IP-alhálózat-kalkulátor: CIDR, maszk és hosttartomány

IP-alhálózat-kalkulátor

Az IP-alhálózat-kalkulátor az IPv4-cím és az előhossz alapján kiszámítja a hálózati adatokat. E két bemenetből meghatározza a hálózati címet, a broadcastcímet, a használható gépcímek tartományát, az alhálózati maszkot és a wildcard maszkot.

Mire képes a kalkulátor

Az eszköz pontokkal elválasztott négy számként megadott IPv4-címet (például 192.168.1.10), valamint 0 és 32 közötti előhosszt fogad. A kettő CIDR-formában, például 192.168.1.10/24, szintén megadható: a /24 rész automatikusan átkerül az előhossz mezőjébe.

A kalkulátor a következőket adja vissza:

• CIDR-jelölés: a hálózat cím/előhossz formában, például 192.168.1.0/24.
• Hálózati cím: a blokkon belüli első cím. Magát a hálózatot jelöli.
• Broadcastcím: a blokkon belüli utolsó cím. Az erre küldött üzenet az alhálózat minden gépéhez eljut.
• Használható gépcímek tartománya: az első és az utolsó cím, amelyet egy eszköz ténylegesen használhat.
• Használható gépcímek és összes cím: a blokkban található címek száma, illetve az eszközök számára szabad címek száma.
• Alhálózati maszk és wildcard maszk: a pontozott formájú maszk, például 255.255.255.0, valamint annak inverze: 0,0.0,255.
• Az alhálózati maszk bitekre bontva, oktettenként nyolc bittel.

Az eredmények az RFC 791 (IPv4-címzés), az RFC 4632 (CIDR-jelölés), az RFC 950, valamint az RFC 919 és RFC 922 (a hálózati és broadcastcímek fenntartása), továbbá az RFC 3021 (/31 pont–pont kapcsolatok) előírásait követik.

Az alhálózatok működése

Egy IPv4-cím 32 bites szám. Négy oktettként írják le, amelyek mindegyike 8 bites, és 0 és 255 közötti értéket tartalmaz. Az előhossz ezt a 32 bitet két részre osztja. Az első bitek, az előhossz által meghatározott számban, a hálózatot jelölik. A fennmaradó bitek a hálózaton belüli gépet jelölik.

Egy /24 hálózat 24 bitet tart meg a hálózati részhez, és 8 bitet hagy a gépek számára. Nyolc gépbittel 2⁸ = 256 cím adódik. Egy /26 hálózatnak csak 6 gépbitje marad, ezért 2⁶ = 64 címet tartalmaz.

Az alhálózati maszk ugyanazt a felosztást címként írja le: minden hálózati bithez 1 bit, minden gépbithez pedig 0 bit tartozik. A /24-es hálózatnál ez 255,255.255,0. A wildcard maszk az alhálózati maszk minden bitjét megfordítja. Az útválasztók hozzáférési listái, különösen a Cisco-eszközökön, wildcard maszkokkal illesztik a címeket, ezért az eszköz mindkettőt megjeleníti.

Az alhálózati képlet

0 és 30 közötti p előhossz esetén a kalkulátor az RFC 950 és RFC 4632 által meghatározott szabályokat alkalmazza:

• Alhálózati maszk = a 32 bites szó első p bitje 1 értékre állítva.
• Hálózati cím = IP-cím ÉS alhálózati maszk (a bitenkénti ÉS csak ott tart meg egy bitet, ahol mindkét bemenetben 1 szerepel).
• Broadcastcím = hálózati cím VAGY helyettesítő maszk (minden gépbit 1 értékre állítva).
• Összes cím = 2⁽³²⁻ᵖ⁾.
• Használható gépcímek = 2⁽³²⁻ᵖ⁾ − 2. A kivonás eltávolítja a hálózati és a broadcastcímet, amelyeket az RFC 950 és RFC 919 fenntart.
• Első használható gépcím = hálózati cím + 1. Utolsó használható gépcím = broadcastcím − 1.

Két előhossz eltérő szabályokat követ. Egy /31 pontosan 2 címet tartalmaz, és az RFC 3021 pont–pont kapcsolaton mindkettőt használható gépcímként kezeli, broadcastcím nélkül. Egy /32 egyetlen címet jelöl: 1 összesen, 1 használható, broadcastcím nélkül. E két esetben az eszköz az első címet „Prefix Base” néven jelöli a „Network Address” helyett, mivel egyik blokk sem tart fenn címet a hálózat megjelölésére.

Minden eredmény egyetlen 32 bites számon végzett aritmetikából származik. Az eszköz nem sorolja fel egyenként a címeket, ezért egy, az összes 4 294 967 296 IPv4-címet lefedő /0 ugyanolyan gyorsan kiszámítható, mint egy /32.

Számítási példa

A 10.128.7.33 cím és a /26 előhossz esetén:

1. Alhálózati maszk: 26 egyesbitet 6 nullabit követ, ami 11111111,11111111.11111111,11000000, azaz 255,255.255,192.
2. Hálózati cím: a cím ÉS művelete a maszkkal. Az első három oktett változatlanul továbbhalad. Az utolsó oktettben a 33 binárisan 00100001; az 11000000 értékkel végzett ÉS művelet eredménye 00000000, azaz 0. A hálózati cím 10.128.7.0, így a CIDR-jelölés 10.128.7.0/26.
3. Broadcastcím: mind a 6 gépbitet 1 értékre kell állítani. Az utolsó oktett 00111111 lesz, ami 63. A broadcastcím: 10,128.7,63.
4. Darabszámok: 2⁶ = 64 összes cím, és 64 − 2 = 62 használható gépcím.
5. Gépcímek tartománya: 10.128.7.1-től 10,128.7,62-ig.
6. Wildcard maszk: az alhálózati maszk inverze: 0,0.0,63.

