Subnet Mask e VLSM 1

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1 Subnet Mask e VLSM 1

2 Subnet Mask e Reti Clasfull Come descritto nel corso della precedente unità, la Subnet Mask è un valore a 32 bit che identifica la lunghezza di una Subnet, ovvero il massimo numero di indirizzi IP assegnabili. La tabella e la figura che seguono riepilogano brevemente le caratteristiche delle reti di classe A, B e C. In genere le reti che tengono conto della distinzione in classi sono dette Network Classeful: una rete classeful è quindi composta da tre parti Network, Subnet e Host. Una rete Classless non tiene invece conto delle classi ed è quindi composta solo da due sezioni: Network e Host. Potremmo quindi dire che il campo Network di una rete Classless equivale alla somma dei campi Network e Subnet di una rete Classefull. 2

3 Rete 1 Ottetto Bit Network Bit Host A B C

4 Il nostro obiettivo è quello di trovare la rappresentazione della Subnet Mask per una rete di classe A, B o C. Ipotizziamo per il momento di non utilizzare subnetting. Una rete di classe A è divisa in due parti: Campo Network formato da 8 bit Campo Host formato da 24 bit Suddividiamo i 32 bit che compongono la Subnet Mask in 4 gruppi da 8 bit (ottetti) e procediamo come sempre: 1. Scrivendo da sinistra verso destra, scrivo tanti 1 (valore binario) per quanti sono i bit che compongo il campo Network. 4

5 2. Pongo i rimanenti bit a 0 (valore binario) Quindi, i primi 8 bit della subnet mask hanno valore 1, tutti i rimanenti valore 0. I quattro ottetti in formato binario, devono essere convertiti singolarmente in formato decimale. Iniziamo dal primo: = 1 x x x x x x x x2 0 = 5

6 1 x x x x x 8+ 1x x 2 +1 x 1 = = 255 Allo stesso modo per gli altri ottetti: = 0 x x x2 5 +0x x x x x2 0 = 0 I valori decimali sono quindi: 1 Ottetto :255 2 Ottetto: 0 3 Ottetto: 0 4 Ottetto: 0 6

7 La Subnet Mask si ottiene separando gli ottetti così ottenuti da un punto. Nel nostro caso quindi, la subnet mask associata a un indirizzo di Classe A è Allo stesso modo calcoliamo la subnet mask per una rete di Classe B. Una rete di classe B è divisa in due parti: Campo Network formato da 16 bit Campo Host formato da 16 bit 7

8 Classe B NETWORK (16 bit) HOST (16 bit) I primi due ottetti hanno valore binario ovvero valore decimale 255; gli ultimi due ottetti hanno valore ovvero valore decimale 0. La subnet mask associata a un indirizzo di Classe B è quindi Infine, facciamo lo stesso per una rete di classe C. Una rete di classe C è divisa in due parti: Campo Network formato da 24 bit Campo Host formato da 8 bit 8

9 I primi tre ottetti hanno valore binario ovvero valore decimale 255; l ultimo ottetto ha valore cioè valore decimale 0. La subnet mask associata a un indirizzo di Classe C è quindi Determiniamo ora i parametri di una rete IP. In genere ciascuna rete utilizza un range di indirizzi IP assegnabili ad host come computer, stampanti, server, I parametri di interesse sono: 9

10 Network Number o Network ID: Indirizzo IP che identifica la rete Primo Indirizzo IP Utilizzabile Ultimo Indirizzo IP Utilizzabile Broadcast Address: Indirizzo IP che simboleggia tutti gli host della rete Dato un indirizzo IP, la procedura da seguire è la seguente: 1. Leggendo il primo ottetto dell indirizzo si può determinare la classe di appartenenza (A, B o C) 2. Dividere gli ottetti della classe network da quelli della classe host 10

11 3. Il Network ID è l indirizzo IP ottenuto ponendo a 0 tutti i bit del campo Host 4. Il Primo Indirizzo utilizzabile si ottiene sommando all ultimo ottetto del Network ID il valore binario 1 5. L indirizzo di broadcast si ottiene ponendo a 1 tutti i bit del campo Host 6. L ultimo Indirizzo utilizzabile si ottiene sottraendo all ultimo ottetto dell Indirizzo di Broadcast il valore binario 1 Facciamo un esempio: calcoliamo i parametri per la rete contenente l indirizzo IP : 11

