng ta có hai số không, do đó, 2 ^ 2 bằng 4. 4 này là gia số mà chúng ta phải sử dụng để tính toán các địa chỉ mạng khác nhau của các mạng con khác nhau.

Phạm vi địa chỉ IP của các mạng con được tính toán sẽ như sau, về mặt logic trong tất cả chúng, mặt nạ mạng con / 30 hoặc 255.255.255.252 mà chúng ta đã tính toán sẽ được sử dụng.

• 192.168.1.0 - 192.168.1.3; địa chỉ IP đầu tiên là địa chỉ mạng và địa chỉ IP cuối cùng là địa chỉ quảng bá. Các địa chỉ 192.168.1.1 và 192.168.1.2 “ở giữa” đang đối mặt với các máy chủ.
• 192.168.1.4 - 192.168.1.7
• 192.168.1.8 - 192.168.1.11
• 192.168.1.12 - 192.168.1.15
• ....
• 192.168.1. 252 - 192.168.1.255

Địa chỉ mạng cuối cùng, trong octet cuối cùng của nó, luôn tương ứng với mặt nạ mạng con được tính trong ví dụ này (255.255.255. 252 )

Tính toán mạng con dựa trên số lượng máy chủ tối đa trên mỗi mạng con

Trong ví dụ này, chúng ta sẽ tính toán có bao nhiêu máy chủ có thể phù hợp với một mạng con nằm trong một mạng lớn hơn. Trong mạng 192.168.1.0/24, có tổng cộng 254 máy chủ có thể phù hợp như chúng ta đã thấy trước đây, mặc dù có 256 địa chỉ, địa chỉ đầu tiên là địa chỉ mạng và địa chỉ cuối cùng là địa chỉ quảng bá, do đó, chúng không thể được sử dụng cho các máy chủ. .

Giả sử chúng ta muốn đặt tổng cộng 40 máy chủ trong một mạng con, dựa trên mạng hàng đầu 192.168.1.0/24 , các máy chủ lưu trữ khác nhau nên sử dụng mặt nạ mạng con nào? Chúng tôi có dải IP nào cho các máy chủ lưu trữ? Địa chỉ IP mạng và địa chỉ IP quảng bá sẽ là gì? Điều đầu tiên chúng ta nên biết là, để thực hiện bài tập này, sẽ luôn có địa chỉ IP "dư thừa" của các máy chủ, trong trường hợp này, không chỉ có 40 máy chủ trong mỗi mạng con mà còn có tổng số (2 ^ 8) -2.

Các bước để thực hiện phép tính rất giống với bước trước, nhưng với thay đổi rất quan trọng trong bước số ba .

1. Chuyển 40 host sang nhị phân: Điều đầu tiên chúng ta phải làm là chuyển 40 sang nhị phân, là 101000, điều này có nghĩa là chúng ta có tổng cộng 6 bit để sau này tính toán mặt nạ mạng con cuối cùng.
2. Mặt nạ mạng con mặc định là / 24 hoặc 255.255.255.0, nếu chúng ta thay đổi mặt nạ này thành nhị phân, chúng ta có: 11111111.11111111.11111111.00000000.
3. Chúng tôi dự trữ 6 bit được tính toán (40 máy chủ) từ phải sang trái bằng cách đặt các số không và chúng tôi sẽ điền nó bằng 1 ở tất cả các cách sang trái.
4. Mặt nạ mạng con mới sẽ như sau: 11111111.11111111.11111111. 11000000 ; do đó, chúng tôi đang xử lý mặt nạ mạng con / 26 (chúng tôi có tổng cộng 26 mặt nạ) hoặc 255.255.255.192. Nếu phần cuối cùng của mặt nạ (11000000) được chuyển đổi thành số thập phân, nó sẽ cho chúng ta số 192.

Với thông tin này, để tính toán các mạng con khác nhau mà chúng ta có thể tạo trong mạng 192.168.1.0/24, chúng ta phải thực hiện 2 nâng lên số không của mặt nạ mạng con mà chúng ta đã tính toán, nếu chúng ta nhìn, chúng ta có kết quả cuối cùng một phần của mặt nạ là «11000000», chúng ta có sáu số không, do đó, 2 ^ 6 bằng 64. 64 này là gia số mà chúng ta phải sử dụng để tính toán các địa chỉ mạng khác nhau của các mạng con khác nhau.

Phạm vi địa chỉ IP của các mạng con được tính toán sẽ như sau, về mặt logic trong tất cả chúng, mặt nạ mạng con / 26 hoặc 255.255.255.192 mà chúng ta đã tính toán sẽ được sử dụng.

• 192.168.1.0 - 192.168.1.63; địa chỉ IP đầu tiên là địa chỉ mạng và địa chỉ IP cuối cùng là địa chỉ quảng bá. Các địa chỉ IP “ở giữa” đối diện với các máy chủ.
• 192.168.1.64 - 192.168.1.127
• 192.168.1.128 - 192.168.1.191
• 192.168.1.192 - 192.168.1.255

Nếu chúng ta muốn đặt 40 máy chủ cho mỗi mạng, chúng ta chỉ có thể tạo tổng cộng bốn mạng con trong mạng 192.168.1.0/24 như chúng ta đã thấy.

Chúng tôi hy vọng rằng hướng dẫn này sẽ giúp bạn tính toán các mạng con của mình dựa trên số lượng mạng và số lượng máy chủ mà chúng tôi muốn đặt trong một mạng con.