Что такое маска подсети и зачем она нужна

Каждая компьютерная сеть имеет свою структуру, которая должна эффективно и безопасно передавать данные между компьютерами, серверами, маршрутизаторами и другими устройствами. Маска подсети – это один из ключевых элементов, который позволяет наладить корректное взаимодействие сетевых устройств и оптимизировать распределение трафика.

В этой статье мы расскажем о том, что такое маска подсети и почему она важна в сетевых технологиях.

Что такое маска подсети

Для того чтобы установить сетевое соединение (по протоколу TCP/IP), недостаточно просто указать IP-адрес. Не менее важно правильно задать маску подсети.

Она помогает разделить IP-адрес на две части:

часть, которая идентифицирует сеть;
часть, которая определяет устройства внутри этой сети.

На сегодняшний день существует несколько классов сетей, которые обозначаются буквами:

Кроме того, существуют специализированные сети классов D и E, которые используются для конкретных задач. Например, многоточечной передачи данных (мультикастинг) или для экспериментов.

Указанные классы сетей различаются по своей структуре:

Сети класса A – самые большие, они используют схему адресации «сеть-хост-хост-хост». Это означает, что большая часть адреса отводится под идентификацию хостов внутри сети.
Сети класса B работают по схеме «сеть-сеть-хост-хост», что позволяет более эффективно распределять адресное пространство.
Сети класса C используют структуру «сеть-сеть-сеть-хост», что позволяет создавать небольшие сети с меньшим количеством устройств.

Для более эффективного использования IP-адресов администраторы делят большие сети на меньшие подразделения – подсети. Чтобы обозначить границы подсетей, используется маска подсети.

Стандартная маска подсети для сети класса C выглядит так:

255.255.255.0

Здесь:

первые три октета (255.255.255) представляют сетевую часть;
четвертый октет (0) – часть, которая отведена под хосты.

Это означает, что IP-адреса устройств могут изменяться только в последнем октете, а сетевая часть остается постоянной.

Путем простого бинарного расчета можно определить, что такая сеть поддерживает до 256 адресов. Но на практике для устройств доступно 254 адреса, поскольку два значения зарезервированы:

первое (с нулями) служит для обозначения самой сети;
последнее (с единицами) – для широковещательных рассылок (broadcast).

Таким образом, маска подсети помогает определить, какие части IP-адреса относятся к сети, а какие – к устройствам внутри этой сети. Она играет важную роль в маршрутизации данных, позволяя устройствам и маршрутизаторам корректно определять, где начинается и заканчивается сеть.

Комьюнити теперь в Телеграм

Подпишитесь и будьте в курсе последних IT-новостей

Структура IP-адреса

IP-адрес – это уникальный идентификатор, который указывает на местоположение устройства в сети. Он работает по протоколам TCP/IP, обеспечивая взаимодействие множества устройств (хостов), подключенных к определенной сети. Благодаря этим адресам данные, которые передаются через глобальные или локальные сети, доставляются точно по назначению.

IP-адрес в формате протокола IPv4 состоит из четырех чисел, которые разделены точками, где каждое число представлено в двоичном формате. Пользователь может не знать точный IP-адрес компьютера, на котором он работает, но большинство знакомо с адресом 192.168.0.1, который используется для доступа к настройкам маршрутизатора.

Протокол IPv4 использует 32-битные адреса, что дает 256 возможных значений для каждого из четырех октетов. Поэтому диапазон IP-адресов варьируется от 0.0.0.0 до 255.255.255.255. Однако часть диапазонов зарезервирована для специальных целей.

Например:

диапазон 127.0.0.0 – 127.255.255.255 зарезервирован для интерфейса localhost (тестирование и диагностика);
адрес 192.168.0.1 относится к диапазону зарезервированных для частных сетей.

Как правило, первые три октета IP-адреса представляют номер сети, а последний октет указывает на конкретное устройство (хост) внутри этой сети.

Например:

сеть 192.168.0 зарезервирована для использования в частных сетях;
адрес 192.168.0.1 обозначает первый хост – обычно это маршрутизатор;
адрес 192.168.0.0 не может использоваться для хостов, так как он указывает на саму сеть.

Каждый IP-адрес четко разделен на сетевую и хостовую части, что позволяет устройствам корректно обмениваться данными внутри локальных и глобальных сетей. Понимание принципов работы этой структуры и назначения IP-адресов необходимо для эффективной настройки сетей и устранения возможных проблем.

Для чего нужна маска подсети

Основная функция маски подсети заключается в разделении IP-адреса на две части: номер сети и номер хоста. Она упрощает управление сетевыми адресами и обеспечивает большую гибкость при разделении сетей.

Внешне маска подсети выглядит как IP-адрес и также состоит из четырех чисел, которые разделены точками. Однако ее задача – показать, какие части IP-адреса относятся к сети, а какие – к устройствам (хостам) внутри этой сети.

