زیرشبکه
زیر شبکه (به انگلیسی: subnetwork)،
زیرشاخهای مشهود از یک IP
شبکه است. به شیوه تقسیم یک شبکه به دو یا چند شبکه دیگر زیرشبکهبندی (به انگلیسی: Subnetting) میگویند.
عملیات زیرشبکهبندی به زبان ساده
همهٔ رایانههای متعلق به یک زیرشبکه با یک نگاشت بیت مشترک و
مشخص در آدرس IP داده میشوند
که باعث میشود آدرس IP در طی یک
تقسیم معقول به دو ناحیه تبدیل گردد که شامل یک شبکه یا پیشوند مسیریابی و بخش
دیگر یا شناسه میزبان میباشد که این بخش یک شناسه برای میزبان
مخصوص یا رابط شبکه است.
پیشوند مسیریابی در تعریف میشود که به عنوان بخش اول آدرس در شبکه
نوشته میشود، در ادامه با یک (/) جدا شده و در انتها با طول بیت پیشوند آورده میشود.
برای نمونه: ۱۹۲.۱۶۸.۱.۰/۲۴ پیشوند
نسخه ۴ پروتکل اینترنت که در شروع شبکه در آدرس داده شده است،
دارای ۲۴ بیت مختص است؛ و ۸ بیت باقیمانده برای آدرس دادن میزبان ذخیره میشود. مشخصات آدرس IPv6 2001:db8::/32 با ۲۹۶ آدرس و
یک پیشوند مسیریابی ۳۲ بیتی، یک بلوک آدرس بزرگ است. برای IPv4، یک شبکه با ماسک زیرشبکه خودش هم
متمایز و شناسایی میشود. ماسک زیرشبکه بیتمپ است، هنگامی که توسط یک عملیات AND منطقی برای هر آدرس آیپی در شبکه به کار گرفته میشود محصولش یک
پیشوند مسیریابی ست. ماسکهای زیرشبکه همانند یک آدرس، در نشانه گذاری نقطه و
اعشار نیز تعریف میشوند. برای مثال: ۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۰ یک ماسک شبکه برای پیشوند ۱۹۲.۱۶۸.۱.۰/۲۴ است.
هنگامی که پیشوندهای مسیریابیِ آدرس منبع و آدرس مقصد با هم متفاوت باشند،
ترافیک بین زیرشبکهها با دروازههای ویژه جابهجا میشود. یک رهیاب مرزهای
معقول و فیزیکی بین زیرشبکهها را ایجاد مینماید.
فواید زیرشبکهبندی هر شبکه موجود با هر طرح مستقر متفاوت است. در یک
طرح تخصیص آدرس از اینترنت با استفاده از CIDR و در یک
ساختار بزرگ، اختصاص فضای کافی برای آدرس لازم و ضروریست. این طرح ممکن است کارآیی
مسیریابی را افزایش بدهد، و یا هنگامی که زیرشبکهها توسط اشخاص مختلف در یک
ساختار بزرگتر به صورت اداری کنترل میشوند، در مدیریت شبکه مزایایی داشته باشد. احتمال دارد زیرشبکهها در یک معماری سلسله وار و منطقی مرتب شده
باشند. بخشبندی فضای آدرس، شبکهٔ سازمان را به یک
ساختار درخت مانند مسیریابی بدل میکند.
آدرسدهی و مسیریابی شبکه
رایانههایی که در یک شبکه همانند اینترنت حضور دارند هر یک حداقل
دارای یک آدرس منطقی هستند. معمولاً هر وسیله دارای یک آدرس مختص به خود است که میتواند
توسط سرور یک شبکه به طور خودکار با یک قرارداد پیکربندی پویای میزبان سازماندهی شود. که به صورت دستی توسط یک
مجری و به صورت خودکار توسط stateless address auto
configuration انجام میشود. یک آدرس وظیفه شناسایی میزبان و مکان آن در شبکه را
داراست. رایج ترین معماری آدرس شبکه، پروتکل اینترنت نسخه ۴ است،
امّا استفاده از جانشین آن یعنی IPv6 دقیقاً
از سال ۲۰۰۶ به صورت چشمگیری گسترش یافته است. آدرس IPv4 متشکل از ۳۲ بیت، برای خوانایی در یک فرم متشکل از ۴ رقم اعشار آکتت و جدا
شده با نقطهها نوشته میشود که به این سیستم، نشانهگذاری نقطه و اعشار dot-decimal notation گفته میشود. آدرس IPv6
IPv6 address متشکل از ۱۲۸ بیت در
یک نشانه گذاری بر مبنای ۱۶ و گروهبندی ۱۶ بیتی و جدا شده با دونقطه (:) نوشته میشود. به منظور مدیریت شبکه،
آدرس IP به دو
بخش منطقی تقسیم میشود به نامهای: پیشوند شبکه و شناسه میزبان یا " بخش
دیگر". همهٔ میزبانهای روی یک زیرشبکه دارای پیشوند شبکه یکسان میباشند.