12 1. Il primo ottetto dell IP è 10, quindi l indirizzo è di classe A 2. Un indirizzo di classe A è composto da un campo Network (8 bit) e un campo Host a 24 bit. 3. Per calcolare il Network Id pongo tutti i bit del campo Host a 0. Il valore del campo Network non deve essere modificato. In questo modo si ottiene un indirizzo formato dai seguenti ottetti: 1 Ottetto: = 10 (decimale) CAMPO NETWORK 2 Ottetto: = 0 (decimale) CAMPO HOST 3 Ottetto: = 0 (decimale) CAMPO HOST 4 Ottetto: = 0 (decimale) CAMPO HOST 12

13 Il Network Id è quindi pari a Il Primo Indirizzo utilizzabile si ottiene sommando il valore binario 1 al quarto ottetto del Network ID. Bisognerà quindi eseguire il calcolo binario: = ,2 e 3 ottetto del Primo Indirizzo utilizzabile sono gli stessi del Network ID; quindi riepilogando: 13

14 1 Ottetto: = 10 (decimale) CAMPO NETWORK 2 Ottetto: = 0 (decimale) CAMPO HOST 3 Ottetto: = 0 (decimale) CAMPO HOST 4 Ottetto: = 1 (decimale) CAMPO HOST Il Primo indirizzo utilizzabile è quindi L indirizzo di broadcast si ottiene ponendo tutti i bit del campo host a 1 (valore binario). I bit del campo Network sono riscritti invariati. Così facendo, otterremo un indirizzo IP formato dai seguenti ottetti: 1 Ottetto: = 10 (decimale) CAMPO NETWORK 14

15 2 Ottetto: = 255 (decimale) CAMPO HOST 3 Ottetto: = 255 (decimale) CAMPO HOST 4 Ottetto: = 255 (decimale) CAMPO HOST L Indirizzo di Broadcast è quindi: Infine, l ultimo IP utilizzabile è ottenuto sottraendo al 4 Ottetto dell indirizzo di Broadcast il valore binario 1. Bisognerà quindi eseguire il calcolo binario: =

16 1,2 e 3 ottetto dell Ultimo indirizzo utilizzabile sono gli stessi dell IP Broadcast; quindi riepilogando: 1 Ottetto: = 10 (decimale) CAMPO NETWORK 2 Ottetto: = 255 (decimale) CAMPO HOST 3 Ottetto: = 255 (decimale) CAMPO HOST 4 Ottetto: = 254 (decimale) CAMPO HOST L ultimo indirizzo IP utilizzabile è quindi Descrizione Network Host Indirizzo IP

17 Network ID Primo IP Utilizzabile Brodacast IP Ultimo IP Utilizzabile Osserva come tutti gli indirizzi utilizzano lo stesso valore del campo Network: del resto deve essere così in quanto fanno tutti parte della stessa rete di Classe A Facciamo un altro esempio. Calcoliamo i parametri per l indirizzo IP ; procediamo dunque in questo modo: 1. L IP è certamente di Classe B in quanto 172 è presente nel range

18 2. Un indirizzo di classe B è composto da un campo Network (16 bit) e un campo Host a 16 bit. 3. Per calcolare il Network ID pongo tutti i bit del campo Host a 0. Il valore del campo Network non viene invece modificato. In questo modo è possibile ottenere un indirizzo IP formato dai seguenti ottetti: 1 Ottetto: = 172 (decimale) CAMPO NETWORK 2 Ottetto: = 16 (decimale) CAMPO NETWORK 3 Ottetto: = 0 (decimale) CAMPO HOST 4 Ottetto: = 0 (decimale) CAMPO HOST 18

