Клас E- адреса починається з 1111

Розподіл кількості адрес мереж та вузлів у різних класах показано в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 – Розподіл кількості адрес у класах

	Число мереж N_d (domains)	Число вузлів N_n (hosts)
Клас A	2⁸-2	2²⁴-2
Клас B	2¹⁴ -2	2¹⁶-2
Клас C	2²¹-2	2⁸-2

Коли комп’ютер має два або більше фізичних під’єднань він називається multi-home host. Такий комп’ютер або маршрутизатор потребує множину IP-адрес, при цьому кожна адреса відповідає одному з під’єднань машини до мережі.

Оскільки IP-адреси кодують як мережу, так і вузол в мережі, то ці адреси не визначають конкретний комп’ютер, а визначають під’єднання до мережі.

Тому роутер, який з’єднує n мереж, має n різних IP-адрес, по одній для кожного мережевого під’єднання.

2.1.3 Десятковий запис IP-адреси

IP-адреса має чотири поля (байти) у формі ааа.ввв.ссс.ddd, розділених крапками (таблиця 2.3). Кожне поле звичайно подається у формі десяткового числа. IP-адреси можна розрізняти за класами, використовуючи десяткове значення ааа першого байта:

Таблиця 2.3. – Розподіл IP адрес за класами

Клас	Найменша адреса	Найбільша адреса
A	0.1.0.0	126.0.0.0
B	128.0.0.0	191.255.0.0
C	192.0.1.0	223.255.255
D	224.0.0.0	239.255.255.255
E	240.0.0.0	247.255.255.255

2.1.4 Мережі та підмережі. Маски

В оригінальній схемі IP-адресації будь-якій фізичній мережі призначена унікальна мережева адреса; будь-який вузол в мережі використовує мережеву адресу як префікс до індивідуальної адреси вузла. Такий поділ обумовлений потребами процесу маршрутизації пакетів. Окремі територіальні мережі мають певну свободу в модифікації адрес і маршрутів, що дозволяє розширити кількість адрес.

В багатьох випадках, наприклад з метою зниження трафіка, чи для організації робочих груп, проявляється необхідність розбиття на підмережі або сегменти. Здійснюється таке розбиття за допомогою масок підмереж. Це призводить до зниження кількості вузлів в мережі, а також спрощує адресацію між ними за рахунок скорочення кількості біт, що залишаються для визначення адреси хоста.

Додатково комп’ютер має знати, скільки біт відведено для SubNetID та HostID. Саме за допомогою маски є можливість вказати розмір цих полів. Маска - 32-розрядне число, що має біти, які відповідають полям NetID та SubNetID, рівні 1, а біти для HostID рівні 0. Адреса підмережі визначається шляхом логічного множення:

<Адреса підмережі> = <IP-адреса & маска>

Розглянемо сегментацію мереж IP на прикладі мережі класу С. Організація пімереж в цьому випадку виконується за допомогою “позичення” для адресації мережі декількох біт з останнього октета. Кількість позичених біт залежить від потрібної кількості підмереж або від обмеження щодо кількості вузлів в підмережі.

У випадку розбиття на дві підмережі відповідно відповідно позичаються 2 біти, залишаючи 6 біт для адресації хостів. Ці два біти з останнього октета будуть додані до бітів, що використовуються для адресації мережі. Шість біт, що залишились, дозволяють кожній з двох підмереж підтримувати 62 унікальних адреси (64 адреси в піжмережі, але перша і остання виділені на адресу мережі і адресу бродкасту відповідно), а маска підмережі, що використовується, буде виглядати як 255. 255. 255.192(11111111.11111111.11111111.11000000).

Для організації шести підмереж потрібно використовувати три біти, що обмежує кількість вузлів в кожній мережі до тридцяти і з маскою 255.255.255.224 (11111111.11111111.11111111.11100000 )

Легко зауважити, що розбиття на більшу кількість підмереж призведе до різкого зниження кількості доступних адрес в підмережі.

