Как узнать маску подсети

Введение

Глобальная сеть интернет, как и основная часть современных вычислительных сетей меньшего размера, реализована на основе стека TCP/IP. В качестве уникального идентификатора узла (в пределах одной сети), используется IP адрес. С этим вы наверняка знакомы — ведь ваш компьютер, а если быть точным сетевой интерфейс, тоже имеет уникальный ip адрес. Его вы указывали при настройке подключения. С его помощью ваш компьютер идентифицируется в сети, и получает возможность взаимодействовать с другими узлами. Точно также, как и любой другой компьютер или сетевое устройство.

Какую роль в протоколе ip играет маска подсети? Она указывает, какая часть ip адреса назначена для идентификации конкретного сетевого устройства, а какая для адресации сети, в которой он находится.

Тут нужно сделать небольшое отступление. В настоящее время в основе сетей используется протокол ip 4-ой версии. И постепенно идет переход на использование версии IPv6. В обоих случаях, все сети разделяются на большие и маленькие сегменты. Делается это для упрощения их администрирования, с точки зрения масштабирования и безопасности. В таком случае, некоторые ip адреса будут использоваться не для идентификации сетевого узла, а для обозначения (адресации) сети (подсети), к которой он относится. В этом случае и используется ip маска подсети.

Немного о сетевой адресации

В настоящее время все существующие сети разделены на три класса: A, B и C. И имеют следующие характеристики

Сети класса A:

• Диапазон значений первого октета 1-126
• Допустимые адреса сетей 1.0.0.0 — 126.0.0.0
• Количество сетей в классе 2^7-2
• Количество узлов в сети 2^24-2

Сети класса B:

• Диапазон значений первого октета 128-191
• Допустимые адреса сетей 128.0.0.0 — 191.225.0.0
• Количество сетей в классе 2^14
• Количество узлов в сети 2^16-2

Сети класса C:

• Диапазон значений первого октета 192-223
• Допустимые адреса сетей 192.0.0.0 — 223.225.225.0
• Количество сетей в классе 2^21
• Количество узлов в сети 2^8-2

На картинке ниже представлены ip адреса, каждый из которых относится к своему типу классовой сети. В скобках указаны количества байт, которые отведены для обозначения адреса сети и узла соответственно.

В том случае, если отсутствует разбиение на подсети, для каждого класса используется стандартная маска:

Класс A — 255.0.0.0
Класс B — 255.255.0.0
Класс C — 255.255.255.0

Частные и зарегистрированные адреса

Как вы уже поняли, каждое устройство в сети интернет, должно иметь свой уникальный адрес. Но в таком случае количество доступных адресов быстро бы закончилось. Отчасти эта проблема была решена введение зарезервированных адресов. Их разрешили использовать для частных сетей, которые не публиковались бы в глобальной сети.

Частные сети:

Класс A — 10.0.0.0
Класс B — 172.16.0.0 по 172.31.0.0
Класс С — 192.168.0.0 по 192.168.255.0

Зарезервированные адреса из этих диапазонов можно использовать при построении домашней сети, или сети предприятия. И все будет нормально работать.

У вас может возникнуть логичный вопрос — а как в таком случае подключаться к Интернет? Здесь ситуация разрешается с использованием одного или нескольких публичных ip адреса, которые выдает провайдер при подключении к сети. И все компьютеры частной сети используют его при подключении к Интернет. Это реализуется благодаря технологии NAT (трансляция сетевых адресов).

Подсети

Последней темой, которую мы хотели разобрать перед тем, как перейдем к практическим примерам, является разделение сетей на подсети. Как мы уже упомянули выше, делается это с расчетом на масштабируемость, удобство администрирования и обеспечения безопасности.

Любую сеть, как классовую так и сеть меньшего размера (к примеру сеть 192.168.1.1 из диапазона частных адресом), можно разделить на несколько сетей. При этом, каждая из получившихся сетей должна будет иметь свой адрес. Если бы этого не было, то маршрутизаторы не смогли бы отправлять трафик в эту сеть, ведь они просто напросто бы не знали по какому адресу ее найти.