19 Il Network Id è quindi pari a Il Primo Indirizzo utilizzabile si ottiene sommando il valore binario 1 al quarto ottetto del Network ID. Bisognerà quindi eseguire il calcolo binario: = ,2 e 3 ottetto del Primo Indirizzo utilizzabile sono gli stessi del Network ID; quindi riepilogando: 1 Ottetto: = 172 (decimale) CAMPO NETWORK 2 Ottetto: = 16 (decimale) CAMPO NETWORK 19

20 3 Ottetto: = 0 (decimale) CAMPO HOST 4 Ottetto: = 1 (decimale) CAMPO HOST Il Primo indirizzo utilizzabile è quindi L indirizzo di broadcast si ottiene ponendo tutti i bit del campo host a 1 (valore binario). I bit del campo Network sono riscritti invariati. Così facendo, otterremo un indirizzo IP formato dai seguenti ottetti: 1 Ottetto: = 172 (decimale) CAMPO NETWORK 2 Ottetto: = 16 (decimale) CAMPO NETWORK 3 Ottetto: = 255 (decimale) CAMPO HOST 4 Ottetto: = 255 (decimale) CAMPO HOST 20

21 L Indirizzo di Broadcast è quindi: Infine, l ultimo IP utilizzabile è ottenuto sottraendo al 4 Ottetto dell indirizzo di Broadcast il valore 1. Bisognerà quindi eseguire il calcolo binario: = Ottetto: = 172 (decimale) CAMPO NETWORK 2 Ottetto: = 16 (decimale) CAMPO NETWORK 3 Ottetto: = 255 (decimale) CAMPO HOST 21

22 4 Ottetto: = 254 (decimale) CAMPO HOST L ultimo IP utilizzabile è quindi: La tabella seguente riepiloga i parametri appena calcolati Descrizione Network Host Indirizzo IP Network ID Primo IP Utilizzabile Brodacast IP Ultimo IP Utilizzabile

23 Formato Subnet Mask: DDN e Prefix Finora la Subnet Mask è stata analizzata unicamente nel formato DDN, utilizzato per altro anche dagli Indirizzi IP. E possibile rappresentare la Subnet Mask anche con un altro formato detto Prefix Length, anch esso molto diffuso nella pratica. In definitiva i formati in cui è rappresentabile una subnet mask sono tre: Formato Binario Formato DDN (Notazione Decimale Puntata) Formato Prefix 23

24 Nel formato binario la Subnet Mask è espressa come una stringa binaria composta da 32 bit che assumono valore 1 se il corrispondente bit dell indirizzo IP appartiene al campo Netwok, altrimenti il valore 0. Per un indirizzo IP di classe A (8 bit Network, 24 bit Host) la rappresentazione in formato binario è la seguente: Osserva come gli 1 e gli 0 sono delle sequenze continue e che gli 1 sono sempre a sinistra e gli 0 a destra. Questa è una naturale conseguenza del fatto che la prima parte che compone un indirizzo IP è sempre il campo Network. Ciò significa che formati binari del tipo: 24

25 non descrivono in nessun modo una subnet Mask. Partendo dal formato binario è poi possibile ottenere il formato DDN semplicemente raggruppando i bit in Ottetti (4 gruppi da 8 bit). Nel caso descritto:

26 Ciascun ottetto viene convertito separatamente in formato decimale e separati da un punto. In questo modo si ottiene il formato: Il formato Prefix Length è ottenuto a partire dal formato binario, calcolando il numero di bit che hanno valore 1. Ad esempio all interno della Subnet Mask di una Classe A 8 bit hanno valore 26

27 1. Il formato Prefix Length è quindi indicato come /8 (si legge Barra Otto ) In definitiva il formato Prefix Length si ottiene scrivendo il simbolo / seguito dal numero di bit a 1 presente nel formato binario della Subnet Mask. Vediamo in che modo è possibile convertire i diversi formati. Le regole da utilizzare sono: 27

28 Conversione da Formato Binario a Prefix: conta il numero di 1 presenti nel formato binario. Scrivi il numero di 1 in decimale, dopo il simbolo / Conversione da Prefix a Formato Binario: Scrivi nel formato binario P bit a 1 e i rimanenti 32-P bit a 0; P è il valore del Prefix Length (espresso quindi come /P) La tabella che segue riporta alcuni esempi di conversione Formato Binario/Prefix Length 28

