Кіріспе
IP желісінің логикалық бөлінісі. Топология математикасындағы IP желісінің логикалық бөлінісі.
subnets in the mathematics of topology
A subnetwork, or subnet, is a logical subdivision of an IP network. The practice of dividing a network into two or more networks is called subnetting. Computers that belong to the same subnet are addressed with an identical group of its most significant bits of their IP addresses. This results in the logical division of an IP address into two fields: the network number or routing prefix, and the rest field or host identifier. The rest field is an identifier for a specific host or network interface. The routing prefix may be expressed as the first address of a network, written in Classless Inter Domain Routing (CIDR) notation, followed by a slash character (/), and ending with the bit length of the prefix. For example, is the prefix of the Internet Protocol version 4 network starting at the given address, having 24 bits allocated for the network prefix, and the remaining 8 bits reserved for host addressing. Addresses in the range to belong to this network, with as the subnet broadcast address. The IPv6 address specification is a large address block with 296 addresses, having a 32 bit routing prefix. For IPv4, a network may also be characterized by its subnet mask or netmask, which is the bitmask that, when applied by a bitwise AND operation to any IP address in the network, yields the routing prefix. Subnet masks are also expressed in dot decimal notation like an IP address. For example, the prefix would have the subnet mask
Traffic is exchanged between subnets through routers when the routing prefixes of the source address and the destination address differ. A router serves as a logical or physical boundary between the subnets. The benefits of subnetting an existing network vary with each deployment scenario. In the address allocation architecture of the Internet using CIDR and in large organizations, efficient allocation of address space is necessary. Subnetting may also enhance routing efficiency, or have advantages in network management when subnets are administratively controlled by different entities in a larger organization. Subnets may be arranged logically in a hierarchical architecture, partitioning an organization's network address space into a tree like routing structure, or other structures, such as meshes.
Субжелі немесе субжелі – IP желісінің логикалық бөлінісі болып табылады. Желіні екі немесе одан көп желіге бөлу процесі субжелілеу деп аталады. Бір субжеліге жататын компьютерлерге IP-адрестерінің ең маңызды биттерінің бірдей тобы сәйкес келеді. Бұл IP-адресті екі өріске логикалық түрде бөлуге әкеледі: желі нөмірі немесе маршрутизациялық префиксі және қалған өріс немесе хост идентификаторы. Қалған өріс – нақты хост немесе желі интерфейсінің идентификаторы. Маршрутизациялық префикс, класссіз домен аралық маршрутизациялау (CIDR) нотациясында жазылған желідегі бірінші адрес ретінде, одан кейін слэш символы (/) және префикстің биттік ұзындығымен көрсетіледі. Мысалы, берілген адреспен басталатын Интернет протоколының 4-ші нұсқасының желісі үшін префикс болып табылады, онда желі префиксіне 24 бит бөлінген, ал қалған 8 бит хост адрестеуіне арналған. Осы желіге жататын адрестер дейін диапазонында, ал – субжелілік тарату адресі. IPv6 адресінің спецификациясы – 32 биттік маршрутизациялық префиксі бар 296 адрестен тұратын үлкен адрес блогы. IPv4 үшін желіні оның субжелі маскасы немесе желі маскасы сипаттауы мүмкін, ол биттік маска болып табылады және желідегі кез келген IP-адреске биттік АНД (AND) операциясы қолданылғанда маршрутизациялық префикс шығады. Субжелі маскалары да IP-адрес сияқты нүктелі ондық нотацияда көрсетіледі. Мысалы, префиксі үшін субжелі маскасы болады.