Логично предположить, что подсеть ip адресов будет брать за основу адрес, который лежит в диапазоне основной сети. Возьмем для примера нашу сеть 192.168.1.1 — и разделим ее на две подсети. В итоге мы получим две самостоятельные сети с такими адресами:

192.168.1.1
192.168.1.128

Соответственно, чтобы отправить трафик в каждую из них, нужно настроить маршрутизацию на соответствующий адрес.

Формирование подсетей

С помощью подсетей одну сеть можно разделить на несколько. В приведенном ниже примере администратор сети создает две подсети, чтобы изолировать группу серверов от остальных устройств в целях безопасности.

В этом примере сеть компании имеет адрес 192.168.1.0. Первые три октета адреса (192.168.1) представляют собой адрес сети, а оставшийся октет — адрес хоста, что позволяет использовать в сети максимум 2⁸ — 2 = 254 хостов.

Чтобы разделить сеть 192.168.1.0 на две отдельные подсети, нужно «позаимствовать» один бит из адреса хоста. В этом случае маска подсети станет 25-битной (255.255.255.128 или /25). «Одолженный» бит адреса хоста может быть либо нулем, либо единицей, что дает нам две подсети: 192.168.1.0/25 и 192.168.1.128/25.

Четыре подсети

В предыдущем примере было показано использование 25-битной маски подсети для разделения 24-битного адреса на две подсети. Аналогичным образом для разделения 24-битного адреса на четыре подсети потребуется «одолжить» два бита идентификатора хоста, чтобы получить четыре возможные комбинации (00, 01, 10 и 11). Маска подсети состоит из 26 бит (11111111.11111111.11111111.11000000), то есть 255.255.255.192.

Каждая подсеть содержит 6 битов адреса хоста, что в сумме дает 2⁶ — 2 = 62 хоста для каждой подсети (адрес хоста из всех нулей — это сама подсеть, а из всех единиц — широковещательный адрес для подсети).

Что такое маска подсети

Маска подсети (network mask, subnet mask) — это битовая маска (bitmask), которая используется для определения к какой подсети принадлежит определенный ИП адрес. Она не отправляется в заголовках IP-пакетов, т.е. не является ее частью, поэтому по айпи узнать ее просто никак нельзя.

Как и IP-адрес в IPv4 имеет размер в 32-бита. В двоичном формате, ноли и единицы не должны в ней чередоваться, так вначале всегда идут единички, а уже потом ноли.

 Может быть таким: 255.255.224.000 - 11111111.11111111.11100000.00000000 Но не может быть таким: 255.255.227.000 - 11111111.11111111.11100011.00000000

Чаще всего пишется префиксом, например, 192.168.11.4/19. Посчитать префикс довольно легко, например, у 255.255.224.000, префикс будет — 19. Посчитайте просто все первые единички в двоичном формате.

Также, можно посчитать и в обратную сторону. Напишите столько единичек и сколько нужно, например, 15, потом допишите 17 нолей, чтобы получилось 32 и переведите это в десятичный формат, получится: 255.254.000.000. Не забывайте, после каждой 8 цифры ставить точку.

Интересно! Как и протокол IPv4 маска сети состоит тоже из 32 бит. И для запоминания, протокол IPv6 состоит из 128 бит.

Сам префикс означает вот что, например, возьмем префикс 20, это означает, что из 32 бит, 20 будут хранить информацию о самой сети, а 12 уже информацию о хосте. Посчитаем сколько это возможных IP адресов. 220 — 2 = 4 094. Убираем два адреса, т.к. они всегда зарезервированы под свои цели.

Таблица масок подсетей

Маска позволяет выделить целое множество сетей класса С, как и сетевых адресов других типов. В предыдущем примере была показана маска для стандартной сети класса С. Однако если сбросить крайнюю единицу на ноль, тогда получим следующую запись 255.255.254.0 или /23. При такой маске можем получить 2 сети класса С, так как сброшенная единица может быть восстановлена. Запись с 17-ю единицами позволит адресовать сразу 128 сетей класса С.