29 Formato Binario Logica Prefix Conta: 8+8+2=18 bit 1 / Conta: 8+5= 13 bit 1 /13 Prefix Logica Formato Binario /28 Scrivi: 28 bit 1 Scrivi: 32-28=6 bit 0 /17 Scrivi: 17 bit 1 Scrivi: 32-17=15 bit

30 La conversione tra formato binario e DDN è già stata analizzata in precedenza. Per poter convertire il formato Prefix Length in DDN è necessario operare come segue: 1. Conversione da Prefix Length in Formato Binario 2. Conversione da Formato Binario in Formato DDN Pertanto non esiste una conversione diretta tra i due formati. 30

31 Subnet Mask e Reti VLSM Finora abbiamo analizzato l utilizzo della subnet mask solo per reti di classe A, B o C. Come visto in precedenza è possibile suddividere una rete classefull in sottoreti più piccole per mezzo della tecnica Subnetting: così facendo, l indirizzo IP risulta composto da tre parti Network, Subnet e Host. In questo caso la Subnet Mask è così composta: Ciascun bit assume valore 1 se il bit corrispondente dell indirizzo IP appartiene ai campi Network o Subnet Ciascun bit assume valore 0 se il bit corrispondente dell indirizzo IP appartiene al campo Host 31

32 In figura, P bit hanno quindi valore 1 e i rimanenti (ovvero 32-P) hanno valore 0. Gli altri campi sono: N: indica il numero di bit appartenente alla sezione Network S: indica il numero di bit appartenente alla sezione Subnet H: indica il numero di bit appartenente alla sezione Host 32

33 Le relazioni tra i vari parametri sono le seguenti: N+S+H =32 bit (lunghezza complessiva dell indirizzo IP) N+S=P S=P-N H=32-P Il numero di hosts per subnet è: 2 H -2 Il numero di subnet è 2 S Facciamo un esempio: consideriamo un indirizzo di classe B associato ad una subnet mask /18, quindi qualcosa del tipo: /18. In questo caso la suddivisione è: 33

34 P=18 N=16 (in quanto la rete è classe B) S=P-N=18-16=2 H= 32- P = 14 Numero Host per subnet: 2 H -2=2 14-2= Numero Subnet: 2 S =2 2 =4 Nella sezione precedente abbiamo visto in che modo è possibile calcolare i parametri tipici di una rete di classe A, B o C. Vediamo ora come estendere tali concetti anche per una rete suddivisa per mezzo di subnet. 34

35 Una subnet non è altro che un sottoinsieme di una rete di classe A, B o C, contenente un insieme di indrizzi IP al suo interno. Anche per una subnet sono definiti gli indirizzi speciali Network ID e Broadcast Address. Determiniamo quindi i parametri: Subnet Number o Subnet ID: Indirizzo IP che identifica la subnet Primo Indirizzo IP Utilizzabile Ultimo Indirizzo IP Utilizzabile Broadcast Address: Indirizzo IP che simboleggia tutti gli host della subnet Valgono le stesse identiche regole viste in precedenza, ovvero: 35

36 1. Ricava la classe di apparteneza analizzando il primo ottetto dell indirizzo IP. 2. Converti la Subnet Mask nel formato Prefix; in questo modo sarai in grado di separare facilmente i campi Network, Subnet e Host. 3. Il Subnet ID è l indirizzo IP ottenuto ponendo a 0 tutti i bit del campo Host 4. Il Primo Indirizzo utilizzabile si ottiene sommando all ultimo ottetto del Subnet ID il valore binario 1 5. L indirizzo di broadcast si ottiene ponendo a 1 tutti i bit del campo Host 36

37 6. L ultimo Indirizzo utilizzabile si ottiene sottraendo all ultimo ottetto dell Indirizzo di Broadcast il valore binario 1 Facciamo subito un esempio. Calcoliamo i parametri per l indirizzo IP , SUBNET MASK: Procediamo in questo modo: 1. Il primo ottetto dell indirizzo IP è 8; si tratta quindi di un indirizzo di classe A; Pertanto N=8 37

