ما الذي يفعله قناع الشبكة الفرعية
قناع الشبكة الفرعية هو قيمة من 32 بت، مطابقة في الطول لعنوان IPv4، وتتكون من سلسلة متصلة من بتات 1 تليها سلسلة متصلة من بتات 0. تحدد بتات 1 أي بتات من العنوان تُعرِّف الشبكة التي ينتمي إليها العنوان، وتحدد بتات 0 أي بتات تُعرِّف مضيفاً معيناً داخل تلك الشبكة. وتطبيق عملية AND المنطقية بين عنوان IP وقناعه يزيل بتات المضيف ويُبقي على عنوان الشبكة فقط.
فمثلاً، القناع 255.255.255.0 في الصيغة الثنائية هو 11111111.11111111.11111111.00000000 -- أي 24 بت من 1 تليها 8 بتات من 0 -- أي أن الأوكتيتات الثلاثة الأولى تُعرِّف الشبكة، بينما يُعرِّف الأوكتيت الأخير المضيفين الأفراد داخلها، ما يسمح بما يصل إلى 256 عنواناً (254 منها قابل للاستخدام) في تلك الشبكة.
ترميز CIDR: ماذا يعني /24 فعلياً
يكتب CIDR (التوجيه بين النطاقات بلا فئات)، المحدد في RFC 4632، قناع الشبكة الفرعية على شكل شرطة مائلة تليها عدد بتات 1 البادئة، فـ /24 اختصار للقناع 255.255.255.0، و/26 اختصار للقناع 255.255.255.192. وقد استبدل CIDR النظام القديم القائم على الفئات، حيث كان حجم الشبكة ثابتاً بصرامة وفق البتات الأولى من العنوان (فئة A أو B أو C)، بمرونة تعريف شبكة بأي حجم تقريباً باختيار أي طول بادئة من /0 إلى /32.
ويحدد طول البادئة مباشرة كلاً من القناع وعدد بتات المضيف المتبقية: بالنسبة لعنوان IPv4 من 32 بت، تكون بتات المضيف = 32 − طول البادئة. فشبكة /24 لديها 8 بتات مضيف (2⁸ = 256 عنواناً)، وشبكة /26 لديها 6 بتات مضيف (2⁶ = 64 عنواناً)، وشبكة /30 لديها بتا مضيف (4 عناوين) -- وكلما قلّ عدد بتات المضيف صغُر حجم الشبكة.
مثال محسوب: 192.168.1.10/26
لنأخذ العنوان 192.168.1.10 ببادئة /26. يحتوي قناع /26 على 26 بتاً من 1، تغطي الأوكتيتات الثلاثة الأولى بالكامل (24 بتاً) بالإضافة إلى أعلى بتين من الأوكتيت الرابع، ما يعطي القناع 255.255.255.192 (الرقم 192 بالصيغة الثنائية هو 11000000). والأوكتيت الرابع من العنوان، وهو 10، يساوي 00001010 بالصيغة الثنائية؛ وعند إجراء AND بينه وبين الأوكتيت الرابع للقناع (11000000)، تُصفَّر البتات الست السفلى، فيتبقى 00000000 = 0، وبذلك يكون عنوان الشبكة 192.168.1.0.
وتمنح بتات المضيف الست المتبقية في الأوكتيت الرابع حجم كتلة قدره 2⁶ = 64 عنواناً لكل شبكة فرعية، لذا فإن الشبكة الفرعية التي تحتوي على .10 تمتد من العنوان .0 إلى .63. وعنوان البث هو أعلى ذلك النطاق، أي 192.168.1.63 (جميع بتات المضيف مضبوطة على 1)، ونطاق المضيفين القابل للاستخدام هو كل ما بين عنوان الشبكة وعنوان البث: من 192.168.1.1 إلى 192.168.1.62 -- أي بالضبط 2⁶ − 2 = 62 عنوان مضيف قابلاً للاستخدام.
لماذا يوجد تقسيم الشبكات الفرعية
جرى توحيد تقسيم الشبكات الفرعية في RFC 950 لحل مشكلة عملية: فالشبكة المسطحة الواحدة التي تضم آلاف أو ملايين الأجهزة غير فعالة وهشة، لأن كل جهاز في نطاق البث يستقبل كل حزمة بث تُرسل داخله، ويمكن لعطل أو عاصفة بث في جزء واحد أن يؤثر على الشبكة بأكملها. وتقسيم كتلة عناوين كبيرة إلى شبكات فرعية أصغر يحصر حركة البث داخل كل شبكة فرعية، ويتيح تنظيم الشبكة حول حدود مادية أو تنظيمية -- طابق، أو قسم، أو رف في مركز بيانات -- بدلاً من مجمع عناوين واحد غير مقسم.
كما يدعم تقسيم الشبكات الفرعية توفير العناوين وكفاءة التوجيه: إذ يمكن لمؤسسة أن تحدد حجم كل شبكة فرعية بما يقارب عدد الأجهزة التي تحتاجها فعلياً (فوصلة نقطة إلى نقطة بترميز /30 بين موجّهين لا تحتاج إلى استهلاك 254 عنواناً كما تفعل شبكة مكتبية بترميز /24)، وتتيح بادئات CIDR ذات الطول المتغير للموجّهات تجميع عدد كبير من الشبكات الفرعية الصغيرة في مدخل واحد في جدول التوجيه، ما يمنع جداول التوجيه على مستوى الإنترنت من التضخم إلى حجم يتعذر إدارته، كما هو موصوف في RFC 4632.
