วิธีการคำนวณ Subnetting ด้วย IPv4 ด้วย Network IP Address และ Mask

ที่อยู่ IP คือหมายเลขประจำตัวเชิงตรรกะของคอมพิวเตอร์บนเครือข่าย หรือของเครือข่ายหรือเครือข่ายย่อย ที่อยู่ IPv4 คือ 32 บิตในรูปแบบจุดทศนิยม เพื่อไม่ให้สับสนกับที่อยู่ MAC ที่แสดงในรูปแบบเลขฐานสิบหกที่คั่นด้วยเครื่องหมายทวิภาคหรือยัติภังค์ ที่อยู่ IP สามารถเปลี่ยนแปลงไดนามิกทั้งในระดับที่อยู่ IP สาธารณะและส่วนตัว แม้ว่าจะเป็นกรณีที่ได้รับการแก้ไขแล้วก็ตาม Subnetting เป็นเทคนิคในการแบ่งเครือข่ายขนาดใหญ่ออกเป็นเครือข่ายขนาดเล็ก (เครือข่ายย่อย) เพื่อคำนวณว่าเราจะต้องใช้ซับเน็ตมาสก์ใดในเครือข่ายใหม่ เราจะต้องคำนวณพารามิเตอร์ต่างๆ วันนี้ในบทความนี้เราจะแสดงให้คุณเห็นว่าเราสามารถทำ subnetting ได้ง่ายและรวดเร็วได้อย่างไร ทั้ง "ด้วยตนเอง" และการใช้เครื่องคำนวณ IP ที่จะทำให้ชีวิตของเราง่ายขึ้น

subnetting คืออะไร ประเภทและคลาสของที่อยู่

ซับเน็ตประกอบด้วยการแบ่งเครือข่ายขนาดใหญ่ออกเป็นซับเน็ตขนาดเล็กหลายๆ เครือข่าย ซึ่งต้องทำด้วยความระมัดระวังและวางแผนอย่างดี เพื่อไม่ให้เสียที่อยู่ IPv4 โดยทั่วไป subnetting จะทำในเครื่องโดยใช้ช่วงที่อยู่ IP ส่วนตัวที่เราสามารถใช้ได้โดยไม่มีข้อจำกัด อย่างไรก็ตาม subnetting สามารถทำได้สำหรับที่อยู่ IP สาธารณะ ตราบใดที่คุณทำงานหรือมีผู้ให้บริการของคุณเองและช่วงของคุณเอง ที่อยู่ IP สาธารณะที่จะใช้ ในบทช่วยสอนนี้ เราจะทำงานเฉพาะกับที่อยู่ IP ส่วนตัวในตัวอย่างทั้งหมด

มีหลายสาเหตุที่ต้องการแบ่งเครือข่ายขนาดใหญ่ออกเป็นเครือข่ายย่อยๆ เช่น:

• ขยายหรือลดช่วงของที่อยู่ IP บนเครือข่ายท้องถิ่น . หากเรามีเครือข่ายขนาดใหญ่ เราอาจต้องการลดจำนวนที่อยู่ IP ที่มีอยู่ เพื่อให้จัดการได้ง่ายขึ้น
• การเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่าย : เครือข่ายขนาดใหญ่มากอาจมีการรับส่งข้อมูลจำนวนมาก ทำให้เครือข่ายช้าลงมาก
• ปรับปรุงองค์กรของเครือข่ายทั้งหมด : เราสามารถแบ่งเครือข่ายที่ใหญ่มากออกเป็นเครือข่ายย่อยที่เล็กลง เพื่อใช้แต่ละเครือข่ายย่อยสำหรับผู้ชมเฉพาะ ตัวอย่างเช่น เราสามารถสร้างเครือข่ายย่อยสำหรับผู้บริหาร ฝ่ายบริหาร ทีมขาย เครือข่ายย่อยสำหรับแขก เป็นต้น
• ความปลอดภัยและการควบคุมการจราจรที่มากขึ้น : โดยการแบ่งเครือข่ายย่อยออกเป็นเครือข่ายย่อย เราสามารถแบ่งกลุ่มเครือข่ายของเราออกเป็น VLAN (ระดับ 2) และใช้ที่อยู่ IP ที่แตกต่างกัน (ระดับ 3) เพื่ออนุญาตหรือปฏิเสธการรับส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์เครื่องต่างๆ ด้วย subnetting หรือ subnetting ผู้ดูแลระบบเครือข่ายสามารถจัดการการรับส่งข้อมูลขาเข้าและขาออกทั้งหมดได้ง่ายขึ้น