38 2. Convertiamo la subnet mask nel formato Prefix: per farlo devo effettuare una doppia conversione, prima da DDN a Binario e poi da Binario a Prefix (Decimale/DDN) (Binario) =/16 (Prefix) La subnet mask è /16, quindi P=16 3. S= P N= 16 8=8 ; H=32 16 =16 38

39 4. Converti l indirizzo IP in formato binario e separa i bit in 4 ottetti: (Decimale) (Binario) 5. Il Subnet ID si ottiene ponendo a 0 tutti i bit del campo Host. Poni gli ultimi H=16 bit dell indirizzo IP al valore binario 0. Utilizza il formato binario calcolato al punto precedente (Indirizzo IP) (Subnet ID) 39

40 6. Converti il Subnet Id in notazione DDN: (Subnet ID DDN) Il Subnet ID è quindi Il Primo Indirizzo utilizzabile si ottiene sommando all ultimo ottetto del Subnet ID il valore binario 1; gli altri ottetti si riscrivono in maniera identica 40

41 = Quindi: 1 Ottetto: Ottetto: Ottetto: Ottetto: Il formato binario del Primo IP utilizzabile è quindi:

42 8. Converti l IP in Notazione DDN (Primo IP DDN) Il primo IP utilizzabile è quindi L indirizzo di broadcast si ottiene ponendo a 1 tutti i bit del campo Host. Utilizzando il formato binario dell indirizzo IP calcolato al punto 4, porre gli ultimi H=16 bit ad (Indirizzo IP) (Broadcast ID) 42

43 10. Converti il Brodcast Id in notazione DDN: (Broadcast ID DDN) L indirizzo di broadcast è quindi Infine, l ultimo Indirizzo utilizzabile si ottiene sottraendo all ultimo ottetto dell Indirizzo di Broadcast il valore binario 1; gli altri ottetti si riscrivono in maniera identica =

44 Quindi: 1 Ottetto: Ottetto: Ottetto: Ottetto: Il formato binario dell ultimo IP utilizzabile è quindi: Converti l ultimo IP utilizzabile in Notazione DDN (Ultimo IP DDN) 44

45 L ultimo IP utilizzabile è quindi Subnet Mask e Magic Number per calcolo Subnet ID Rispetto ad una semplice rete di classe A, il calcolo dei parametri per una Subnet è molto più lungo e dispendioso. Tuttavia esistono dei metodi rapidi che ne permettono il calcolo in meno di 30 secondi: il metodo in questione è anche detto Metodo Magic Number. Il metodo prevede i seguenti passaggi. Utilizzando la notazione DDN agire come segue per il calcolo del Subnet ID 45

46 1. Se la subnet Mask di un ottetto ha valore 255, allora copia la parte decimale 2. Se la subnet Mask associata a un ottetto ha valore 0, allora scrivi 0 decimale 3. Se il valore della Subnet Mask è differente da 0 o 255: Calcola il Magic Number come 256 (Valore Subnet Mask) Scegli come valore per il Subnet Id il multiplo del Magic Number che più si avvicina all indirizzo IP, senza mai superarlo. Facciamo subito un esempio. Determiniamo il Subnet ID dell indirizzo IP , Subnet Mask

47 La figura che segue illustra il procedimento. I primi due ottetti della Subnet Mask hanno valore 255: i primi due ottetti del Subnet ID sono quindi identici a quelli dell indirizzo IP. In altre parole, la Subnet ID ha valore x.y ( x e y devono essere ancora calcolati) Il terzo ottetto della Subnet Mask ha valore decimale diverso da 0 e da 255. Devo quindi calcolare il Magic Number: 47

48 Magic Number = = 16 Il terzo ottetto del Subnet ID sarà quindi pari al multiplo del Magic Number che più si avvicina al terzo ottetto dell indirizzo IP. In altre parole dobbiamo calcolare il multiplo di 16 più vicino a 102. Iniziamo: Calcolo 16 x 2 = 32; Vedo se il multiplo successivo di 16 è inferiore a 102 Calcolo 16 x 3= 48; Vedo se il multiplo successivo di 16 è inferiore a 102 Calcolo 16 x 4= 64; Vedo se il multiplo successivo di 16 è inferiore a

