对基本 IP 进行子网划分背后的直觉是什么?

网络工程 IPv4 子网
2022-02-11 05:12:48

看看这张照片: 在此处输入图像描述

我的教授通常会给出这样的拓扑,并给我一个基础IP。假设给定的基本 IP 是:223.1.0.0/24。然后我们被要求通过子网划分来构建给定的拓扑,从基础 IP 开始。

在这种情况下,我们将从基础 IP 的主机部分借用一些位并创建子网。这个基础IP的本质是什么?这个基础IP分配给哪个路由器?该路由器如何连接到此拓扑?

查看 R1 和 R2 之间的子网。那是什么子网?具有基本IP的路由器的子网如何?它甚至没有连接到基本路由器?图片中的所有 6 个子网都不能是基本路由器/ip 的直接后代子网。那么,为什么我们可以从基本路由器的主机部分借用 3 位来构建这些子网?

3个回答

为了让你练习子网划分,你的教授给了你一个人为的练习。在现实生活中不会这样发生。没有“基本路由器”。

有时,如果您正在设计一个新网络,您可能会分配一个私有地址块,或者您会从其他人那里获得一个块。但是仍然没有您的教授可能描述的基本路由器(我假设您正确理解了他的指示)。

请注意,IP 地址分配给接口,而不是设备。

子网划分是一种将较大网络拆分为较小网络(前缀较长)的方法,以便您可以将它们用于不同的网络。

您开始使用的网络(地址块)已经由您的 ISP 或本地 RIR(公共 IP)分配给您,或者它是从保留的私有 IP 块中选择的。该网络分为您需要的所有子网,包括链接段。

如果您的设计足够聪明,那么无论网络增长和新应用程序的集成如何,它都能持续多年。如果多年来您发现子网划分方案存在限制,您将需要在某个时间点或其他时间重新编号网络。

您的“基本 IP”是网络前缀。至少对于 IPv4,该确切的 IP 地址不会直接用于任何接口(由于所有主机位为零),但它是所有子网的通用聚合路由前缀。

请注意,在您的问题中,您实际上是子网 223.1.0.0/20 而不是 223.1.0.0/24。此外,每个 IP 地址分配都应附有其前缀长度(例如 223.1.9.1 /30)。

对于子网划分,您应该查看这个出色的问答。它应该能够回答所有问题:如何计算前缀、网络、子网和主机号?

对于网络工程师来说,获得一批 IPv4 地址和一个网络拓扑,并且必须分配地址是很常见的。通常我会为环回、p2p 链接和 IP 电话请求一批 RFC-1918(非互联网路由)地址空间。如果可用,终端主机将获得互联网可路由空间。在这种情况下,我们只有一个 /24 的互联网可路由空间。

随着时间的推移,您希望能够在两个领域发展:

  1. 每个访问子网中主机数量的增长
  2. 接入子网数量增长

以下是您当前在网络中需要的 IP 地址:

  • 3 /32 个环回地址(每个路由器一个)
  • 3 /31 p2p 链接(通常您不能使用主机 .0 或全广播地址,但根据 RFC 3021 https://tools.ietf.org/rfc/rfc3021.txt /31 是一个例外)
  • 3个访问子网

由于这是一个课堂练习,让我们忘记#2(访问子网数量的增长)。访问子网小于 /26 通常是有问题的。/27 是非常小的。

我们可以将一个/24 分成四个/26。我们有 3 个子网。因此,让我们为每个访问子网分配一个 /26。这为 p2p、环回地址和增长留下了一个 /26。这给了我们这个第一级分配:

  • 223.1.0.0/26:用于环回、p2p 链接和增长
  • 223.1.0.64/26:对于连接到 R1 的子网上的主机
  • 223.1.0.128/26:对于连接到 R2 的子网上的主机
  • 223.1.0.192/26:用于连接到 R3 的子网上的主机

由于我们有 3 个路由器,一个 /30(4 个 IP)足以用于环回,但让我们分配一个 /29(8 个 IP)用于增长。为了实现艺术性,让 IP 的最后一个八位字节与路由器名称匹配。

对于每个访问子网,我总是为路由器保留前 3 个 IP。这通常是默认路由(可能是 HSRP 或 VRRP IP)的子网+1,冗余路由器的子网+2 和子网+3。在这种情况下,我们每个子网有一个路由器,因此它位于子网+1。

这给了我们这个第二级分配:

  • 223.1.0.0/29:用于环回

    223.1.0.1: R1-loopback
    223.1.0.2: R2-loopback
    223.1.0.3: R3-loopback
    
  • 223.1.0.8/29:用于 /31 p2p 链接

    223.1.0.8/31: R1-R2 p2p link
    223.1.0.10/31: R2-R3 p2p link
    223.1.0.12/31: R3-R1 p2p link
    
  • 223.1.0.16/28:为了增长(未来可能的 p2p 链接)

  • 223.1.0.32/27:用于增长(可能的未来子网)
  • 223.1.0.64/26:对于连接到 R1 的子网上的主机

    223.1.0.65: R1-eth
    223.1.0.66-67: reserved for possible future router interfaces
    223.1.0.68: host
    223.1.0.69: host
    223.1.0.70-126: reserved for future hosts
    
  • 223.1.0.128/26:对于连接到 R2 的子网上的主机

    223.1.0.129: R2-eth
    223.1.0.130-131: reserved for possible future router interfaces
    223.1.0.132: host
    223.1.0.133: host
    223.1.0.134-190: reserved for future hosts
    
  • 223.1.0.192/26:用于连接到 R3 的子网上的主机

    223.1.0.193: R3-eth
    223.1.0.194-195: reserved for possible future router interfaces
    223.1.0.196: host
    223.1.0.197: host
    223.1.0.198-254: reserved for future hosts
    

如果我们担心随着时间的推移子网数量的增长,我们别无选择,只能将每个子网分配从 /26 减少到 /27。但这对于真正的访问子网(只有 30 个可用的 IP)来说非常小。这就是您开始考虑使用 RFC1918 地址空间和设置 NAT 的地方。

在某个时候,教授应该开始分配 IPv6 分配。如果为同一个网络分配了 2001:0db8:0123:4500::/56 怎么办?