С технической точки зрения, маска подсети – это инструмент, который позволяет более эффективно дробить сети, чтобы предотвращать конфликты между подключенными устройствами и оптимизировать маршрутизацию данных.

Как выбрать маску подсети

В большинстве случаев маску подсети задает соответствующий специалист при настройке или обслуживании сети. Однако при желании это может сделать любой пользователь.

Например:

В устройствах с операционной системой macOS маску подсети можно найти в разделе «Сеть» – «Дополнительные параметры».
В ОС Windows ее можно посмотреть в разделе «Панель управления» – «Центр управления сетями и общим доступом» – «Сведения».

Маска подсети указывает на то, сколько битов отводится для номера сети. Например, в больших сетях номер сети состоит из первых 8 битов, а маска представляет собой 8 единиц и 24 нуля.

Это соответствует такому адресу:

255.0.0.0

В небольших сетях, где три первых числа обозначают сеть, маска выглядит как:

255.255.255.0

Это означает, что 24 бита отведены под сеть.

Кроме стандартных масок существуют и менее типичные, например:

255.255.254.0

В этом случае 23 бита используются для номера сети: 8 единиц в первых двух октетах и 7 в третьем. Остальные биты предназначены для нумерации хостов внутри сети.

Маски подсети в IPv6

Протокол IPv4 может обеспечить всего 4 миллиарда адресов. С развитием интернета и увеличением числа подключенных устройств возник дефицит доступных IP-адресов.

Поэтому был разработан протокол IPv6. Он использует 128-битные адреса, которые состоят из 8 групп символов в шестнадцатеричной системе, что многократно увеличивает количество возможных адресов – в 10^28 раз больше, чем у IPv4.

Таким образом удалось покрыть потребности сетевых подключений на долгие годы вперед. Однако из-за нового формата IP-адресов, маски подсетей в IPv6 также отличаются от тех, что применяются в IPv4.

Для формирования сети в протоколе IPv6 используется бесклассовая адресация – CIDR. Она предоставляет большую гибкость при создании и настройке подсетей, поскольку позволяет использовать более широкий набор масок.

В шестнадцатеричной системе каждая группа может принимать значения от 0 до F, где числа от 0 до 9 и буквы от A до F представляют 16 возможных значений. Для указания маски подсети в IPv6 часто используется символ "F", который указывает на сетевую часть адреса.

Например:

ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:0000

Эта маска позволяет управлять сетью с 65 536 адресами.

А если необходимо уменьшить количество адресов в два раза, то можно использовать маску:

ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:8000

Как узнать адрес сети по IP-адресу и маске подсети

Чтобы узнать адрес сети по IP-адресу и маске подсети, нужно использовать побитовые операции, которые являются важной частью работы с сетями.

Рассмотрим пример.

IP-адрес:

192.162.1.2

Маска подсети:

255.255.254.0

Для определения сети необходимо преобразовать эти значения в двоичный формат и выполнить операцию побитового И (AND).

Для этого существует всего два простых правила:

если в обеих позициях есть единицы, результат будет единицей;
если хотя бы одна из них – ноль, то результат будет нулем.

Преобразовав адрес и маску в двоичный вид и выполнив операцию побитового И, мы получим результат. После конвертации обратно в десятичный формат (что можно сделать с помощью специальных онлайн-калькуляторов), искомый адрес сети будет следующий:

192.162.0.0

Таким образом, процесс нахождения адреса сети по IP-адресу и маске подсети можно легко выполнить даже вручную.

Как еще используют маски подсети

Основное назначение масок подсети заключается в классификации сетей и хостов. Но их функциональность этим не ограничивается. Еще одной из ключевых возможностей является разделение крупных сетей на более мелкие, что делает управление сетью более эффективным.

Например, у нас может быть сеть, которая обладает следующими значениями:

Адрес:

185.12.0.0

Маска:

255.255.0.0

Такая сеть поддерживает более 65 000 устройств. Это оптимальный вариант для крупных предприятий или организаций с большим количеством сотрудников и оборудования.

Однако, если мы говорим о крупных офисных зданиях со множеством небольших компаний, создание сети на 65 000 IP-адресов для каждого офиса было бы неэффективным. В таких ситуациях лучше разделить крупную сеть на несколько подсетей.

Используя маску 255.255.255.0, можно разбить сеть на 256 подсетей, в каждой из которых будет до 256 устройств. Это позволяет оптимально использовать IP-адреса, избегая излишков и улучшая управление сетью.

Заключение

Маска подсети – это важный инструмент, который позволяет оптимизировать работу сетей и обеспечить правильное распределение IP-адресов между устройствами. Она упрощает управление большими сетями и помогает определять, какие адреса относятся к сети, а какие – к хостам.

Понимание работы масок подсетей и их применения в протоколах IPv4 и IPv6 позволяет эффективно настроить сеть, избежать конфликтов адресов и обеспечить бесперебойную работу множества устройств. Это необходимая основа для специалистов, которые работают с сетями любого размера, от небольших локальных сетей до крупных корпоративных структур.