เมื่อเราเห็นว่า subnetting คืออะไรและมีประโยชน์ทั้งหมด เราจะพูดถึงที่อยู่ IPv4 ประเภทต่างๆ ที่มีอยู่

ประเภทของที่อยู่ IPv4

ในเครือข่าย IPv4 มีที่อยู่ IP ทั้งหมดสามประเภท ที่อยู่ IP แต่ละประเภทจะมุ่งเน้นไปที่งานบางอย่าง ที่อยู่ IP เหล่านี้คือ:

• ที่อยู่เครือข่าย : คือที่อยู่ IP ที่เครือข่ายหรือซับเน็ตอ้างถึง ในการคำนวณที่อยู่เครือข่าย จำเป็นต้องดำเนินการ AND ระหว่างที่อยู่ IP ที่มุ่งไปยังโฮสต์ (คอมพิวเตอร์ เซิร์ฟเวอร์) และซับเน็ตมาสก์ที่กำหนดค่าไว้ ที่อยู่เครือข่ายคือที่อยู่ของเราเตอร์ของคุณที่รวมไว้ในตารางเส้นทาง เพื่อทราบวิธีไปยังปลายทางที่แน่นอน และเพื่อให้ทราบว่าแพ็กเก็ตนั้นมาจากอะไร
• ที่อยู่โฮสต์ : นี่คือที่อยู่ IP ที่กำหนดให้กับคอมพิวเตอร์ปลายทางในเครือข่าย คอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์ หรือสมาร์ทโฟนจะมีที่อยู่ IP ของโฮสต์
• ที่อยู่ออกอากาศ : เป็นที่อยู่พิเศษ ใช้เพื่อส่งข้อมูลไปยังโฮสต์ทั้งหมดภายในเครือข่าย ที่อยู่การออกอากาศภายในเครือข่ายย่อยจะเป็นที่อยู่ IP สุดท้ายเสมอ นอกจากนี้ยังมีที่อยู่ออกอากาศพิเศษเมื่อเรายังไม่ได้รับที่อยู่ IP จากเซิร์ฟเวอร์ DHCP หรือจากผู้ดูแลระบบเครือข่ายด้วยตนเอง ที่อยู่พิเศษนี้คือ 255.255.255.255

พวกเราส่วนใหญ่ในบ้านของเรามีเราเตอร์ที่มีที่อยู่ IP 192.168.1.1 และคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายมักจะมีที่อยู่ 192.168.1.2 ถึง 192.168.1.254 มีการใช้ซับเน็ตมาสก์ 255.255.255.0 บนโฮสต์เหล่านี้ทั้งหมด ที่อยู่ IP ทั้งหมดเหล่านี้เป็นที่อยู่โฮสต์ ที่อยู่เครือข่ายสามารถคำนวณได้โดยการดำเนินการ (192.168.1.1 และ 255.255.255.0) ซึ่งส่งผลให้เป็น 192.168.1.0 ดังนั้นที่อยู่เครือข่ายคือ 192.168.1.0 สำหรับที่อยู่การออกอากาศนั้นเป็นที่อยู่สุดท้ายในเครือข่าย ดังนั้น ในกรณีนี้ที่อยู่การออกอากาศคือ 192.168.1.255

ซับเน็ตมาสก์มีบทบาทพื้นฐานเมื่อทำซับเน็ต เพราะจะบอกเราว่าบิตใดเป็นของส่วนเครือข่ายและส่วนใดเป็นของส่วนโฮสต์ ซับเน็ตมาสก์จะกำหนดที่อยู่ IP ของเครือข่าย ช่วงของที่อยู่ IP สำหรับโฮสต์ และที่อยู่ IP ที่ออกอากาศด้วย ซับเน็ตมาสก์สามารถแสดงเป็นไบนารี จุดทศนิยมเป็นที่อยู่ IP และในรูปแบบ CIDR ด้วย สัญกรณ์ CIDR นั้นเป็นเลข 1 ที่เรามีจากซ้ายไปขวาในซับเน็ตมาสก์ในรูปแบบไบนารี ในตารางต่อไปนี้ คุณสามารถดูซับเน็ตมาสก์ทั้งหมดในรูปแบบไบนารี ทศนิยม และ CIDR นอกจากนี้ คุณยังสามารถดูจำนวนโฮสต์สูงสุดโดยขึ้นอยู่กับซับเน็ตมาสก์