Досить часто використовують запис адресації виду ХХХХ.ХХХХ.ХХХХ.0/ Y

Число, що стоїть за дробом, визначає кількість біт, позичених для визначення адреси мережі, що дозволяє відмовитись від стандартної форми запису. Таким чином, адреса класу С 204. 251. 122.0 з маскою 255.255.255.224 може бути записана як 204.251.122.0/27, що означає використання 27 з 32 адресних біт для визначення адреси мережі, залишаючи решту адресного простору для призначення адрес хостам.

Це число називають номером CIDR (Classless InterDomain Routing)

Маска також часто записується у шістнадцятковій формі, особливо тоді, коли приходиться маніпулювати SubNetID з розміром, не кратним 8 бітам. Вищеприведена маска у шістнадцятковій формі записується так: 0xffffff00.

Маючи IP адресу і маску, комп’ютер може визначити чи IP адреса вказує:

- на комп’ютер який знаходиться на його ж підмережі;

- на комп’ютер який знаходиться на іншій підмережі;

- на комп’ютер який знаходиться на іншій мережі.

Наприклад адреса комп’ютера 184.12.44.45 (клас В), а його маска рівна 255.255.255.0 (тобто для SubNetID виділено 8 біт). Якщо комп’ютеру необхідно передати інформацію, призначену для іншого комп’ютера, IP-адреса якого рівна: 184.12.80.2, то комп’ютер може визначити що їх NetID однакові, а от SubNetID різні (44 ¹ 80).

- адреса 184.12.44.50, то комп’ютер може визачити, що вони належать як до одної мережі, так і до одної підмережі, оскільки їх NetID та SubNetID однакові;

- адреса 192.168.0.3 (адреса класу С) - оскільки NetID різні, то подальші уточнення не проводяться.

Ці порівняння необхідні наприклад для того щоб можна було визначитися, чи комп’ютер повинен посилати пакети до призначення прямо на мережу (підмережу), до якої він безпосередної під'єднаний, чи до маршрутизатора, який асоціюється з необхідним напрямком.

2.1.5 Організація підмереж

Сам Internet не бачить організації підмереж, так що організація підмереж відома і розпізнається тільки локально всередині загальної мережі. Однак будучи один раз утворена, кожна підмережа локально діє як окрема мережа, і комунікація між підмережами вимагає того ж, що й комунікація між мережами. Комп'ютери в різних підмережах не можуть бачити один одного, доки не передбачено спеціального способу для цього. Очевидно, що 16777214 адрес станцій мережі класу A незручні для використання, як і 65534 адрес класу B. Звичайно неможливо використати такий розмір мережі, однак існує простий спосіб організації підмереж в мережах класів A і B: підмереж класу A у вигляді еквівалентних мереж класу B і підмереж класу B у еквівалентні мережі класу C. Зауважимо ще раз, що організація підмереж є тільки внутрішньою, а зовні мережа класу A завжди залишається такою.

Використаємо для прикладу мережу класу C і розглянемо, як можна утворити підмережу. Нехай мережева адреса є 192.168.255.0 і мережева маска для неї є 255.255.255.0. Маємо 8 бітів для адрес станцій, що дає можливих 254 адреси. Нагадаємо, що адреси станцій з усіма двійковими одиницями (тобто 255) або з усімома нулями (тобто 0) не можна застосовувати. Для маски можна призначити будь-які з бітів, зарезервованих в мережевій адресі класу C для станції, тобто від 1 до 6 бітів, однак не можна вживати 7 бітів, бо це означатиме 0 станцій. Зауважимо, що перші три 255.255.255 не змінюються. Доброю практикою при організації підмереж є виділення бітів у мережевій масці неперервно зліва направо. Це не вимога, однак впровадження інших варіантів не дає добрих результатів. Використання 2 та 3 адресних біт для утворення підмереж наведені в таблицях 2.4-2.5.