С целью облегчения понимания бесклассовой адресации (CIDR) создаются целые таблицы соответствия префиксов, масок, количества подключаемых хостов и классов сетей. Сетевому администратору нет нужды рассчитывать маски, число сетей и хостов самостоятельно. Достаточно только заглянуть в список соответствия, чтобы ответить на вопрос какую маску выбрать при необходимости подключить конкретное число рабочих станций.

Так, если администратору надо подключить 30 рабочих станций, тогда маска сети должна завершаться 5-ю нулями. Действительно, для нумерации узлов достаточно 5 нулей, так как 2 в степени 5 равно 32.

При этом узел с пятью нулями отвечает за номер сети, а узел с 5-ю единицами является широковещательным. Соответственно три старшие бита должны заполняться единицами, как и три предшествующих байта, поэтому маска должна принять вид:

1111111.11111111.11111111.11100000 или 255.255.255.224.

Вместо вычислений администратор может воспользоваться данными из таблиц соответствий.

Как узнать маску подсети

Маску подсети по ip-адресу однозначно определить нельзя. Однако информация о маске хранится на маршрутизаторах, в операционных системах. В Windows определить ее можно несколькими способами. Много информации о сетевой конфигурации компьютера можно извлечь через командную строку.

Если в терминале текстовой строки выполнить команду ipconfig, то сетевая утилита выведет всю информацию о сетевой конфигурации, включая и маску подсети, к которой принадлежит данный ПК.

Узнать маску можно и в графическом режиме. Windows предоставляет для этого специальные инструменты. Для этого нужно пройти в центр управления сетями

и отыскать там адаптер, через который осуществляется соединение с внешней сетью.

Далее понадобится вызвать его сведения о состоянии,

где достаточно открыть окошко сведений о подключении.

В открывшемся списке легко обнаружить пункт маски подсети IPv4.

Метод 1 из 4: Windows

Метод 2 из 4: macOS

Метод 3 из 4: Linux

Метод 4 из 4: Настройка телевизора или другого устройства

Расчет маски подсети

Сетевой адрес составлен из двух частей — адреса сети и хоста. До появления масок специалисты применяли методы классового разделения сетей. Но число хостов в сети стало очень велико, а число выделяемых для них адресов сетей оказалось сильно ограниченным. Поэтому понадобилась дополнительная идея, которая была воплощена в маске. Она позволила в разных классах сетей выделить множество подсетей с разным количеством хостов.

Администратор сети, получив в распоряжение некий сетевой адрес, имеет возможность разделить его на ряд подсетей (а может использовать и без разделения). Зачем делить полученный адрес? В разных сетях нужно подключать различное число компьютеров — где-то надо подключить только 10 хостов, а где-то более 30.

Будет гораздо удобнее, если эти «количества» будут подключены в разных подсетях с общением через маршрутизатор.

Например, определим маску для сети класса С. Из соглашения известно, что под адрес сетей такого класса отводят первый, второй и третий байты 32-разрядного числа. Четвертый остается для распределения хостов. Тогда запись маски в точечно-двоичной нотации выглядит так:

11111111.11111111.11111111.00000000

Как видим, первые 24 бита установлены, а последние 8 сброшены. Таким образом, маска в десятичном формате получит такой вид: 255.255.255.0. Идентичной записью станет следующая /24 — префиксная.

IP и маска

Начнем, наверное, с самого начала, а именно с разбора IP 4-ой версии. IPv4 – применяется повсеместно почти во всех сетевых устройствах. Данный параметр нужен для адресации пакетов, а также для обозначения сетевого устройства. Всё аналогично, как на почте – без адреса почтальон не будет знать, куда отправлять информацию.