มีที่อยู่ IPv4 บางอย่างที่ไม่สามารถกำหนดให้กับโฮสต์ได้ เช่น ที่อยู่ IP ของเครือข่ายหรือที่อยู่ IP ที่ออกอากาศ ระบบปฏิบัติการจะแจ้งข้อผิดพลาดให้เราทราบโดยตรง นอกจากนี้เรายังพบ IPv4 ที่สามารถกำหนดให้กับโฮสต์ได้ แต่มีข้อจำกัดในการโต้ตอบของโฮสต์ดังกล่าวภายในเครือข่าย

คลาสที่อยู่ IPv4

ในการจัดการกับ IPv4 มีเครือข่ายหลายประเภท เครือข่ายเหล่านี้สร้างขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างเครือข่ายขนาดใหญ่ ขนาดกลาง และขนาดเล็ก ในปัจจุบัน เราเตอร์อินเทอร์เน็ตทั้งหมดใช้โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางภายในของเกตเวย์ไดนามิก (IGP) และโปรโตคอล EGP ที่ไม่มีคลาส ดังนั้น เราจะใช้ VLSM (Variable Size Subnet Masks) เพื่อบันทึกที่อยู่ IP จำนวนมากและไม่ทำให้เสียที่อยู่ IP

มีที่อยู่คลาส A, B, C ที่ใช้มากที่สุด เรายังมีคลาส E ที่เป็นที่อยู่แบบหลายผู้รับ และคลาส E ที่ใช้สำหรับการทดลองหรือการทดสอบ ในตารางต่อไปนี้ คุณสามารถดูข้อมูลสรุปของคลาสต่างๆ ที่เรามี:

อย่างที่คุณเห็น ทั้งที่อยู่ในคลาส A, B และ C เรามีช่วงที่อยู่ IP ส่วนตัวที่เราสามารถใช้ได้ในบ้านหรือที่ทำงานของเราโดยไม่มีปัญหา แต่อยู่ในพื้นที่เสมอ ที่อยู่ IP ส่วนตัวนี้ไม่สามารถกำหนดเส้นทางผ่านอินเทอร์เน็ตได้ นอกจากนี้ยังมีที่อยู่ IP ที่สงวนไว้อื่นๆ เช่น 0.0.0.0 เพื่อระบุว่าเป็นเส้นทางเริ่มต้น ที่อยู่ IP แบบวนรอบที่ 127.0.0.0/8 หรือที่อยู่ IP ของ APIPA ที่อยู่ในช่วง 169.254.0.0/16

เมื่อคำนวณซับเน็ต เราต้องพิจารณาถึงสิ่งที่เราต้องการคำนวณ: ซับเน็ตสามารถใส่ได้กี่ซับเน็ตภายในเครือข่ายที่ใหญ่กว่า คำนวณซับเน็ตตามจำนวนโฮสต์สูงสุดที่จะแนะนำภายในเครือข่ายหรือไม่

คำนวณจำนวนซับเน็ตสูงสุดภายในเครือข่ายที่ใหญ่ขึ้น

ในตัวอย่างนี้ เราจะคำนวณจำนวนซับเน็ตที่สามารถใส่ได้ภายในเครือข่ายที่ใหญ่กว่า ลองนึกภาพว่าเราต้องการที่จะ วางเครือข่ายทั้งหมด 40 เครือข่ายในเครือข่าย 192.168.1.0/24 , subnet mask ใดที่โฮสต์ต่างกันควรใช้? เรามีช่วง IP ใดบ้างสำหรับโฮสต์ ที่อยู่ IP ของเครือข่ายและที่อยู่ IP ที่ออกอากาศคืออะไร สิ่งแรกที่เราต้องรู้ก็คือ ในการทำแบบฝึกหัดนี้ จำเป็นต้องสำรองทั้งหมด 2 บิตสำหรับโฮสต์ ดังนั้นในเครือข่ายคลาส A ที่มี / 8 หน้ากาก เราจะมีทั้งหมด 22 บิต พร้อมใช้งานในเครือข่ายคลาส B ที่มีมาสก์ / 16 เราจะมีทั้งหมด 14 บิต และในเครือข่ายของคลาส C ที่มีมาสก์ / 24 เราจะมีทั้งหมด 6 บิต