Таблиця 2.4 –Використання 2 адресних біт для утворення підмереж

2 біти Мережева маска 255.255.255.192	Адреси станцій
підмережа 0: (00)₂	від 192.168.255.1 до 192.168.255.62
підмережа 1: (01)₂	від 192.168.255.65 до 192.168.255.126
підмережа 2: (10)₂	від 192.168.255.129 до 192.168.255.190
підмережа 3: (11)₂	від 192.168.255.193 до 192.168.255.254

Оскільки у двійковій формі 192₁₀=(1100 0000)₂, то це забезпечує 4 підмережі, кожна з 62 станціями.

Таблиця 2.5 – Використання 3 адресних біт для утворення підмереж

3 біти Мережева маска 255.255.255.224	Адреси станцій
підмережа 0: (000)₂	від 192.168.255.1 до 192.168.255.30
підмережа 1: (001)₂	від 192.168.255.33 до 192.168.255.62
підмережа 2: (010)₂	від 192.168.255.65 до 192.168.255.94
підмережа 3: (011)₂	від 192.168.255.97 до 192.168.255.126
підмережа 4: (100)₂	від 192.168.255.129 до 192.168.255.158
підмережа 5: (101)₂	від 192.168.255.161 до 192.168.255.190
підмережа 6: (110)₂	від 192.168.255.193 до 192.168.255.222
підмережа 7: (111)₂	від 192.168.255.225 до 192.168.255.254

Оскільки у двійковій формі 224₁₀=(1110 0000)₂, то це забезпечує 8 підмереж, кожна з 30 станціями.

Подібним чином можна отримати діапазони адрес для мережевих масок:

- 4 біти Мережева маска 255.255.255.240 з 16 підмережами по 14 станцій у кожній;

- 5 бітів Мережева маска 255.255.255.248 з 32 підмережами по 6 станцій у кожній;

- 6 бітів Мережева маска 255.255.255.252 з 64 підмережами по 2 станції у кожній.

Перші 24 біти в IP-адресі можна ігнорувати (у нашому прикладі це десяткове 192.168.255), оскільки вони відносяться до базової мережі, в якій організуються підмережі. При використанні двобітової мережевої маски для підмережі 0 бачимо, що останні 8 бітів завжди починаються від 00₈, що означає їх десятковий еквівалент в інтервалі від 0 до 63. Оскільки всі нулі та всі одиниці в адресі станції не можна використовувати, то це виключає із вжитку 0 і 63, так що залишаються числа від 1 до 62. Для підмережі 2 перші два біти останнього октету адреси для всіх станцій підмережі завжди рівні 10₈, так що наявні комбінації решти шести бітів дають десяткові числа від 128 до 191. Виключаючи вживання всіх нулів та всіх одиниць в адресах станцій, отримуємо прийнятні числа від 129 до 190, що знову забезпечує 62 станції. Аналогічно можна пояснити отримані діапазони адрес для інших мережевих масок.

2.2 Матеріали для виконанння роботи

2.2.1 Проведення розрахунків для визначення адрес та маски мережі

Візьмемо базову адресу мережі 10.1.0.0, кількість під мереж: 7, кількість робочих станцій: 55.

Таблиця 2.6 – Розрахунок ip-адрес

Номер підмережі	Адреса мережі	Широковісна адреса	Початкова адреса хостів	Кінцева адреса хостів
	10.1.0.0	10.1.0.63	10.1.0.2	10.1.0.57
	10.1.0.64	10.1.0.127	10.1.0.66	10.1.0.121
	10.1.0.128	10.1.0.191	10.1.0.130	10.1.0.185
	10.1.0.192	10.1.0.255	10.1.0.194	10.1.0.249
	10.1.1.0	10.1.1.63	10.1.1.2	10.1.1.57
	10.1.1.64	10.1.1.127	10.1.1.66	10.1.1.121
	10.1.1.128	10.1.1.191	10.1.1.130	10.1.1.185

Маска підмережі
255.255.255.192

Адреса 10.1.0.1 – адреса gateway в першій підмережі (10.1.0.0 - адреса підмережі). Аналогічно в кожній підмережі значення адреси gateway буде наступним після адресу підмережі. Створена модель мережі зображена на рисунку 2.1.