این پیشوند مسیریابی قابل توجه ترین بیت آدرس را اشغال میکند. میزان بیت تخصیص
داده شده درون یک شبکه برای یک پیشوند مسیریابی داخلی، بسته به معماری شبکه ممکن است
بین زیرشبکهها متفاوت باشد. هنگامی که در IPv6 یک
پیشوند باید شامل مجموعهای از بیتهای یک همجوار باشد، این در IPv4 اجباری نیست. استفاده
از بیتهای یک غیر همجوار فایدهای نیز ندارد. بخش میزبان، یک شناسایی خاص محلی
است و همین طور یک شماره میزبان روی شبکهٔ محلی و یا شناسه رابط است.
این ساختار آدرسدهی منطقی به مسیریابی گزینشی اجازه میدهد که اگر
پیشوندهای شبکه مبدأ و مقصد با میزبانها متفاوت باشند، از بستههای IP از میان شبکههای چندگانه توسط دروازههای مخصوص رایانهها -که رهیاب
نامیده میشود- به میزبان هدف گذر کنند، و اگر آنها یکسان باشند مستقیماً به
میزبان هدف روی شبکهٔ محلی فرستاده میشود. رهیابها از مرزهای منطقی و فیزیکی بین
زیرشبکهها متشکل میشوند و همچنین ترافیک بین آنها را مدیریت میکنند. هر
زیرشبکه توسط یک رهیاب پیشفرض تعیین شده، سرویس داده میشود. اما احتمال دارد که
به صورت داخلی شامل Ethernet چندگانه
فیزیکی، با قسمتهای مرتبط به هم توسط کلیدها و یا پلهای شبکه network switches یا network bridges. باشد.
پیشوند مسیریابی یک آدرس در یک فرم مشابه به آدرس خودش نوشته میشود که این ماسک
شبکه یا ماسک زیر شبکه آدرس نامیده میشود. به طور
مثال، یک مشخصه از چشمگیرترین آدرس ۱۸ بیتی IPv4 11111111.11111111.11000000.00000000 به صورت ۲۵۵٫۲۵۵٫۱۹۲٫۰ نوشته میشود. اگر این
ماسک به یک زیرشبکه درون یک شبکه بزرگتر تخصیص داده شود به آن ماسک زیر شبکه نیز
میگویند. هرچند این نوع از علامت گذاری ماسک شبکه فقط برای شبکههای IPv4 استفاده میشود.
نوع پیشرفته و استاندارد برای تخصیص پیشوند شبکه، نشانه گذاری CIDR CIDR notation است که برای هر دو IPv4 و IPv6 استفاده میشود. در این روش تعداد بیتهای یک پیشوند شمرده میشود و
این عدد پس از یک علامت اسلش جدا کننده (/) به آدرس
اضافه میشود:
- ۱۹۲.۱۶۸.۰.۰، ماسک شبکه ۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۰ که به صورت ۱۹۲.۱۶۸.۰.۰/۲۴ نوشته میشود.
- در
IPv6، 2001:db8::/۳۲ آدرس 2001:db8:: را تخصیص میدهد و پیشوند شبکه اش شامل مهم ترین ۳۲
بیت میشود.
این نشانه گذاری با سیآیدیآر در RFC 4632معرفی
شد. در IPv6، این تنها نوع علامت
گذاری قابل قبول شبکه یا پیشوند مسیریابیست.