subnets in the mathematics of topology
A subnetwork, or subnet, is a logical subdivision of an IP network. The practice of dividing a network into two or more networks is called subnetting. Computers that belong to the same subnet are addressed with an identical group of its most significant bits of their IP addresses. This results in the logical division of an IP address into two fields: the network number or routing prefix, and the rest field or host identifier. The rest field is an identifier for a specific host or network interface. The routing prefix may be expressed as the first address of a network, written in Classless Inter Domain Routing (CIDR) notation, followed by a slash character (/), and ending with the bit length of the prefix. For example, is the prefix of the Internet Protocol version 4 network starting at the given address, having 24 bits allocated for the network prefix, and the remaining 8 bits reserved for host addressing. Addresses in the range to belong to this network, with as the subnet broadcast address. The IPv6 address specification is a large address block with 296 addresses, having a 32 bit routing prefix. For IPv4, a network may also be characterized by its subnet mask or netmask, which is the bitmask that, when applied by a bitwise AND operation to any IP address in the network, yields the routing prefix. Subnet masks are also expressed in dot decimal notation like an IP address. For example, the prefix would have the subnet mask
Traffic is exchanged between subnets through routers when the routing prefixes of the source address and the destination address differ. A router serves as a logical or physical boundary between the subnets. The benefits of subnetting an existing network vary with each deployment scenario. In the address allocation architecture of the Internet using CIDR and in large organizations, efficient allocation of address space is necessary. Subnetting may also enhance routing efficiency, or have advantages in network management when subnets are administratively controlled by different entities in a larger organization. Subnets may be arranged logically in a hierarchical architecture, partitioning an organization's network address space into a tree like routing structure, or other structures, such as meshes.
Трафик, бастапқы және түпкілікті мекенжайлардың маршрутизациялық префикстері әртүрлі болғанда, маршрутизаторлар арқылы субжелілер арасында алмасылады. Маршрутизатор субжелілер арасындағы логикалық немесе физикалық шекара қызметін атқарады. Кез келген желіге субжелі қосудың артықшылықтары қолданыс сценарийіне байланысты өзгереді. CIDR қолданылатын Интернеттегі адрес тағайындау архитектурасында және ірі ұйымдарда адрес кеңістігін тиімді бөлу қажет. Субжелілеу маршрутизация тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді, немесе субжелілер үлкен ұйымдағы әртүрлі бірліктермен басқарылғанда желіні басқаруда артықшылықтарды ұсынуы мүмкін. Субжелілер иерархиялық архитектурада логикалық түрде орналасуы мүмкін, ұйымның желілік адрес кеңістігін ағаш тәрізді маршрутизациялық құрылымға немесе басқа құрылымдарға, мысалы, торларға бөледі.
subnets in the mathematics of topology
A subnetwork, or subnet, is a logical subdivision of an IP network. The practice of dividing a network into two or more networks is called subnetting. Computers that belong to the same subnet are addressed with an identical group of its most significant bits of their IP addresses. This results in the logical division of an IP address into two fields: the network number or routing prefix, and the rest field or host identifier. The rest field is an identifier for a specific host or network interface. The routing prefix may be expressed as the first address of a network, written in Classless Inter Domain Routing (CIDR) notation, followed by a slash character (/), and ending with the bit length of the prefix. For example, is the prefix of the Internet Protocol version 4 network starting at the given address, having 24 bits allocated for the network prefix, and the remaining 8 bits reserved for host addressing. Addresses in the range to belong to this network, with as the subnet broadcast address. The IPv6 address specification is a large address block with 296 addresses, having a 32 bit routing prefix. For IPv4, a network may also be characterized by its subnet mask or netmask, which is the bitmask that, when applied by a bitwise AND operation to any IP address in the network, yields the routing prefix. Subnet masks are also expressed in dot decimal notation like an IP address. For example, the prefix would have the subnet mask
Traffic is exchanged between subnets through routers when the routing prefixes of the source address and the destination address differ. A router serves as a logical or physical boundary between the subnets. The benefits of subnetting an existing network vary with each deployment scenario. In the address allocation architecture of the Internet using CIDR and in large organizations, efficient allocation of address space is necessary. Subnetting may also enhance routing efficiency, or have advantages in network management when subnets are administratively controlled by different entities in a larger organization. Subnets may be arranged logically in a hierarchical architecture, partitioning an organization's network address space into a tree like routing structure, or other structures, such as meshes.
