Использование масок переменной длины

Во многих случаях более эффективным является разбиение сети на подсети разного размера. В частности, для подсети, которая связывает два маршрутизатора по двухточечной схеме, даже количество адресов сети класса С явно является избыточным. На рис. 16.13 приведен другой пример распределения того же адресного пространства 129.44.0.0/16, что и в предыдущем примере. Здесь половина из имеющихся адресов (2¹⁵) отведена для создания сети 1, имеющей адрес 129.44.0.0 и маску 255.255.128.0.

Рис. 16.13. Разделение адресного пространства 129.44.0.0 сети класса В на сети разного размера путем использования масок переменной длины

Следующая порция адресов, составляющая четверть всего адресного пространства (2¹⁴), назначена для сети 2 129.44.128.0 с маской 255.255.192.0.

Далее в пространстве адресов был «вырезан» небольшой фрагмент для создания вспомогательной сети 3, предназначенной для связывания внутреннего маршрутизатора R2 с внешним маршрутизатором R1. Для нумерации узлов в такой вырожденной сети достаточно отвести два двоичных разряда. Из четырех возможных комбинаций номеров узлов: 00,01,10 и 11 два номера имеют специальное назначение и не могут быть присвоены узлам, но оставшиеся два 10 и 01 позволяют адресовать порты маршрутизаторов. Поле номера узла в таком случае имеет два двоичных разряда, маска в десятичной нотации имеет вид 255.255.255.252, а номер сети, как видно из рисунка, равен 129.44.192.0.

ПРИМЕЧАНИЕ

Глобальным связям между маршрутизаторами, соединенными по двухточечной схеме, не обязательно давать IP-адреса. Однако чаще всего такой вырожденной сети все же дают IP-адрес. Помимо прочего, это делается, например, для того, чтобы скрыть внутреннюю структуру сети и обращаться к ней по одному адресу входного порта маршрутизатора, в данном примере по адресу 129.44.192.1, применяя технику трансляции сетевых адресов (Network Address Translation, NAT[53]).

Оставшееся адресное пространство администратор может «нарезать» на разное количество сетей разного объема в зависимости от своих потребностей. Из оставшегося пула (2¹⁴ - 4) адресов администратор, например, может образовать еще одну достаточно большую сеть с числом узлов 2¹³ — на рисунке это сеть 4. При этом свободными останутся почти столько же адресов (2¹³ - 4), которые также могут быть использованы для создания новых сетей. К примеру, из этого «остатка» можно образовать 31 сеть, каждая из которых равна размеру сети класса С, и к тому же еще несколько сетей меньшего размера. Ясно, что разбиение может быть другим, но в любом случае с помощью масок переменного размера администратор имеет больше возможностей рационально использовать все имеющиеся у него адреса.

На рис. 16.14 показан пример сети, структурированной с помощью масок переменной длины.

Рис. 16.14. Структуризация сети масками переменной длины

Давайте посмотрим, как маршрутизатор R2 обрабатывает поступающие на его интерфейсы пакеты (табл. 16.9).

Таблица 16.9. Таблица маршрутизатора R2 в сети с масками переменной длины

Адрес назначения	Маска	Адрес следующего маршрутизатора	Адрес порта	Расстояние
129.44.0.0	255.255.128.0	129.44.128.3	129.44.128.1
129.44.128.0	255.255.192.0	129.44.128.1	129.44.128.1	Подключена
129.44.192.0	255.255.255.252	129.44.192.1	129.44.192.1	Подключена
129.44.224.0	255.255.224.0	129.44.128.2	129.44.128.1
0.0.0.0	0.0.0.0	129.44.192.2	129.44.192.1	-

Пусть поступивший на R2 пакет имеет адрес назначения 129.44.162.5. Поскольку специфические маршруты в таблице отсутствуют, маршрутизатор переходит ко второй фазе — фазе последовательного анализа строк на предмет поиска совпадения с адресом назначения:

□ (129.44.162.5) AND (255.255.128.0) = 129.44.128.0 - нет совпадения;

□ (129.44.162.5) AND (255.255.192.0) = 129.44.128.0 - совпадение;

□ (129.44.162.5) AND (255.255.255.252) = 129.44.162.4 - нет совпадения;

□ (129.44.162.5) AND (255.255.224.0) = 129.44.160.0 - нет совпадения.

Таким образом, совпадение имеет место в одной строке. Пакет будет отправлен в непосредственно подключенную к данному маршрутизатору сеть на выходной интерфейс 129.44.128.1.

Если пакет с адресом 129.44.192.1 поступает из внешней сети и маршрутизатор R1 не использует маски, пакет передается маршрутизатору R2, а потом снова возвращается в соединительную сеть. Очевидно, что такие передачи пакета не выглядят рациональными. Маршрутизация будет более эффективной, если в таблице маршрутизации маршрутизатора R1 задать маршруты масками переменной длины (табл. 16.10). Первая из приведенных двух записей говорит о том, что все пакеты, адреса которых начинаются с 129.44, должны быть переданы на маршрутизатор R2. Эта запись выполняет агрегирование адресов всех подсетей, созданных на базе одной сети 129.44.0.0. Вторая строка говорит о том, что сре­ди всех возможных подсетей сети 129.44.0.0 есть одна (129.44.192.0/30), которой пакеты можно направлять непосредственно, а не через маршрутизатор R2.

ПРИМЕЧАНИЕ

В IP-пакетах при использовании механизма масок по-прежнему передается только IP-адрес назначения, а маска сети назначения не передается. Поэтому из IP-адреса пришедшего пакета невозможно выяснить, какая часть адреса относится к номеру сети, а какая — к номеру узла. Если маски во всех подсетях имеют один размер, то это не создает проблем. Если же для образования подсетей применяют маски переменной длины, то маршрутизатор должен как-то узнавать, каким адресам сетей какие маски соответствуют. Для этого используются протоколы маршрутизации, переносящие между марш­рутизаторами не только служебную информацию об адресах сетей, но и о масках, соответствующих этим номерам. К таким протоколам относятся протоколы RIPv2 и OSPF, а вот, например, протокол RIP маски не переносит и для маршрутизации на основе масок переменной длины не подходит.

Таблица 16.10. Фрагмент таблицы маршрутизатора R1