Kalkulator podomrežij IP: CIDR, maska in obseg gostiteljev

Kalkulator podomrežij IP

Kalkulator podomrežij IP izračuna podrobnosti omrežja za naslov IPv4 in dolžino predpone. Iz teh dveh vnosov določi omrežni naslov, oddajni naslov, obseg uporabnih naslovov gostiteljev, masko podomrežja in masko zvezdnih znakov.

Kaj počne kalkulator

Orodje sprejme naslov IPv4, zapisan kot štiri s piko ločena števila, na primer 192.168.1.10, ter dolžino predpone od 0 do 32. Deluje tudi zapis obeh skupaj v obliki CIDR, na primer 192.168.1.10/24: del /24 se samodejno prenese v polje predpone.

Kalkulator vrne:

• Zapis CIDR: omrežje v obliki naslov/predpona, na primer 192.168.1.0/24.
• Omrežni naslov: prvi naslov v bloku. Označuje samo omrežje.
• Oddajni naslov: zadnji naslov v bloku. Sporočilo, poslano nanj, doseže vse gostitelje v podomrežju.
• Obseg uporabnih naslovov gostiteljev: prvi in zadnji naslov, ki ga naprava lahko dejansko uporablja.
• Uporabni gostitelji in skupno število naslovov: koliko naslovov vsebuje blok in koliko jih je na voljo napravam.
• Maska podomrežja in maska zvezdnih znakov: maska v zapisu s pikami, na primer 255.255.255.0, in njena inverzna vrednost, 0,0.0,255.
• Maska podomrežja, razčlenjena bit za bitom, z osmimi biti na oktet.

Rezultati sledijo RFC 791 (naslavljanje IPv4), RFC 4632 (zapis CIDR), RFC 950 skupaj z RFC 919 in RFC 922 (rezervacije omrežnega in oddajnega naslova) ter RFC 3021 (povezave od točke do točke /31).

Kako deluje podomreževanje

Naslov IPv4 je 32-bitno število. Zapisujemo ga kot štiri oktete, pri čemer ima vsak oktet 8 bitov in vsebuje vrednost od 0 do 255. Dolžina predpone razdeli teh 32 bitov na dva dela. Prvi biti, kolikor jih določa predpona, označujejo omrežje. Preostali biti označujejo gostitelja v tem omrežju.

Omrežje /24 ohrani 24 bitov za omrežni del in pusti 8 bitov za gostitelje. Osem gostiteljskih bitov omogoča 2⁸ = 256 naslovov. Omrežje /26 ima le 6 gostiteljskih bitov, zato vsebuje 2⁶ = 64 naslovov.

Maska podomrežja isti razcep zapiše kot naslov: bit 1 za vsak omrežni bit in bit 0 za vsak gostiteljski bit. Pri /24 je to 255,255.255,0. Nadomestna maska obrne vsak bit maske podomrežja. Dostopni seznami usmerjevalnikov, zlasti pri opremi Cisco, primerjajo naslove z nadomestnimi maskami, zato orodje prikazuje obe maski.

Formula podomrežja

Pri dolžini predpone p med 0 in 30 kalkulator uporabi ta pravila, opredeljena v RFC 950 in RFC 4632:

• Maska podomrežja = zgornjih p bitov 32-bitne besede, nastavljenih na 1.
• Omrežni naslov = naslov IP IN maska podomrežja (bitni IN ohrani bit samo tam, kjer imata oba vhoda vrednost 1).
• Oddajni naslov = omrežni naslov ALI maska zvezdnih znakov (vsi gostiteljski biti so nastavljeni na 1).
• Skupno število naslovov = 2⁽³²⁻ᵖ⁾.
• Uporabni gostitelji = 2⁽³²⁻ᵖ⁾ − 2. Odštevanje odstrani omrežni in oddajni naslov, ki ju RFC 950 in RFC 919 rezervirata.
• Prvi uporabni gostitelj = omrežni naslov + 1. Zadnji uporabni gostitelj = oddajni naslov − 1.

Dve dolžini predpone uporabljata drugačna pravila. /31 vsebuje natanko 2 naslova, RFC 3021 pa določa, da sta oba uporabna gostitelja na povezavi od točke do točke, brez oddajnega naslova. /32 označuje en sam naslov: 1 skupni, 1 uporaben, brez oddajnega naslova. V teh dveh primerih orodje prvi naslov označi kot »Osnova predpone« namesto »Omrežni naslov«, saj noben od blokov ne rezervira naslova za označevanje omrežja.

Vsak rezultat izhaja iz aritmetike nad enim 32-bitnim številom. Orodje naslovov nikoli ne izpisuje posamezno, zato se /0, ki zajema vseh 4.294.967.296 naslovov IPv4, izračuna enako hitro kot /32.

Primer z rešitvijo

Za naslov 10.128.7.33 z dolžino predpone /26:

1. Maska podomrežja: 26 bitov ena, ki jim sledi 6 bitov nič, je 11111111,11111111.11111111,11000000, kar se zapiše kot 255,255.255,192.
2. Omrežni naslov: med naslovom in masko izvedemo operacijo IN. Prvi trije okteti ostanejo nespremenjeni. V zadnjem oktetu je 33 v dvojiškem zapisu 00100001; operacija IN z 11000000 da 00000000, kar je 0. Omrežni naslov je 10.128.7.0, zato je zapis CIDR 10.128.7.0/26.
3. Oddajni naslov: vse 6 gostiteljske bite nastavite na 1. Zadnji oktet postane 00111111, kar je 63. Oddajni naslov je 10,128.7,63.
4. Število: 2⁶ = 64 skupnih naslovov in 64 − 2 = 62 uporabnih gostiteljev.
5. Obseg gostiteljev: od 10.128.7.1 do 10,128.7,62.
6. Maska zvezdnih znakov: inverzna vrednost maske podomrežja, 0,0.0,63.

