Підмережі IPv4: задачі з покроковими розв’язками

Інші назви: маска підмережі · поділ на підмережі · розрахунок підмереж

Безкоштовні задачі з теми Підмережі IPv4 з рисунками, підказками й повними розв’язками. Щоразу нові значення, трьох рівнів: хости в підмережі, поділ мережі, діапазони адрес.

Безкоштовна задачаЛегка
/2911111111111111111111111111111000біти мережібіти хоста

Скільки придатних адрес хостів H має підмережа IPv4 з префіксом /29?

/29

Точна відповідь: ціле число, без округлення.

Наступна задача →

Що ви тренуєте

  1. Легкахости в підмережі
  2. Середняподіл мережі
  3. Складнадіапазони адрес

Основні формули

Хости в підмережі
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Розмір блоку
256 − (mask octet)
Адреса мережі
IP AND маска
Широкомовна адреса
IP OR (NOT маска): усі біти вузла дорівнюють 1
Підмережі з n позичених бітів
2n

Вивчайте тему «Підмережі IPv4» з нуля

Перед цим: Системи числення

1Що таке підмережа

Кожен пристрій у мережі IPv4 має IP-адресу, наприклад 192.168.10.37. Вона має довжину 32 біти, записується чотирма числами від 0 до 255. Кожне число — це один байт, який називають октетом.

Адреса має дві частини. Перша частина вказує, в якій мережі розташований пристрій. Друга частина вказує, який це вузол (пристрій) усередині цієї мережі.

Уявіть домашню адресу: назва вулиці — це мережа, номер будинку — вузол.

Підмережа — це одна така мережа. Розбиття великої мережі на підмережі залишає трафік локальним і дає адміністратору змогу надати кожному відділу власний діапазон.

Префікс показує, де проходить межа. В 192.168.10.37/24 перші 24 біти — це мережева частина, а останні 8 бітів — частина вузла.

N24H8032
Самоперевірка Адресу записано як 10.1.2.3/20. Скільки бітів у частині вузла?
  1. 12
  2. 20
  3. 32
  4. 8

Відповідь: 12. Адреса має 32 біти. Префікс /20 дає 20 мережевих бітів, тож на вузол лишається 32 − 20 = 12 бітів. 20 — це мережева частина, а не частина вузла.

2Префікс, маска та кількість вузлів

Той самий поділ можна записати як маску підмережі: 32 біти з одиницями для мережевої частини й нулями для частини вузла, записані як адреса.

Маска /24 — це 24 одиниці та 8 нулів: 255.255.255.0. Маска /16 — 255.255.0.0.

Коли префікс закінчується всередині октета, у цьому октеті встановлюються перші кілька бітів. Ось єдині значення, які може мати октет маски:

  • 1 біт: 128. 2 біти: 192. 3 біти: 224. 4 біти: 240.
  • 5 бітів: 248. 6 бітів: 252. 7 бітів: 254. 8 бітів: 255.

Приклад: /27 — це 24 + 3 біти, тож маска 255.255.255.224.

З h бітами вузла є 2h адрес. Дві з них не можна надати пристрою: перша — це адреса мережі, а остання — широкомовна адреса (broadcast).

H = 2(32 − p) − 2

Для /24: 2⁸ − 2 = 254 придатні вузли. Для /27: 2⁵ − 2 = 30.

Списки доступу використовують зворотну маску (wildcard), обернену до маски підмережі: кожен октет дорівнює 255 мінус октет маски. Для /27 це 0.0.0.31.

Самоперевірка Яка маска підмережі мережі /26?
  1. 255.255.255.192
  2. 255.255.255.252
  3. 255.255.255.26
  4. 255.255.255.64

Відповідь: 255.255.255.192. /26 — це 24 + 2 біти, а октет із двома першими встановленими бітами дорівнює 128 + 64 = 192. 64 — це значення лише другого біта, а 252 — октет для 6 бітів.

3Метод крок за кроком

Вузли та маски:

  1. Знайдіть біти вузла: h = 32 − p.
  2. Придатні вузли: H = 2h − 2.
  3. Щоб перейти від маски до префікса, порахуйте одиничні біти: 255 — це 8, 224 — це 3 і так далі.

Поділ мережі:

  1. Вам потрібно N підмереж. Позичте з частини вузла найменшу кількість бітів n, для якої 2n ≥ N.
  2. Новий префікс дорівнює старому префіксу плюс n.
  3. Кожна підмережа має 2(32 − новий префікс) − 2 придатних вузлів.
  4. Щоб розмістити h вузлів в одній підмережі, знайдіть найменшу кількість бітів вузла, для якої 2бітів − 2 ≥ h.