Желілік адрестеу және маршруттау
IP желісіне қатысатын компьютерлердің кем дегенде бір желілік адресі болады. Әдетте, бұл адрес әр құрылғы үшін бірегей болып табылады және оны желілік қызмет динамикалық хост конфигурациялау протоколы (DHCP) арқылы, әкімші қолмен немесе операциялық жүйе арқылы күйсіз адрес автоконфигурациясы арқылы автоматты түрде орнатуға болады. Адрес хостты сәйкестендіру және оны бағытталған желіде табу функциясын атқарады. Желілік адрестеудің ең көп таралған архитектурасы – Интернет-протоколдың 4-ші нұсқасы (IPv4), бірақ оның ізбасары, IPv6, шамамен 2006 жылдан бері кеңінен қолданылуда. IPv4 адресі 32 биттен тұрады. IPv6 адресі 128 биттен тұрады. Екі архитектурада да IP-адрес екі логикалық бөлікке бөлінеді: желілік префикс және хост идентификаторы. Көшірілген желідегі барлық хосттардың желілік префиксі бірдей болады. Бұл префикс адрестің ең маңызды биттерін құрайды. Желіде префикске бөлінген биттердің саны желілік архитектураға байланысты көшірілген желілерде әртүрлі болуы мүмкін. Хост идентификаторы – бірегей жергілікті сәйкестендіру және ол жергілікті желідегі хост нөмірі немесе интерфейс идентификаторы болып табылады. Бұл адрестеу құрылымы IP пакеттерін бірнеше желілер арқылы арнайы шлюз компьютерлері арқылы – маршрутизаторлар деп аталатындар арқылы бағыттауға мүмкіндік береді, егер бастапқы және түпкілікті хосттардың желілік префикстері әртүрлі болса, немесе олар бірдей болса, жергілікті желідегі түпкілікті хостқа тікелей жіберуге болады. Маршрутизаторлар көшірілген желілер арасындағы логикалық немесе физикалық шекараны құрайды және олардың арасындағы трафикті басқарады. Әрбір көшірілген желіге арналған әдепкі маршрутизатор қызмет көрсетеді, бірақ ол желілік коммутаторлармен байланысқан бірнеше физикалық Ethernet сегменттерінен тұруы мүмкін. Адрестің бағыттау префиксі IP-адрестер үшін қолданылатын форматта жазылған көшірілген желі маскасымен анықталады. Мысалы, IPv4 адресінің ең маңызды 24 битінен тұратын бағыттау префиксі үшін көшірілген желі маскасы былай жазылады: . Бұл префикстегі биттердің санын есептеп, осы санды слэш (/) символымен бөліп, адреске қосады. Бұл белгілеу класссыз домен аралық маршрутизация (CIDR) арқылы енгізілді. IPv6-да бұл желілік немесе бағыттау префикстерін көрсетудің стандартқа негізделген жалғыз тәсілі. Мысалы, IPv4 желісі көшірілген желі маскасымен , ал IPv6 белгісі адресті және оның желілік префиксін ең маңызды 32 биттен тұрады. IPv4-тегі кластық желіде, CIDR енгізілгенге дейін, желілік префикс IP-адрестен оның ең жоғары ретті биттеріне сүйене отырып тікелей алынуы мүмкін еді. Бұл адрестің класын (A, B, C) және, демек, көшірілген желі маскасын анықтады. Алайда, CIDR енгізілгеннен кейін желілік интерфейске IP-адресті тағайындау үшін екі параметр қажет: адрес және көшірілген желі маскасы. IPv4 бастапқы адресін, оған байланысты көшірілген желі маскасын және түпкілікті адресті ескере отырып, маршрутизатор түпкілікті мекенжай жергілікті желіде ме, әлде қашықтағы желіде ме екенін анықтай алады. Маршрутизаторға түпкілікті адрестің көшірілген желі маскасы қажет емес және ол әдетте маршрутизаторға белгісіз. IPv6 үшін, бірақ, байланыс анықтау егжей-тегжейлі түрде өзгеше және Көршілерді табу протоколын (NDP) қажет етеді. IPv6 адресін интерфейске тағайындау сілтеме префиксімен сәйкес келуді талап етпейді және керісінше, сілтеме жергілікті адрестерін қоспағанда. Әрбір жергілікті қосылған көшірілген желі әрбір қосылған маршрутизатордың маршрутизациялық кестелеріндегі жеке жазбамен көрсетілуі тиіс болғандықтан, көшірілген желілер маршрутизацияның күрделілігін арттырады. Алайда, желіні мұқият жобалау арқылы ағаш иерархиясының тармақтарындағы алыс көшірілген желілер жиынтығына бағыттар супержеліге біріктірілуі және бір бағыттармен бейнеленуі мүмкін.