Drugi primer s privzetim vnosom orodja, 192.168.1.10/24: omrežje 192.168.1.0, oddajni naslov 192.168.1.255, gostitelji od 192.168.1.1 do 192.168.1.254, 254 uporabnih gostiteljev od skupno 256 naslovov, maska podomrežja 255.255.255.0, maska zvezdnih znakov 0,0.0,255.

Konvencije, ki jim orodje sledi

Okteti z ničlami na začetku so zavrnjeni. Orodje zavrne 010.1.1.1, namesto da bi ga prebralo kot 10,1.1,1. To je namerno. Funkcija POSIX inet_aton, ki se uporablja v ukazih ping, curl in večini razreševalnikov operacijskih sistemov, oktet z začetno ničlo obravnava kot osmiško število, zato 010.1.1.1 tem programom pomeni 8.1.1.1. Nobena domneva o desetiškem ali osmiškem zapisu se ne more ujemati z vsakim razčlenjevalnikom, zato orodje ne sprejme nobene. Iz istega razloga zavrne tudi predpono, zapisano kot /08.

Pri številu gostiteljev se odštejeta dva. Nekateri kalkulatorji kot število gostiteljev prikažejo surovo velikost bloka. To orodje sledi RFC 950: v vsakem bloku od /0 do /30 gostiteljski del, sestavljen iz samih ničel, označuje omrežje, del, sestavljen iz samih enic, pa je oddajni naslov, zato sta oba izključena in ima /24 254 uporabnih gostiteljev, ne 256.

/31 ima dva uporabna gostitelja. Starejša besedila, napisana pred RFC 3021 (objavljenim leta 2000), so /31 označevala kot neuporaben, ker po odštetju dveh rezerviranih naslovov ostane nič. RFC 3021 je obe rezervaciji odstranil za povezave od točke do točke, usmerjevalniki pa to podpirajo že desetletja, zato orodje prikaže 2 uporabna gostitelja in brez oddajnega naslova.

Sprejeta je vsaka predpona od /0 do /32. /0 je veljaven blok, ki pokriva celoten prostor IPv4, kar ustreza zapisu 0.0.0.0/0 v usmerjevalnih tabelah kot privzeta pot.

Samo IPv4. IPv6 (RFC 4291) uporablja 128-bitne naslove in drugačen zapis, zato ni v obsegu tega orodja. Orodje tudi ne označuje obsegov s posebnim namenom, kot so zasebni naslovi ali naslovi povratne zanke (RFC 6890); poroča samo aritmetiko naslovov.

Pogosta vprašanja

Koliko uporabnih gostiteljev ima /24? 254. /24 pusti 8 gostiteljskih bitov, kar da 2⁸ = 256 naslovov. Dva sta rezervirana: omrežni in oddajni naslov. Za naprave tako ostane 254 naslovov.

Kaj je maska zvezdnih znakov? Bitna inverzna vrednost maske podomrežja. Kjer ima maska podomrežja 1, ima maska zvezdnih znakov 0, in obratno. Za masko 255.255.255.0 je maska zvezdnih znakov 0,0.0,255. Dostopni seznami na številnih usmerjevalnikih uporabljajo maske zvezdnih znakov za opis naslovov, na katere se pravilo nanaša.

Zakaj /31 ne prikazuje oddajnega naslova? /31 vsebuje samo dva naslova. Če bi enega rezervirali za omrežje in drugega za oddajanje, ne bi ostal noben naslov, zato RFC 3021 določa /31 kot povezavo od točke do točke, kjer sta oba naslova gostitelja in oddajni naslov ne obstaja. Kalkulator prikaže 2 uporabna gostitelja in označi, da oddajni naslov ni na voljo.

Zakaj je 010.1.1.1 zavrnjen, namesto da bi bil prebran kot 10.1.1.1? Ker se operacijski sistemi ne strinjajo z navadnim desetiškim branjem. POSIX inet_aton oktet z začetno ničlo prebere kot osmiško število, zato 010 večini sistemov pomeni 8. Zavrnitev vnosa je edina možnost, pri kateri se rezultat ne more tiho razlikovati od ravnanja uporabnikovega računalnika.

Kakšna je razlika med skupnim številom naslovov in uporabnimi gostitelji? Skupno število naslovov je celotna velikost bloka, 2 na potenco (32 minus dolžina predpone). Število uporabnih gostiteljev je to število, zmanjšano za dva rezervirana naslova, razen pri /31 (oba sta uporabna) in /32 (posamezni naslov je gostitelj).

Kaj pomeni omrežni naslov 192.168.1.10/24? To je 192.168.1.0, dobljen tako, da se ohrani prvih 24 bitov naslova, gostiteljski biti pa se nastavijo na nič. Označuje celotno podomrežje in ga ni mogoče dodeliti napravi.

Viri

1. Postel, J. »RFC 791: Internetni protokol.« IETF, 1981.
2. Mogul, J., in J. Postel. »RFC 950: Standardni internetni postopek podomreževanja.« IETF, 1985.
3. Mogul, J. »RFC 919: Oddajanje internetnih datagramov.« IETF, 1984.
4. Fuller, V., in T. Li. »RFC 4632: Brezrazredno meddomensko usmerjanje (CIDR).« IETF, 2006.
5. Retana, A. idr. »RFC 3021: Uporaba 31-bitnih predpon na povezavah IPv4 od točke do točke.« IETF, 2000.