Діапазон адреси:

  1. Знайдіть октет, де закінчується префікс. Його розмір блоку дорівнює 256 мінус октет маски.
  2. Адреса мережі — це найбільше кратне розміру блоку, що не перевищує октет адреси.
  3. Широкомовна адреса — це адреса мережі плюс розмір блоку мінус 1.
  4. Придатні вузли — усе між ними: від мережа + 1 до широкомовна − 1.

4Розв’язаний приклад

Простежте кожен крок. Спробуйте передбачити наступний, перш ніж його відкрити.

Розв’язаний приклад

Мережу 192.168.10.0/24 треба поділити щонайменше на 10 рівних підмереж. Якщо позичити якомога менше бітів, скільки придатних вузлів H має кожна підмережа?

1

Порахуйте наявні біти

Мережа /24 має 32 − 24 = 8 бітів вузла для розподілу.

2

Позичте достатньо бітів

Позичення n бітів дає 2n підмереж. 2³ = 8 замало. 2⁴ = 16 достатньо.

Тож ви позичаєте n = 4 біти.

3

Знайдіть новий префікс

p = 24 + 4 = 28
N24S4H4032

Це залишає 32 − 28 = 4 біти вузла.

4

Порахуйте придатні вузли

H = 2⁴ − 2 = 14
5

Перевірте відповідь

16 підмереж по 16 адрес використовують 16 · 16 = 256 адрес, точно розмір мережі /24. Числа сходяться.

Відповідь

Кожна підмережа /28 має H = 14 придатних вузлів.

5Знаходження діапазону адреси

Візьмемо вузол 10.20.130.90/27. Префікс закінчується в четвертому октеті, а маска — 255.255.255.224.

розмір блоку = 256 − 224 = 32

Підмережі в четвертому октеті починаються з 0, 32, 64, 96, … Октет адреси 90 лежить між 64 і 95.

  • Адреса мережі: 10.20.130.64.
  • Широкомовна адреса: 64 + 32 − 1 = 95, тож 10.20.130.95.
  • Придатні вузли: від 10.20.130.65 до 10.20.130.94.

Коли префікс закінчується в третьому октеті, наприклад /20, ті самі кроки працюють для третього октета. Четвертий октет тоді дорівнює 0 для мережі та 255 для широкомовної адреси.

Самоперевірка Вузол має адресу 10.20.72.98/27. Який четвертий октет його адреси мережі?
  1. 127
  2. 64
  3. 96
  4. 98

Відповідь: 96. Розмір блоку 256 − 224 = 32. Кратні — 0, 32, 64, 96, 128, і 96 — найбільше з тих, що не перевищують 98. 127 — це широкомовна адреса, а 64 використовує блок 64 (/26).

6Типові помилки

  • Забувати −2. Адреса мережі та широкомовна адреса не є придатними вузлами.
  • Використовувати префікс як кількість бітів вузла. Біти вузла — це 32 − p.
  • Позичати забагато бітів. Беріть найменше n, що дає достатньо підмереж.
  • Обчислювати розмір блоку в не тому октеті. Використовуйте октет, де закінчується префікс.
  • Брати саму адресу за адресу мережі. Округліть вниз до кратного розміру блоку.
Самоперевірка Скільки придатних адрес вузлів у підмережі /27?
  1. 27
  2. 30
  3. 32
  4. 5

Відповідь: 30. 32 − 27 = 5 бітів вузла, і 2⁵ − 2 = 30. 32 забуває, що адреси мережі та широкомовну адресу використовувати не можна.

7Як виглядають екзаменаційні запитання

  • Легкий: вузли в підмережі. Придатні вузли для префікса, маска префікса, префікс маски або зворотна маска.
  • Середній: поділ мережі. Скільки підмереж заданого префікса вміщується, скільки бітів позичити та вузлів у підмережі, або найменша підмережа для кількості вузлів.
  • Складний: діапазони адрес. Адреса мережі, широкомовна або остання придатна адреса вузла, підсумковий маршрут для кількох мереж або розподіл VLSM.

Для підсумкового маршруту запишіть двійкою октет, що змінюється, і порахуйте, скільки початкових бітів спільні для всіх мереж.

У VLSM спершу дайте підмережу найбільшій локальній мережі, потім наступній одразу після неї, кожній з власним префіксом.

Вивчайте крок за кроком у застосункуВивчайте крок за кроком у застосунку

Розв’язані приклади

Приклад 1Легка
/2611111111111111111111111111000000біти мережібіти хоста

Скільки придатних адрес хостів H має підмережа IPv4 з префіксом /26?