IPv4 состоит из 32 бита – например, 192.168.28.32. Каждая цифра кодируется в 8 битах и поэтому имеет максимальное число вариантов – 255. В итоге у нас получается диапазон от 0.0.0.0 до 255.255.255.255. Помимо IPv4, есть также и IPv6, который имеет бОльшую длину адреса – 128 бит.

Один бит может принимать вид нуля и единицы – именно эту информацию может понимать компьютер, современный смартфон, телевизор и другие устройства. А так как у нас этих битов 32, то суммарное количество адресов IPv4, которые могут существовать: 2³² = 4 294 967 296.

ПРИМЕЧАНИЕ! Достаточно много «АйПи» зарезервированы под какие-то нужды. К таким адресам относят: 255.255.255.255, 0.0.0.0, 0.0.0.1 и т.д.

Итак, у нас есть 4 байтовый или 32 битовый адрес. Чаще всего один кусок адреса называют именно байтом, или так называемыми «октетом». Октет – это 1 байт адреса IPv4. Для удобства представления разделяются точками – так проще воспринимается информация.

Дома в домашних роутерах чаще всего используют 255.255.255.0 или 24я маска. Также часто используют:

• 29 – 255.255.255.248
• 30 – 255.255.255.252
• 27 – 255.255.255.224
• 26 – 255.255.255.192
• 32 – 255.255.255.255 (имеет только один узел)
• 23 – 255.255.254.0

Как определить маску подсети? Тут все зависит от потребности сети, а также от количества подсетей. Для шпаргалки можете сохранить верхнюю таблицу. Маску определяет системный администратор или инженер.

Как узнать маску по префиксу

Для краткости маску можно записывать в виде префикса, который означает количество бит порции сети. Эта система обозначения принята с приходом бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Inter-Doma-in Routing, или CIDR, «сайдр»). Она избавляет от классов, а для идентификации сети может использоваться разное число битов IP. Узнать маску подсети в десятичном и двоичном виде по префиксу проще всего по таблице.

Как рассчитать маску по префиксу CIDR

Привести маску из префикса в десятичный вид просто. Известно, что маска подсети имеет 32 бита, при этом единицы в начале, а нули в конце. Следовательно, нужно:

Последним действием получаем маску в десятичном виде.

Как привести маску подсети из десятичного вида в короткий префикс

Написание маски сети в виде префикса экономит время и место в тексте. Кроме того, это стандартизированное международное отображение и сейчас используется чаще, чем десятичное. Для этого требуется:

Таким образом можно рассчитать префикс CIDR.

Как определить маску подсети с помощью адреса сети и маски сети

Подобное задание часто всплывает на собеседованиях и тестовых заданиях. И также навык пригодится при реорганизации сети предприятия или делении крупной сетки на более мелкие подсети.

Для наглядности стоит вернуться к примеру, который разбирается с первого абзаца.

С помощью адреса 192.168.0.199 и маски сети 255.255.255.0 уже вычислен адрес самой сети, который имеет вид 192.168.0.0. Здесь для использования присутствует 256 адресов. Из них 2 адреса автоматически резервируются:

• …255 — broadcast;
• …0 — адрес сети и не может быть использован.

Остаётся для раздачи хостам всего 254 адреса. Стоит отметить, что в многоранговых сетях еще один адрес резервируется для роутинга, это может быть …1 (или любой другой).

Разбирая все по порядку, приведём этот пример в общий вид, применяемый к любой сети.

Число допустимых узлов всегда ограничено. Если перевести маску сети в двоичный вид, то, как уже известно, единицы указывают на адрес подсети, нули — на адрес компьютера.

Бит может возвращать только два значения, два бита — четыре, три бита — восемь и так далее. Выходит, что n-бит возвращают 2^n значения. Исходя из всего, что сказано выше, получается вывод: число хостов (N) в сети вычисляется формулой N = (2^r)—2, в которой r-количество нулей в двоичном виде маски.

Возвращаясь к нашему примеру, производим расчёт:

Получаются те же 254 адреса для раздачи интерфейсам хостов в сети.