جدول مرجعي لبادئات CIDR
يسرد الجدول أدناه أطوال بادئات CIDR الشائعة مع أقنعة الشبكة الفرعية بصيغة النقاط العشرية وعدد عناوين المضيفين القابلة للاستخدام الناتجة، وفق قواعد عدّ المضيفين القياسية في CIDR، حيث يكون عنوانا الشبكة والبث محجوزين وغير قابلين للتخصيص لأي جهاز.
| البادئة | قناع الشبكة الفرعية | المضيفون القابلون للاستخدام |
|---|---|---|
| /24 | 255.255.255.0 | 254 |
| /25 | 255.255.255.128 | 126 |
| /26 | 255.255.255.192 | 62 |
| /27 | 255.255.255.224 | 30 |
| /28 | 255.255.255.240 | 14 |
| /29 | 255.255.255.248 | 6 |
| /30 | 255.255.255.252 | 2 |
الأسئلة الشائعة
ما هو قناع الشبكة الفرعية؟
قناع الشبكة الفرعية هو قيمة من 32 بت تتكون من سلسلة متصلة من بتات 1 تليها سلسلة متصلة من بتات 0، تُستخدم لتقسيم عنوان IPv4 إلى جزء شبكة وجزء مضيف. وتطبيق عملية AND المنطقية بين العنوان وقناعه يعطي عنوان الشبكة؛ فالقناع 255.255.255.0، على سبيل المثال، يحدد البتات الـ24 الأولى كجزء الشبكة والبتات الـ8 الأخيرة كجزء المضيف.
ماذا يعني /24 في عنوان IP؟
يعني /24 في ترميز CIDR أن أول 24 بتاً من بتات العنوان الـ32 تُعرِّف الشبكة، وهو ما يعادل قناع الشبكة الفرعية 255.255.255.0. وتُعرِّف البتات الـ8 المتبقية المضيفين الأفراد داخل تلك الشبكة، ما يعطي إجمالي 2⁸ = 256 عنواناً، منها 254 عنواناً قابلاً للاستخدام بعد حجز عنواني الشبكة والبث.
كيف أجد عنوان الشبكة وعنوان البث للعنوان 192.168.1.10/26؟
قناع /26 هو 255.255.255.192، ما يترك 6 بتات مضيف في الأوكتيت الأخير وحجم كتلة قدره 2⁶ = 64 عنواناً. وبما أن الرقم 10 يقع ضمن الكتلة 0-63، فإن عنوان الشبكة هو 192.168.1.0 (جميع بتات المضيف مُصفَّرة) وعنوان البث هو 192.168.1.63 (جميع بتات المضيف مضبوطة على 1)؛ ونطاق المضيفين القابل للاستخدام هو من 192.168.1.1 إلى 192.168.1.62، أي 62 عنواناً.
لماذا يوجد تقسيم الشبكات الفرعية؟
يقسّم تقسيم الشبكات الفرعية شبكة كبيرة إلى أجزاء أصغر تُدار بشكل مستقل، ما يحدّ من مدى انتشار حركة البث، ويعزل الأعطال وحركة المرور غير المرغوبة في جزء أصغر من الشبكة، ويتيح تخصيص مساحة العناوين بما يقارب أعداد الأجهزة الفعلية بدلاً من إهدار كتل كبيرة على وصلات صغيرة. كما يتيح للموجّهات تجميع عدد كبير من الشبكات الفرعية الصغيرة في مدخلات أقل في جدول التوجيه، وهو أمر أساسي لتوسيع نطاق التوجيه على الإنترنت.
كم عدد المضيفين القابلين للاستخدام في شبكة /26؟
62 مضيفاً. تترك بادئة /26 ست بتات مضيف (32 − 26 = 6)، ما يعطي إجمالي 2⁶ = 64 عنواناً في الشبكة الفرعية. ومن بينها، يُحجز عنوان جميع الأصفار كعنوان شبكة، ويُحجز عنوان جميع الآحاد كعنوان بث، ليتبقى 2⁶ − 2 = 62 عنواناً يمكن تخصيصها للأجهزة.
ما الفرق بين CIDR ونظام العنونة القديم القائم على الفئات؟
كانت العنونة القائمة على الفئات تُثبِّت حجم الشبكة عند أحد خيارات قليلة صارمة (فئة A أو B أو C) استناداً إلى البتات الأولى من العنوان، ما كان يهدر كميات كبيرة من مساحة العناوين على المؤسسات التي تحتاج حجماً بين تلك الأحجام الثابتة. واستبدل CIDR، المحدد في RFC 4632، ذلك ببادئات متغيرة الطول تُكتب بترميز الشرطة المائلة (مثل /24، /26)، ما يتيح تحديد حجم الشبكة عند أي حد تقريباً من مضاعفات 2، ويتيح للموجّهات تجميع شبكات متعددة في مدخلات أقل في جدول التوجيه.
المراجع
- Mogul J, Postel J. Internet Standard Subnetting Procedure. RFC 950, IETF, 1985.
- Fuller V, Li T. Classless Inter-domain Routing (CIDR): The Internet Address Assignment and Aggregation Plan. RFC 4632, IETF, 2006.
- Postel J. Internet Protocol. RFC 791, IETF, 1981.
- Rekhter Y, Moskowitz B, Karrenberg D, de Groot GJ, Lear E. Address Allocation for Private Internets. RFC 1918, IETF, 1996.