ขั้นตอนในการคำนวณมีดังนี้:

1. แปลง 40 เครือข่ายเป็นไบนารี: สิ่งแรกที่เราต้องทำคือแปลง 40 เป็นไบนารี ซึ่งก็คือ 101000 ซึ่งหมายความว่าเรามีทั้งหมด 6 บิตเพื่อคำนวณซับเน็ตมาสก์สุดท้ายในภายหลัง
2. ซับเน็ตมาสก์เริ่มต้นคือ / 24 หรือ 255.255.255.0 หากเราเปลี่ยนมาสก์นี้เป็นไบนารี เรามี: 11111111.11111111.11111111.00000000
3. เราสงวนบิตที่คำนวณได้ 6 บิต (40 เครือข่าย) จากซ้ายไปขวา โดยเริ่มจาก 0 ตัวแรกที่ปรากฏขึ้น ดังนั้น เราจะดำเนินการกับออคเต็ตที่สี่
4. ซับเน็ตมาสก์ใหม่จะเป็นดังนี้: 11111111.11111111.11111111.11111100; ดังนั้นเราจึงจัดการกับ a / 30 หรือ 255.255.255.252 ซับเน็ตมาสก์ หากส่วนสุดท้ายของมาสก์ (11111100) ถูกแปลงเป็นทศนิยม เราจะได้ตัวเลข 252

ด้วยข้อมูลนี้ ในการคำนวณซับเน็ตต่างๆ ที่เราสร้างได้ภายในเครือข่าย 192.168.1.0/24 เราต้องทำ 2 ยกขึ้นเป็นเลขศูนย์ของซับเน็ตมาสก์ที่เราคำนวณไว้ ถ้าเราดู เราจะได้ค่าสุดท้าย ส่วนหนึ่งของมาสก์คือ «11111100» เรามีศูนย์สองตัว ดังนั้น 2 ^ 2 ซึ่งเท่ากับ 4 นี่คือส่วนเพิ่มที่เราต้องใช้ในการคำนวณที่อยู่เครือข่ายต่างๆ ของเครือข่ายย่อยต่างๆ

ช่วงที่อยู่ IP ของซับเน็ตที่คำนวณได้จะเป็นดังนี้ ตามหลักเหตุผลในซับเน็ตมาสก์ทั้งหมด / 30 หรือ 255.255.255.252 ที่เราคำนวณไว้จะถูกนำมาใช้

• 192.168.1.0 – 192.168.1.3; ที่อยู่ IP แรกคือที่อยู่เครือข่าย และที่อยู่สุดท้ายคือที่อยู่การออกอากาศ ที่อยู่ 192.168.1.1 และ 192.168.1.2 ที่ "อยู่ตรงกลาง" กำลังเผชิญหน้ากับโฮสต์
• 192.168.1.4 - 192.168.1.7
• 192.168.1.8 - 192.168.1.11
• 192.168.1.12 - 192.168.1.15
• ....
• 192.168.1. 252 - 192.168.1.255

ที่อยู่เครือข่ายสุดท้ายในออคเต็ตสุดท้ายจะสอดคล้องกับซับเน็ตมาสก์ที่คำนวณในตัวอย่างนี้ (255.255.255. 252 )

คำนวณซับเน็ตตามจำนวนโฮสต์สูงสุดต่อซับเน็ต

ในตัวอย่างนี้ เราจะคำนวณจำนวนโฮสต์ที่สามารถใส่ได้ภายในซับเน็ตที่อยู่ภายในเครือข่ายที่ใหญ่กว่า ในเครือข่าย 192.168.1.0/24 สามารถใส่โฮสต์ได้ทั้งหมด 254 โฮสต์ดังที่เราเคยเห็นมาก่อน แม้ว่าจะมีที่อยู่ 256 รายการ แต่ที่อยู่แรกคือที่อยู่เครือข่าย และที่อยู่สุดท้ายคือที่อยู่ออกอากาศ ดังนั้นจึงใช้ไม่ได้ เจ้าภาพ .