The modern standard form of specification of the network prefix is CIDR notation, used for both IPv4 and IPv6. It counts the number of bits in the prefix and appends that number to the address after a slash (/) character separator. This notation was introduced with Classless Inter Domain Routing (CIDR). In IPv6 this is the only standards based form to denote network or routing prefixes. For example, the IPv4 network with the subnet mask is written as , and the IPv6 notation designates the address and its network prefix consisting of the most significant 32 bits. In classful networking in IPv4, before the introduction of CIDR, the network prefix could be directly obtained from the IP address, based on its highest order bit sequence. This determined the class (A, B, C) of the address and therefore the subnet mask. Since the introduction of CIDR, however, the assignment of an IP address to a network interface requires two parameters, the address and a subnet mask. Given an IPv4 source address, its associated subnet mask, and the destination address, a router can determine whether the destination is on a locally connected network or a remote network. The subnet mask of the destination is not needed, and is generally not known to a router. For IPv6, however, on link determination is different in detail and requires the Neighbor Discovery Protocol (NDP). IPv6 address assignment to an interface carries no requirement of a matching on link prefix and vice versa, with the exception of link local addresses. Since each locally connected subnet must be represented by a separate entry in the routing tables of each connected router, subnetting increases routing complexity. However, by careful design of the network, routes to collections of more distant subnets within the branches of a tree hierarchy can be aggregated into a supernetwork and represented by single routes.
Желі префиксін анықтау
IPv4 субжелі маскасы 32 биттен тұрады; ол бірліктердің (1) тізбегі, содан кейін нөлдер блогы (0). Бірліктер желі префиксі үшін қолданылатын адрестің биттерін көрсетеді, ал нөлдердің соңғы блогы осы бөлікті хост идентификаторы ретінде белгілейді. Келесі мысал желі префиксі мен хост идентификаторын адрес пен оған сәйкес келетін субжелі маскасынан бөлуді көрсетеді. Операция бинарлық адрес форматтарын пайдалана отырып кестеде көрсетілген. Бинарлық түр Нүктелі ондық нотациясы IP мекенжайы 11000000.00000000.00000010.10000010 192.0.2.130 Субжелі маскасы 11111111.11111111.11111111.00000000 255.255.255.0 Желі префиксі 11000000.00000000.00000010.00000000 192.0.2.0 Хост идентификаторы 00000000.00000000.00000000.10000010 0.0.0.130 IP мекенжайы мен субжелі маскасының биттік АНД операциясының нәтижесі желі префиксі болып табылады. Хост бөлігі, яғни, мекенжайдың биттік АНД операциясы және субжелі маскасының бірліктерінің толықтырылуы арқылы шығарылады.
The result of the bitwise AND operation of IP address and the subnet mask is the network prefix The host part, which is , is derived by the bitwise AND operation of the address and the ones' complement of the subnet mask.
