Calculadora de subxarxes IP: CIDR i rang d'amfitrions

Calculadora de subxarxes IP

Una calculadora de subxarxes IP calcula els detalls de xarxa que hi ha darrere d’una adreça IPv4 i una longitud de prefix. A partir d’aquestes dues entrades troba l’adreça de xarxa, l’adreça de difusió, l’interval d’adreces d’amfitrió utilitzables, la màscara de subxarxa i la màscara comodí.

Què fa la calculadora

L’eina accepta una adreça IPv4 escrita com quatre nombres separats per punts, com ara 192.168.1.10, i una longitud de prefix entre 0 i 32. També funciona escriure-les juntes en format CIDR, com ara 192.168.1.10/24: la part /24 es trasllada automàticament al camp del prefix.

La calculadora retorna:

• Notació CIDR: la xarxa en format adreça/prefix, com ara 192.168.1.0/24.
• Adreça de xarxa: la primera adreça del bloc. Designa la xarxa mateixa.
• Adreça de difusió: l’última adreça del bloc. Un missatge enviat a aquesta adreça arriba a tots els amfitrions de la subxarxa.
• Interval d’amfitrions utilitzables: la primera i l’última adreça que un dispositiu pot utilitzar realment.
• Amfitrions utilitzables i adreces totals: quantes adreces conté el bloc i quantes estan disponibles per als dispositius.
• Màscara de subxarxa i màscara comodí: la màscara en format decimal amb punts, com ara 255.255.255.0, i la seva inversa, 0,0.0,255.
• La màscara de subxarxa desplegada bit a bit, amb vuit bits per octet.

Els resultats segueixen l’RFC 791 (adreçament IPv4), l’RFC 4632 (notació CIDR), l’RFC 950 amb els RFC 919 i 922 (les reserves de xarxa i de difusió), i l’RFC 3021 (enllaços punt a punt /31).

Com funciona la creació de subxarxes

Una adreça IPv4 és un nombre de 32 bits. S’escriu com quatre octets, cadascun dels quals té 8 bits i conté un valor entre 0 i 255. La longitud del prefix divideix aquests 32 bits en dues parts. Els primers bits, tants com indica el prefix, designen la xarxa. Els bits restants designen un amfitrió dins d’aquesta xarxa.

Una xarxa /24 conserva 24 bits per a la part de xarxa i deixa 8 bits per als amfitrions. Vuit bits d’amfitrió donen 2⁸ = 256 adreces. Una xarxa /26 només deixa 6 bits d’amfitrió, de manera que conté 2⁶ = 64 adreces.

La màscara de subxarxa escriu la mateixa divisió com una adreça: un bit 1 per cada bit de xarxa i un bit 0 per cada bit d’amfitrió. Per a /24, això és 255,255.255,0. La màscara comodí inverteix cada bit de la màscara de subxarxa. Les llistes d’accés dels encaminadors, especialment en equips Cisco, comparen les adreces amb màscares comodí, per això l’eina mostra totes dues màscares.

La fórmula de la subxarxa

Per a una longitud de prefix p entre 0 i 30, la calculadora aplica aquestes regles, definides per l’RFC 950 i l’RFC 4632:

• Màscara de subxarxa = els p bits superiors de la paraula de 32 bits establerts a 1.
• Adreça de xarxa = adreça IP AND màscara de subxarxa (un AND bit a bit conserva un bit només quan totes dues entrades tenen un 1).
• Adreça de difusió = adreça de xarxa OR màscara comodí (cada bit d’amfitrió establert a 1).
• Adreces totals = 2⁽³²⁻ᵖ⁾.
• Amfitrions utilitzables = 2⁽³²⁻ᵖ⁾ − 2. La resta elimina l’adreça de xarxa i l’adreça de difusió, que l’RFC 950 i l’RFC 919 reserven.
• Primer amfitrió utilitzable = adreça de xarxa + 1. Últim amfitrió utilitzable = adreça de difusió − 1.

Dues longituds de prefix segueixen regles diferents. Una /31 conté exactament 2 adreces i l’RFC 3021 fa que totes dues siguin amfitrions utilitzables en un enllaç punt a punt, sense cap adreça de difusió. Una /32 designa una sola adreça: 1 en total, 1 utilitzable, sense difusió. En aquests dos casos, l’eina anomena la primera adreça «Base del prefix» en lloc de «Adreça de xarxa», perquè cap dels dos blocs reserva una adreça per designar la xarxa.

Cada resultat prové de l’aritmètica aplicada a un únic nombre de 32 bits. L’eina no enumera les adreces una per una, de manera que una /0 que cobreix les 4.294.967.296 adreces IPv4 es calcula tan ràpid com una /32.

Exemple resolt

Per a l’adreça 10.128.7.33 amb longitud de prefix /26:

1. Màscara de subxarxa: 26 bits iguals a u seguits de 6 bits iguals a zero són 11111111,11111111.11111111,11000000, que es llegeix com 255,255.255,192.
2. Adreça de xarxa: cal fer AND entre l’adreça i la màscara. Els tres primers octets passen sense canvis. En l’últim octet, 33 és 00100001 en binari; fer AND amb 11000000 dona 00000000, que és 0. L’adreça de xarxa és 10.128.7.0, de manera que la notació CIDR és 10.128.7.0/26.
3. Adreça de difusió: establir tots els 6 bits d’amfitrió a 1. L’últim octet es converteix en 00111111, que és 63. L’adreça de difusió és 10,128.7,63.
4. Comptatges: 2⁶ = 64 adreces totals, i 64 − 2 = 62 amfitrions utilitzables.
5. Interval d’amfitrions: de 10.128.7.1 a 10,128.7,62.
6. Màscara comodí: la inversa de la màscara de subxarxa, 0,0.0,63.

