Сетевая и узловая части адреса

Каждый адрес IPv4 логически разделён на сетевую часть и узловую часть. Сетевая часть определяет, к какой сети принадлежит устройство, а узловая часть идентифицирует конкретное устройство в этой сети.

Это похоже на почтовый адрес: город и название улицы указывают на район, а номер дома выбирает конкретный дом в нём.

Как узнать, где заканчивается сетевая часть и начинается узловая? Нам сообщает это маска подсети. Маска также состоит из 32 бит: биты, равные 1, обозначают сетевую часть, а биты, равные 0, — узловую.

Распространённая маска — 255.255.255.0: первые три октета (все единицы) относятся к сети, а последний октет (все нули) — к узлу.

Устройства используют это разделение, чтобы определить, является ли адрес назначения локальным или удалённым. Если у двух устройств совпадает сетевая часть, они могут обмениваться данными напрямую. Если сетевые части различаются, трафик должен пройти через маршрутизатор посредством шлюза по умолчанию.

Такое решение принимается постоянно и является фундаментальным для работы маршрутизации в интернете.

Рассмотрим адреса 192.168.1.10 и 192.168.1.50, использующие маску 255.255.255.0. Сетевая часть каждого адреса — 192.168.1. Поскольку эти части совпадают, оба узла находятся в одной сети и могут обмениваться данными напрямую, без маршрутизатора.

Различается только последний октет (10 и 50), то есть узловая часть, идентифицирующая каждое отдельное устройство.

Теперь сравним адреса 192.168.1.10 и 192.168.2.10 с той же маской. Третий октет различается, поэтому сетевые части (192.168.1 и 192.168.2) не совпадают.

Эти узлы находятся в разных сетях. Чтобы обмениваться данными, их трафик должен пройти через маршрутизатор, соединяющий эти две сети.

Сетевой адрес — это адрес, в котором все биты узловой части равны 0. Для сети 192.168.1.0/24 сетевым адресом является 192.168.1.0. Он обозначает саму сеть и никогда не назначается устройству.

Маршрутизаторы используют сетевой адрес в таблицах маршрутизации, чтобы одной записью представить целую группу узлов.

Широковещательный адрес — это адрес, в котором все биты узловой части равны 1. Для сети 192.168.1.0/24 это 192.168.1.255. Пакет, отправленный на этот адрес, одновременно достигает каждого узла сети.

Как и сетевой адрес, широковещательный адрес нельзя назначить отдельному устройству, поэтому в каждой сети резервируются два адреса.

Между сетевым и широковещательным адресами находятся доступные адреса узлов. Для сети 192.168.1.0/24 узлы могут использовать адреса с 192.168.1.1 по 192.168.1.254.

Всего имеется 256 адресов. После исключения сетевого и широковещательного остаётся 254 доступных адреса. Первый и последний адреса любой подсети всегда недоступны для узлов.

Изменение маски перемещает границу. Большая часть сети (больше единичных битов) означает меньшее количество узлов; большая часть узлов (больше нулевых битов) означает большее количество узлов.

• Маска 255.0.0.0: первый октет относится к сети, последние три — к узлам; огромные сети.
• Маска 255.255.255.0: первые три октета относятся к сети; сети умеренного размера.

Точные количества узлов Вы вычислите в курсе по разбиению на подсети.

Устройство определяет собственный сетевой адрес, выполняя побитовую операцию AND между своим адресом IP и маской. Если бит маски равен 1, бит IP проходит в результат; если он равен 0, результатом становится 0.

Это незаметно происходит внутри каждого узла и маршрутизатора и лежит в основе решения о том, находится ли адресат в локальной сети или за её пределами.

Адрес и маска вместе определяют сеть. Два устройства обмениваются данными напрямую только тогда, когда их сетевые части после применения маски совпадают. В противном случае требуется маршрутизатор.

Понимание этого разделения — путь к изучению разбиения на подсети, при котором Вы намеренно изменяете размер сетей, корректируя маску. Освойте этот материал сейчас — и разбиение на подсети будет казаться гораздо менее сложным.

Примените понятия сети и узла.

Вы разделили адрес на две составляющие, каждая из которых выполняет свою роль.

• Адрес IPv4 содержит сетевую часть и часть узла.
• Маска подсети (1 — сеть, 0 — узел) отмечает границу.
• Совпадающие сетевые части означают прямое взаимодействие; в противном случае требуется маршрутизатор.
• В каждой сети зарезервированы сетевой адрес (все биты узла равны 0) и широковещательный адрес (все биты узла равны 1).
• Побитовая операция AND над IP и маской позволяет получить сетевой адрес.