2.2.2 Модель мережі і налагодження свіча

Рисунок 2.1 –Модель мережі

Для створення підмереж треба зайти у закладку «Config» свіча та створити додати необхідну кількість підмереж («VLAN Database»), вказавши в поле VLAN Number номер мережі, починаючи з 2 (1й – зарезервовано), VLAN Name – ім’я мережі (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Скриншот створення підмереж в базі

На кожний з портів центального свіча встановити необхідну VLAN (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Скриншот налаштування портів для підмереж

Свіч складається з 24 портів. Треба під’єднати 55 хостів однієї віртуальної мережі до нього. Отже, використовується 3 додаткових свіча, які під’єднані до центрального свіча, а на портах центрального свіча вказується відповідний однаковий номер підмережі.

Всі підключені порти свіча будуть мати значення «UP» при наведенні на свіч курсором (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 – Скриншот налагодженого свіча

2.2.3 Аналіз і тестування мережі

- Відправлення пакетів на робочі станції, які знаходяться в одній віртуальній мережі (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Скриншот перевірки передачі пакетів в одній віртуальній мережі

- Відправлення пакетів на робочі станції, які знаходяться в різних віртуальних мережах (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 – Скриншот перевірки передачі пакетів в різні віртуальні мережі

2.3 Завдання

1. Створити модель мережі що складається з X підмереж і Y робочих станцій. Використована адреса мережі, X і Y згідно з варіантом завдання (таблиця 2.7).

Таблиця 2.7 –Варіанти завдань

Номер варіанта	Базова адреса мережі	X кількість підмереж	Y кількість робочих станцій
	192.168.0.0
	172.16.0.0
	172.17.0.0
	172.18.0.0
	172.19.0.0
	10.1.0.0
	10.2.0.0
	10.3.0.0
	10.4.0.0
	10.5.0.0
	10.6.0.0
	10.7.0.0

2. Для кожної підмережі створити свій VLAN.

3. Розрахувати маску підмережі, для реалізації потрібної кількості підмреж.

4. Розрахувати адреси мережі, широкомовну адресу і адреси хостів згідно з варіантом завдання. Надати результати розрахунку у вигляді таблиці 2.8.

Таблиця 2.8 — Результати розрахунку IP-адрес.

Номер підмережі	Адрес мережі	Широковісна адреса	Початкова адреса хостів	Кінцева адреса хостів

5. У Packet Tracer 5.0 створити модель LAN, яка складається з потрібної кількості під мереж. Кількість робочих станцій в кожній підмережі моделі визначається початковою і кінцевою адресою. Таким чином в кожній підмережі буде 2 робочі станції, IP-адреси яких будуть початковий і кінцеві адреси хостів для цієї підмережі.

6. З'єднати необхідне число свічів Cisco Catalyst 2960 між собою і підключити до них робочі станції.

7. Об'єднати робочі станції і сервера в різні віртуальні мережі, номер віртуальної мережі встановити по порядку.

8. Скріншот моделі мережі і налаштувань свіча надати в звіті.

9. Аналіз і тестування мережі:

- відправити пакети на робочі станції, що знаходяться в одній віртуальній мережі. Відобразити результати в звіті;

- відправити пакети на робочі станції, що знаходяться в різних віртуальних мережах. Відобразити результати в звіті.

2.4 Питання

1. Що таке VLAN? Призначення VLAN?

2. Як реалізований VLAN на рівні протоколу Ethernet?

3. Що таке маска підмережі, на що вона впливає?

4. Що таке адреса мережі? Як виглядає адреса мережі на бітовому рівні?

5. Що таке широкомовна адреса? Як вона виглядає на бітовому рівні?

Для чого використовується?

6. Як залежить кількість робочих станцій в мережі від маски?

7. Якою командою призначається VLAN на порт комутатора?

8. Як проглянути список VLAN?

9. Як проглянути налаштування порту?

10. Як поглянути всі налаштування комутатора?