در classful networking، در IPv4، مقدم بر معرفی CIDR، میشود پیشوند شبکه را مستقیماً بر اساس
بالاترین بیت در توالی اش از آدرس IP به دست
آورد. از این طریق ابتدا کلاس آدرس (A, B, C) و در
ادامه ماسک شبکه مشخص میشود. از هنگام معرفی CIDR، تخصیص یک آدرس IP به یک رابط شبکه، نیازمند دو پارامتر آدرس و ماسک شبکه اش است.
در IPv4، هنگامی که یک آدرس
نتواند از یک پیشوند روی لینک قطع رابطه کند، به
سادگی یک لینک معین برای آدرس IP، توسط آدرس و وضعیت ماسک
شبکه داده میشود. ولی برای IPv6، این لینک معین در جزئیات
متفاوت است و به اندیپی احتیاج دارد. تخصیص
آدرس IPv6 به یک
رابط -به استثناء آدرسهای محلی لینک- احتیاجی به هماهنگی با پیشوند روی لینک
ندارد.
در حالی که زیرشبکهبندی ممکن است کارآیی شبکه را در یک شبکهٔ سازمان
یافته افزایش دهد، پیچیدگی مسیریابی را نیز بیشتر میکند، چون هر زیرشبکه محلی
متصل، باید توسط یک ورودی جدا در جدولهای مسیریابی routing
tables مربوط به هر رهیاب متصل، نشان داده شود. در هر حال با یک طرح دقیق از
شبکه، رهیابها میتوانند به مجموعهای از زیرشبکههای دورتر درون شاخههای یک
درخت طبقهبندی شده اضافه شوند. قابلیت VLSM در رهیابهای
تجاری، معرفی CIDR را در
میان اینترنت و تشکیلات شبکهها یکپارچه میسازد.
زیرشبکه بندی آیپی نسخه ۴
فرایند زیرشبکهبندی، فرایندیست که شامل جداسازی شبکه و زیرشبکه آدرس
از شناسه میزبان میشود. این فرایند توسط عملیات bitwise
AND بین آدرس IP و ماسک
زیرشبکه انجام میگیرد. نتیجه این فرایند آدرس شبکه و یا پیشوند است به علاوه یک
باقیمانده که شناسه میزبان است.
تعیین پیشوند شبکه
یک ماسک شبکه IPv4، شامل ۳۲ بیت، یک توالی از یکها (۱) به همراه
یک بلوک (۰) میباشد. بلوک صفرها بخشی را به عنوان
شناسه میزبان تخصیص میدهد. مثال زیر
جدایی یک شناسه میزبان و پیشوند شبکه را از آدرس (۱۹۲.۱۶۸.۵.۱۳۰) نشان میدهد
و به /۲۴ ماسک شبکه (۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۰) مرتبط میشود. این عملیات در یک جدول به
طریق آرایش binary نشان
داده میشود.
عملیات ریاضی به منظور محاسبه پیشوند شبکه با bitwise
AND آدرس IP و ماسک
زیرشبکه است. نتیجه این عملیات منجر به پیشوند شبکه ۱۹۲.۱۶۸.۵.۰ و عدد میزبان ۱۳۰ میشود.
زیرشبکهبندی
زیرشبکهبندی فرایندیست که بخشی از بیتهای بالا مرتبه از قسمت معین
میزبان با ماسک شبکه از ماسک زیرشبکه، گروهبندی میشوند. این عمل، شبکه را به
زیرشبکههای کوچکتر تقسیم میکند. نمودار زیر، مثال را با حرکت دو بیت از بخش
میزبان به ماسک زیرشبکه به شکل ۴ زیرشبکه کوچکتر که یک چهارم اندازه قبلی
خود هستند، توصیف میکند.
|
به صورت باینری
|
به صورت اعشار نقطهای
|
نشانی آیپی
|
11000000.10101000.00000101.10000010
|
192.168.5.130
|
ماسک زیرشبکه
|
11111111.11111111.11111111.11000000
|
255.255.255.192
|
پیشوند شبکه
|
11000000.10101000.00000101.10000000
|
192.168.5.128
|
بخش هاست
|
00000000.00000000.00000000.00000010
|
0.0.0.2
|