Második példaként a kalkulátor alapértelmezett bemenete, 192.168.1.10/24: hálózat 192.168.1.0, broadcast 192.168.1.255, gépcímek 192.168.1.1–192.168.1.254, 254 használható gépcím a 256 összes címből, alhálózati maszk 255.255.255.0, wildcard maszk 0,0.0,255.

Az eszköz által követett szabályok

A nullákkal kiegészített oktetteket a rendszer elutasítja. Az eszköz elutasítja a 010.1.1.1 címet, ahelyett hogy 10,1.1,1-ként olvasná. Ez szándékos. A POSIX inet_aton függvény, amely a ping, a curl és a legtöbb operációs rendszer feloldóprogramja mögött áll, a kezdő nullát tartalmazó oktettet oktális számként értelmezi, ezért a 010.1.1.1 ezeknél a programoknál 8.1.1.1-et jelent. Mivel nincs olyan decimális vagy oktális értelmezés, amely minden olvasóval egyezne, az eszköz egyiket sem fogadja el. Ugyanezért a /08 formában megadott előhosszt is elutasítja.

A gépcímek száma kettővel csökken. Egyes kalkulátorok a nyers blokkméretet adják meg gépcímek számaként. Ez az eszköz az RFC 950 előírását követi: bármely /0–/30 blokkban a csak nullákból álló géprész a hálózatot jelöli, a csak egyesekből álló pedig a broadcastcím, ezért mindkettő kizárt, és egy /24 hálózatnak 254 használható gépcíme van, nem 256.

Egy /31 hálózatnak két használható gépcíme van. Az RFC 3021 előtt írt régebbi szövegek (amelyek 2000-ben jelentek meg) a /31 hálózatot használhatatlannak tekintik, mert a két fenntartott cím kivonása után nulla marad. Az RFC 3021 pont–pont kapcsolatok esetén megszüntette mindkét fenntartást, és az útválasztók ezt évtizedek óta támogatják, ezért az eszköz 2 használható gépcímet és broadcastcím hiányát jelzi.

Bármely /0 és /32 közötti előhossz elfogadható. Egy /0 érvényes blokk, amely a teljes IPv4 címtartományt lefedi; ennek felel meg, hogy az útválasztási táblákban a 0.0.0.0/0 alapértelmezett útvonalként jelenik meg.

Csak IPv4. Az IPv6 (RFC 4291) 128 bites címeket és eltérő jelölést használ, ezért ezen eszköz hatókörén kívül esik. Az eszköz a speciális célú tartományokat, például a privát vagy visszahurkolási címeket sem jelzi (RFC 6890); csak a címek aritmetikáját adja meg.

Gyakran ismételt kérdések

Hány használható gépcíme van egy /24 hálózatnak? 254. Egy /24 hálózatban 8 gépbit marad, ami 2⁸ = 256 címet ad. Kettő fenntartott: a hálózati cím és a broadcastcím. Így 254 cím marad az eszközök számára.

Mi az a helyettesítő maszk? Az alhálózati maszk bitenkénti inverze. Ahol az alhálózati maszkban 1 szerepel, ott a helyettesítő maszkban 0 van, és fordítva. A 255.255.255.0 maszk helyettesítő maszkja 0,0.0,255. Sok útválasztó hozzáférési listája helyettesítő maszkokkal írja le, hogy egy szabály mely címekre illeszkedik.

Miért nem jelenik meg broadcastcím egy /31 hálózatnál? Egy /31 hálózat mindössze két címet tartalmaz. Ha az egyiket a hálózatnak, a másikat a broadcastnak tartanánk fenn, semmi sem maradna, ezért az RFC 3021 a /31 hálózatot pont–pont kapcsolatként határozza meg, amelyben mindkét cím gépcím, és nincs broadcastcím. A kalkulátor 2 használható gépcímet jelez, a broadcastcímet pedig nem alkalmazhatóként jelöli.

Miért utasítja el a rendszer a 010.1.1.1 címet ahelyett, hogy 10.1.1.1-ként olvasná? Mert az operációs rendszerek nem egységesen értelmezik a szokásos decimális formát. A POSIX inet_aton a kezdő nullát tartalmazó oktettet oktálisként olvassa, ezért a 010 a legtöbb rendszeren 8-at jelent. A bemenet elutasítása az egyetlen olyan megoldás, amely nem térhet el észrevétlenül attól, amit a felhasználó saját gépe tenne.

Mi a különbség az összes cím és a használható gépcímek között? Az összes cím a blokk teljes mérete, azaz 2 a (32 mínusz az előhossz) hatványán. A használható gépcímek száma ebből a két fenntartott cím levonása, kivéve a /31 hálózatot (mindkettő használható) és a /32 hálózatot (az egyetlen cím a gépcím).

Mit jelent a 192.168.1.10/24 hálózati címe? Ez 192.168.1.0, amelyet úgy kapunk, hogy megtartjuk a cím első 24 bitjét, a gépbiteket pedig nullára állítjuk. A teljes alhálózatot azonosítja, és nem rendelhető eszközhöz.

Hivatkozások

1. Postel, J. „RFC 791: Internet Protocol.” IETF, 1981.
2. Mogul, J. és J. Postel. „RFC 950: Internet Standard Subnetting Procedure.” IETF, 1985.
3. Mogul, J. „RFC 919: Broadcasting Internet Datagrams.” IETF, 1984.
4. Fuller, V. és T. Li. „RFC 4632: Classless Inter-domain Routing (CIDR).” IETF, 2006.
5. Retana, A. és mtsai. „RFC 3021: Using 31-Bit Prefixes on IPv4 Point-to-Point Links.” IETF, 2000.