Un segon exemple amb l’entrada predeterminada de l’eina, 192.168.1.10/24: xarxa 192.168.1.0, difusió 192.168.1.255, amfitrions de 192.168.1.1 a 192.168.1.254, 254 amfitrions utilitzables d’un total de 256, màscara de subxarxa 255.255.255.0, màscara comodí 0,0.0,255.

Convencions que segueix l’eina

Els octets amb zeros inicials es rebutgen. L’eina rebutja 010.1.1.1 en lloc de llegir-lo com a 10,1.1,1. La decisió és deliberada. La funció POSIX inet_aton, que es troba darrere de ping, curl i la majoria dels resolutors dels sistemes operatius, tracta un octet amb un zero inicial com a octal, de manera que 010.1.1.1 significa 8.1.1.1 per a aquests programes. Cap interpretació decimal o octal no pot coincidir amb tots els lectors, de manera que l’eina no n’accepta cap. Un prefix escrit com /08 es rebutja pel mateix motiu.

El recompte d’amfitrions resta dos. Algunes calculadores indiquen la mida bruta del bloc com a recompte d’amfitrions. Aquesta eina segueix l’RFC 950: en qualsevol bloc de /0 a /30, la part d’amfitrió formada només per zeros designa la xarxa i la part formada només per uns és la difusió, de manera que totes dues s’exclouen i una /24 té 254 amfitrions utilitzables, no 256.

Una /31 té dos amfitrions utilitzables. Els textos antics, escrits abans de l’RFC 3021 (publicat l’any 2000), consideren inutilitzable una /31 perquè restar les dues adreces reservades deixa zero adreces. L’RFC 3021 va eliminar totes dues reserves per als enllaços punt a punt, i els encaminadors ho admeten des de fa dècades; per això l’eina indica 2 amfitrions utilitzables i cap adreça de difusió.

S’accepta qualsevol prefix de /0 a /32. Una /0 és un bloc vàlid que cobreix tot l’espai IPv4, d’acord amb l’aparició de 0.0.0.0/0 a les taules d’encaminament com a ruta predeterminada.

Només IPv4. IPv6 (RFC 4291) utilitza adreces de 128 bits i una notació diferent, i queda fora de l’abast d’aquesta eina. L’eina tampoc no marca intervals d’ús especial, com ara les adreces privades o de bucle local (RFC 6890); només informa de l’aritmètica de les adreces.

Preguntes freqüents

Quants amfitrions utilitzables té una /24? 254. Una /24 deixa 8 bits d’amfitrió, que donen 2⁸ = 256 adreces. Dues estan reservades: l’adreça de xarxa i l’adreça de difusió. En queden 254 per als dispositius.

Què és una màscara comodí? La inversa bit a bit de la màscara de subxarxa. Allà on la màscara de subxarxa té un 1, la màscara comodí té un 0, i a l’inrevés. Per a la màscara 255.255.255.0, la màscara comodí és 0,0.0,255. Les llistes de control d’accés de molts encaminadors utilitzen màscares comodí per descriure quines adreces coincideixen amb una regla.

Per què una /31 no mostra cap adreça de difusió? Una /31 només conté dues adreces. Reservar-ne una per a la xarxa i una per a la difusió no en deixaria cap, per això l’RFC 3021 defineix la /31 com un enllaç punt a punt on totes dues adreces són amfitrions i no existeix cap adreça de difusió. La calculadora indica 2 amfitrions utilitzables i marca la difusió com a no aplicable.

Per què es rebutja 010.1.1.1 en lloc de llegir-lo com 10.1.1.1? Perquè els sistemes operatius no coincideixen en una lectura decimal simple. inet_aton de POSIX llegeix un octet amb zero inicial com a octal, de manera que 010 significa 8 per a la majoria de sistemes. Rebutjar l’entrada és l’única resposta que no pot diferir silenciosament del que faria l’ordinador de l’usuari.

Quina diferència hi ha entre les adreces totals i els amfitrions utilitzables? Les adreces totals són la mida completa del bloc, 2 elevat a la potència de (32 menys la longitud del prefix). Els amfitrions utilitzables són aquest nombre menys les dues adreces reservades, excepte en una /31 (totes dues són utilitzables) i una /32 (l’única adreça és l’amfitrió).

Què significa l’adreça de xarxa de 192.168.1.10/24? És 192.168.1.0, obtinguda conservant els primers 24 bits de l’adreça i establint els bits d’amfitrió a zero. Identifica la subxarxa en conjunt i no es pot assignar a cap dispositiu.

Referències

1. Postel, J. «RFC 791: Internet Protocol». IETF, 1981.
2. Mogul, J., i J. Postel. «RFC 950: Internet Standard Subnetting Procedure». IETF, 1985.
3. Mogul, J. «RFC 919: Broadcasting Internet Datagrams». IETF, 1984.
4. Fuller, V., i T. Li. «RFC 4632: Classless Inter-domain Routing (CIDR)». IETF, 2006.
5. Retana, A., et al. «RFC 3021: Using Prefixos de 31 bits en enllaços punt a punt IPv4». IETF, 2000.