สมมติว่าเราต้องการ นำโฮสต์ทั้งหมด 40 โฮสต์ในซับเน็ต ตามเครือข่ายระดับบนสุด 192.168.1.0/24 , subnet mask ใดที่โฮสต์ต่างกันควรใช้? เรามีช่วง IP ใดบ้างสำหรับโฮสต์ ที่อยู่ IP ของเครือข่ายและที่อยู่ IP ที่ออกอากาศคืออะไร สิ่งแรกที่เราควรทราบก็คือ ในการทำแบบฝึกหัดนี้ จะมีที่อยู่ IP ที่ "เกิน" ของโฮสต์เสมอ ในกรณีนี้ ไม่เพียงแต่จะมี 40 โฮสต์ในแต่ละซับเน็ต แต่มีทั้งหมด (2 ^ 8) -2.

ขั้นตอนในการคำนวณนั้นคล้ายกับขั้นตอนก่อนหน้ามาก แต่มี a การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญมากในขั้นตอนที่สาม .

1. แปลง 40 โฮสต์เป็นไบนารี: สิ่งแรกที่เราต้องทำคือแปลง 40 เป็นไบนารี ซึ่งก็คือ 101000 ซึ่งหมายความว่าเรามีทั้งหมด 6 บิตเพื่อคำนวณซับเน็ตมาสก์สุดท้ายในภายหลัง
2. ซับเน็ตมาสก์เริ่มต้นคือ / 24 หรือ 255.255.255.0 หากเราเปลี่ยนมาสก์นี้เป็นไบนารี เรามี: 11111111.11111111.11111111.00000000
3. เราสงวนการคำนวณ 6 บิต (40 โฮสต์) จากขวาไปซ้ายโดยใส่ศูนย์ และเราจะเติม 1 ไปทางซ้ายจนสุด
4. ซับเน็ตมาสก์ใหม่จะเป็นดังนี้: 11111111.11111111.11111111 11000000 ; ดังนั้นเราจึงจัดการกับ a / 26 subnet mask (เรามีทั้งหมด 26 ชิ้น) หรือ 255.255.255.192 หากส่วนสุดท้ายของมาสก์ (11000000) ถูกแปลงเป็นทศนิยม เราจะได้ตัวเลข 192

ด้วยข้อมูลนี้ ในการคำนวณซับเน็ตต่างๆ ที่เราสร้างได้ภายในเครือข่าย 192.168.1.0/24 เราต้องทำ 2 ยกขึ้นเป็นเลขศูนย์ของซับเน็ตมาสก์ที่เราคำนวณไว้ ถ้าเราดู เราจะได้ค่าสุดท้าย ส่วนหนึ่งของมาสก์คือ «11000000» เรามีศูนย์หกตัว ดังนั้น 2 ^ 6 ซึ่งเท่ากับ 64 64 นี้เป็นส่วนเพิ่มที่เราต้องใช้ในการคำนวณที่อยู่เครือข่ายต่างๆ ของซับเน็ตต่างๆ

ช่วงที่อยู่ IP ของซับเน็ตที่คำนวณได้จะเป็นดังนี้ ตามหลักเหตุผลในซับเน็ตมาสก์ทั้งหมด / 26 หรือ 255.255.255.192 ที่เราคำนวณไว้จะถูกนำมาใช้

• 192.168.1.0 – 192.168.1.63; ที่อยู่ IP แรกคือที่อยู่เครือข่าย และที่อยู่สุดท้ายคือที่อยู่การออกอากาศ ที่อยู่ IP ที่ "อยู่ตรงกลาง" หันเข้าหาโฮสต์
• 192.168.1.64 - 192.168.1.127
• 192.168.1.128 - 192.168.1.191
• 192.168.1.192 - 192.168.1.255

หากเราต้องการวาง 40 โฮสต์ต่อเครือข่าย เราสามารถสร้างเครือข่ายย่อยได้ทั้งหมดสี่เครือข่ายย่อยภายในเครือข่าย 192.168.1.0/24 ตามที่เราเห็น

เราหวังว่าบทช่วยสอนนี้จะช่วยให้คุณคำนวณซับเน็ตตามจำนวนเครือข่ายและจำนวนโฮสต์ที่เราต้องการใส่ไว้ในซับเน็ต