/26

Знайти: H

Показати підказки
  1. Частина хоста має 32 − p бітів.
  2. Відніміть 2 для адреси мережі та широкомовної адреси.
  3. 32 − 26 = 6.
Показати відповідь і покроковий розв’язок

Підмережі IPv4: адреса має 32 біти. Префікс /p вказує, скільки початкових бітів визначають мережу; решта 32 − p бітів нумерують хости. Підмережа має 2³²⁻ᵖ адрес, але першу (адресу мережі) й останню (широкомовну адресу) не можна призначити хостам, тож уміщається 2³²⁻ᵖ − 2 хости. Винятки: /31 (канал «точка-точка», RFC 3021) використовує обидві свої 2 адреси для хостів, а /32 — це одна-єдина адреса (окремий хост або loopback).

Біти хоста

32 − 26 = 6

Придатні хости

26 − 2 = 64 − 2 = 62

Відповідь

H = 62
Приклад 2Середня
255.255.252.011111111111111111111110000000000біти мережібіти хоста

Підмережа використовує маску 255.255.252.0. Скільки придатних адрес хостів H вона має?

255.255.252.0

Знайти: H

Показати підказки
  1. Перетворіть маску на довжину префікса, порахувавши її одиничні біти.
  2. Потім H = 2³²⁻ᵖ − 2.
  3. p = 22.
Показати відповідь і покроковий розв’язок

IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).

Довжина префікса

255.255.252.0 = /22

Придатні хости

210 − 2 = 1022

Відповідь

H = 1022
Приклад 3Складна
останній октет = 194112816403201608041201мережахост

Хост має адресу 10.20.178.194/27. Який четвертий октет x останньої придатної адреси хоста в його підмережі?

10.20.178.194/27

Знайти: x

Показати підказки
  1. За /27 кожна підмережа має 2³²⁻ᵖ адрес в останньому октеті, тож підмережі починаються з кратних цьому розміру.
  2. Адреса мережі — кратне, що дорівнює 194 або менше; широкомовна адреса — наступне кратне мінус 1.
  3. розмір блоку = 25 = 32.
Показати відповідь і покроковий розв’язок

Підмережі IPv4: адреса має 32 біти. Префікс /p вказує, скільки початкових бітів визначають мережу; решта 32 − p бітів нумерують хости. Підмережа має 2³²⁻ᵖ адрес, але першу (адресу мережі) й останню (широкомовну адресу) не можна призначити хостам, тож уміщається 2³²⁻ᵖ − 2 хости. Винятки: /31 (канал «точка-точка», RFC 3021) використовує обидві свої 2 адреси для хостів, а /32 — це одна-єдина адреса (окремий хост або loopback).

Розмір блоку

25 = 32

Підмережа цього хоста

мережа: ⌊194/32⌋·32 = 192
широкомовна: 192 + 32 − 1 = 223
придатні хости: 193 … 222

Відповідь

x = 222

Запитання й відповіді

Підмережі IPv4: що це?

Кожен пристрій у мережі IPv4 має IP-адресу, наприклад 192.168.10.37. Вона має довжину 32 біти, записується чотирма числами від 0 до 255. Кожне число — це один байт, який називають октетом.

Адреса має дві частини. Перша частина вказує, в якій мережі розташований пристрій. Друга частина вказує, який це вузол (пристрій) усередині цієї мережі.

Підмережі IPv4: як розв’язувати задачі крок за кроком?

Підмережі IPv4: адреса має 32 біти. Префікс /p вказує, скільки початкових бітів визначають мережу; решта 32 − p бітів нумерують хости. Підмережа має 2³²⁻ᵖ адрес, але першу (адресу мережі) й останню (широкомовну адресу) не можна призначити хостам, тож уміщається 2³²⁻ᵖ − 2 хости. Винятки: /31 (канал «точка-точка», RFC 3021) використовує обидві свої 2 адреси для хостів, а /32 — це одна-єдина адреса (окремий хост або loopback).

Підмережі IPv4: які помилки найпоширеніші?
  • Порахуйте всі нульові біти маски, зокрема вісім в останньому октеті (0).
Підмережі IPv4: що ви тренуєте?
  • Легка: хости в підмережі
  • Середня: поділ мережі
  • Складна: діапазони адрес

Кожна задача має нові значення, тож ви вивчаєте метод, а не відповідь. Застрягли? Спершу відкрийте невелику підказку, а повне пояснення — лише коли воно знадобиться.

Як проходить тренування

  • Кожна задача має нові значення, тож ви вивчаєте метод, а не відповідь.
  • Застрягли? Спершу відкрийте невелику підказку, а повне пояснення — лише коли воно знадобиться.
  • Ваш прогрес, помилки та збережені задачі зберігаються, тож перед іспитом ви зможете все повторити.

Теми до і після цієї

Спочатку вивчіть

Калькулятори

Курси з цією темою

Інші теми: Інформатика

Робочий аркуш для друку