49 Calcolo 16 x 5= 80; Vedo se il multiplo successivo di 16 è inferiore a 102 Calcolo 16 x 6= 96; Vedo se il multiplo successivo di 16 è inferiore a 102 Calcolo 16 x 7= 112; Il valore ottenuto è maggiore di 102. Il 3 Ottetto del Subnet ID è quindi pari a 96 (multiplo precedente) Il 4 Ottetto della Subnet Mask ha valore 0: il 4 Ottetto del Subnet ID è quindi pari a 0. In definitiva, il Subnet ID è

50 Facciamo un altro esempio: calcolare il Subnet ID asssociato all Indirizzo IP , Subnet Mask I primi 3 ottetti della Subnet Mask sono a 255 pertanto i primi 3 ottetti del Subnet ID sono identici a quelli dell indirizzo IP, ovvero x Il 4 Ottetto della Subnet Mask è differente dai valori decimali 0 e 255; va quindi calcolato il Magic Number: Magic Number= = 32 Calcoliamo il multiplo di 32 più vicino a 77 50

51 Calcolo 32 x 2 = 64 ; Vedo se il multiplo successivo di 32 è inferiore a 77 Calcolo 32 x 3= 96; Il valore ottenuto è maggiore di 77. Il 4 Ottetto del Subnet ID è quindi pari a 64 In definitiva il Subnet ID è Subnet Mask e Magic Number per calcolo Broadcast Address Il metodo del Magic Number può essere applicato anche per il calcolo dell indirizzo di broadacast. In questo caso, partendo dalla conoscenza del Subnet ID, la procedura prevede che: 51

52 1. Se l ottetto della Subnet Mask ha valore 255, allora copia il valore decimale del Subnet ID 2. Se l ottetto della Subnet Mask ha valore 0, allora poni il corrispondente ottetto del Broadcast Address al valore Se il valore della Subnet Mask è differente da 0 o 255: Calcola il Magic Number come 256 (Valore Ottetto Subnet Mask) Il valore del relativo ottetto del Broadcast ID si ottiene eseguendo il calcolo decimale [(Valore Ottetto Subnet ID) + (Magic Number) 1] 52

53 Come al solito un esempio chiarirà il concetto. Calcoliamo il Broadcast Address per l indirizzo IP , Subnet Mask ; il Subnet ID è già stato calcolato e risulta pari a I primi due ottetti della Subnet Mask sono a 255: i corrispondenti ottetti del Broadcast IP sono quindi ottenuti copiando i primi due del Subnet ID. 53

54 Il terzo ottetto ha valore differente da 255 e 0. Bisogna innanzitutto calcolare il Magic Number, pari come già visto a 16. Il terzo ottetto del Broadcast IP Address è il valore decimale ottenuto da questo calcolo: [(Valore 3 Ottetto Subnet ID) + (Magic Number) 1] = = 111 Infine il 4 Ottetto della Subnet Mask è a 0: il corrispondente valore del Broadcast IP sarà quindi 255. Riepilogando, il broadcast Address è:

55 Calcoliamo ora il Broadcat Address per l indirizzo IP visto in precedenza IP , Subnet Mask , di cui già avevamo calcolato il Subnet Id pari a In questo caso, i primi 3 ottetti della maschera sono a 255: pertanto i primi tre ottetti del Broadcast IP sono identici a quelli del Subnet ID, x Per quel che riguarda l ultimo ottetto, è necessario derivare il Magic Number pari a 32 e eseguire l operazione aritmetica: [(Valore 3 Ottetto Subnet ID) + (Magic Number) 1] = = = 95 Il Broadcast IP Address è quindi

56 Un disegno non corretto delle subnet può causare il fenomeno definito Overlapping. Diremo che un indirizzo IP è in overlapping se presente all interno di due subnet o di due reti. 56