Қосалқы желілер
Субсетьтеу – хост бөлігінен жоғары ретті биттерді желілік префикстің бөлігі ретінде белгілеу және сәйкес субжелі маскасын реттеу процесі. Бұл желіні кішірек субжелілерге бөледі. Төмендегі схема жоғарыдағы мысалды хост бөлігінен желілік префиксіне 2 бит көшіру арқылы өзгертеді, нәтижесінде әрқайсысы бұрынғы өлшемнің төрттен бірін құрайтын төрт кіші субжелі пайда болады. Бинарлық түрдегі нұсқасы Төңкер ондық нотациясы IP-адресі 11000000.00000000.00000010.10000010 192.0.2.130 Субжелі маскасы 11111111.11111111.11111111.11000000 255.255.255.192 Желілік префиксі 11000000.00000000.00000010.10000000 192.0.2.128 Хост бөлігі 00000000.00000000.00000000.00000010 0.0.0.2
Арнайы мекенжайлар мен кіші желілер
IPv4 арнайы адрестік функционалдылықты тануды жеңілдету үшін арнайы тағайындалған адрестік форматтарды пайдаланады. Үлкен желіні кіші желілерге бөлген кезде алынған бірінші және соңғы кіші желілер дәстүрлі түрде арнайы белгіленді және бастапқыда арнайы қолдану шарттарына ие болды. Сонымен қатар, IPv4 желідегі барлық хосттарға хабар тарату үшін, яғни желідегі соңғы адресті пайдаланады. Үлкен желіні кіші желілерге бөлген кездегі бірінші кіші желіде кіші желі биттерінің тобындағы барлық биттер нөлге тең болады. Сондықтан ол нөлдік кіші желі деп аталады. Үлкен желіні кіші желілерге бөлген кездегі соңғы кіші желіде кіші желі биттерінің тобындағы барлық биттер бірге тең болады. Сондықтан ол "барлық бірліктерден тұратын" кіші желі деп аталады. IETF бастапқыда осы екі кіші желіні өндірісте пайдалануға кеңес бермеді. Префикс ұзындығы белгілі болмаса, үлкен желі мен бірінші кіші желі бірдей адреске ие болады, бұл шатасуға әкелуі мүмкін. Соңғы кіші желінің соңындағы хабар тарату адресімен де ұқсас шатасу мүмкін. Сондықтан, барлық нөлдерден және барлық бірліктерден тұратын кіші желі мәндерін резервтеу ұсынылды, бұл әр кіші желіге қол жетімді кіші желілер санын екіге азайтады. Бұл тиімсіздік жойылды және 1995 жылы бұл практика ескірген деп жарияланды және тек ескі жабдықтармен жұмыс істегенде ғана маңызды. Барлық нөлдер мен барлық бірліктер хост мәндері тиісінше кіші желінің желілік адресі мен оның хабар тарату адресі үшін резервтелгенімен, CIDR қолданатын жүйелерде барлық кіші желілер бөлінген желіде қол жетімді. Мысалы, желі 16 пайдаланылатын желіге бөлінеді. Әрбір хабар тарату адресі, яғни, хосттардың әрбір кіші желідегі санын ғана азайтады.
Интернет протоколының 6-шы нұсқасы
IPv6 адрестік кеңістігінің дизайны IPv4-тен күрт өзгешеленеді. IPv4-тегі желілік сегменттеудің (subnetting) басты себебі – әсіресе кәсіпорындар үшін, қолда бар салыстырмалы түрде шағын адрестік кеңістікті тиімді пайдалану. IPv6-да мұндай шектеулер жоқ, себебі тіпті жеке пайдаланушылар үшін де қолда бар кеңістік шектеуші фактор болып табылмайды. IPv4-тегідей, IPv6-дағы желілік сегменттеу өзгермелі ұзындығы бар желілік маска (VLSM) және кластық домендер аралық маршруттау (Classless Inter-Domain Routing) әдістемелеріне негізделген. Ол трафикті жаһандық тағайындау кеңістіктері арасында және клиенттер желілеріндегі желілік сегменттер мен жалпы Интернет арасында бағыттау үшін қолданылады. Стандартқа сай IPv6 желілік сегменті хост идентификаторында әрқашан 64 биттік мекенжайларды қолданады. Кез келген желіде немесе желілік сегменттегі бірінші және соңғы мекенжайды жеке хостқа тағайындауға рұқсат етілмейді. Бұрын IPv6 клиенттік сайты үшін ұсынылған тағайындама 48 биттік префиксті мекенжай кеңістігі болатын.