Предположим, что предприятию требуется создать подразделение и собрать 20 рабочих компьютеров в подсеть. Рассчитать маску подсети можно следующим образом.

Берём 20 IP и прибавляем к ним 2 адреса, которые будут зарезервированы. Всего требуется 22, самая близкая степень 2 — это 32. В двоичном виде 10 0000. Поскольку сеть, в которой проводится деление, относится к классу С, то маска подсети будет иметь вид:

Максимально в полученной подсети раздать интерфейсам хостов можно 30 адресов.

Как рассчитать маску подсети. Побитный сдвиг

Разбираемся дальше. Маска подсети помогает разбивать крупные сети на более мелкие. Первым делом предопределяется, на какое количество подсетей нужно разбить сеть и сколько максимально хостов в них должно быть.

Предположим, требуется разбить сеть 192.1.1.0 на 6 подсетей, в самой большой планируется разместить максимум 20 узлов. Исходя из этого, производится расчёт.

Алгоритм:

1. Определить класс разбиваемой сети. Для примера предложена сеть класса С, маска, используемая по умолчанию 255.255.255.0 или /24.
2. Выяснить, какое количество бит требуется для шести подсетей. Для этого число сетей округляется до ближайшей степени двойки, это 8. Получается, что требуется 3 бита, так как 8 = 2^3.
3. Представить маску по умолчанию в двоичный вид для наглядности:
   
4. Для создания 6 подсетей требуется забрать 3 бита из октета адреса хоста. К 24 битам адреса сети прибавляется еще 3. В итоге 24+3 = 27.
   
5. Остаётся перевести маску в десятичный вид. Последний октет 11100000 — это 224. Получается, маска имеет вид

Либо, обращаясь к CIDR, посчитать количество битов по единицам — 27, и посмотреть значение префикса.

1. Пользуясь тремя битами и с помощью маски разбиваем подсети. В последнем октете проставляем единицы. Для наглядности это можно сделать в двоичном виде:

Посчитать адреса подсетей можно и без двоичного представления, здесь сделано для наглядного отображения того, почему получаются именно эти адреса, а не другие.

Таким образом можно создать 8 подсетей, но в задании требуется только 6, поэтому остановимся на них.

Времена, когда подобные расчёты проводились вручную, далеко позади. Информация о том, как узнать маску подсети, преподаётся в ВУЗах и на различных курсах. Как правило, её старательно пытаются изучить студенты и профессионалы, которые хотят пройти сертификацию.

Сегодня для облегчения работы системных администраторов и сетевых инженеров существует множество различных калькуляторов. Эти системы могут провести любой расчёт за несколько секунд. Однако прибегать к помощи программ при небольшом объёме данных неинтересно. Иногда проще и быстрее разбить сеть в уме, чем искать нужный ресурс.

Понимание того, как производится расчёт маски подсети, необходимо специалисту, даже если он никогда на практике не будет его применять.

Советы

Заключение

Итак, теперь вы понимаете принцип создания подсетей, и задачи, которые решаются благодаря их использования. Битовая маска подсети играет ключевую роль в данном процессе. Именно благодаря ей, становится понятно, сколько подсетей используется, и какие ключевые параметры они имеют.

[spoiler title=»Источники»]

• https://techprofi.com/network/maska-podseti/
• https://tokmakov.msk.ru/blog/item/448
• https://anisim.org/articles/maska-podseti/
• https://tvoi-setevichok.ru/korporativnaya-set/maska-podseti-chto-eto-takoe-i-kak-rasschitat-masku-podseti.html
• https://ru.wikihow.com/%D1%83%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D0%BC%D0%B0%D1%81%D0%BA%D1%83-%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B8
• https://WiFiGid.ru/poleznoe-i-interesnoe/maska-podseti
• https://www.syl.ru/article/272350/new_kak-uznat-masku-podseti-maska-podseti-raschet-po-ip

[/spoiler]