Introduction au sous-réseau IP à l'aide de CIDR et VLSM

Introduction

Lorsque vous souhaitez surveiller un réseau complexe, il est important de savoir comment fonctionnent le sous-réseau IP, le sous-réseau IP, les adresses IP, les routeurs et les passerelles par défaut. Ce document vous aide à comprendre les principes de base des sous-réseaux IP, les sous-réseaux TCP/IP, les masques de sous-réseau et l'utilisation des sous-réseaux IP. Présentant et utilisant les protocoles CIDR et VLSM, ce document décompose la structure d'adressage de sous-réseau, vous aidant à calculer vous-même les sous-réseaux TCP/IP.

Information additionnelle

Pour commencer, voici une liste de termes que vous devez connaître pour mieux comprendre le sous-réseau IP:

IP - Le protocole Internet (IP) définit un ensemble de règles et de normes à suivre pour permettre la communication entre les appareils d'un réseau. Les versions d'adresse IP (IPv4 et IPv6) facilitent l'adressage unique des ressources réseau.

TCP/IP - Ce protocole de communication spécifie comment les données doivent être mises en paquets, adressées, transmises, acheminées et reçues. Il se compose du protocole TCP (Transmission Control Protocol) et du protocole Internet (IP).

Address - Un bit/expression numérique en pointillé qui identifie de manière unique un périphérique/hôte dans un réseau TCP/IP.

Par exemple: Un ordinateur se connectant à un réseau peut se voir attribuer une adresse IP 192.168.10.21, qui l'identifie de manière unique sur le réseau.

Sous-réseau IP - Les grands réseaux TCP/IP peuvent être partitionnés en petits groupes logiques ou en réseaux plus petits appelés sous-réseau IP. Ces sous-parties du réseau ont le même ID de réseau.

Masque de sous-réseau - Une représentation 32 bits utilisée par un réseau TCP/IP pour définir la plage d'adresses IP disponibles dans un sous-réseau.

CIDR - Classless Inter Domain Routing (CIDR) est un protocole Internet permettant d'attribuer efficacement les adresses IP et de procéder au routage IP sans épuiser l'espace d'adressage IP.

VLSM - Le masque de sous-réseau à longueur variable (VLSM) prend en charge les sous-réseaux IP de différentes tailles selon les exigences au sein du même réseau.

FLSM - Le masque de sous-réseau de longueur fixe (FLSM) nécessite que le réseau ait des sous-réseaux de taille égale et d'un nombre égal d'hôtes.

Représentation décimale - Lorsqu'une adresse est représentée avec des décimales, elle est écrite en utilisant les 10 nombres de base - 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.

Représentation binaire - Lorsqu'une adresse est représentée en binaire, elle est écrite en utilisant les 2 nombres de base (ou bits) - 0,1.

Adresse IP et sa structure

L'adresse IP (Internet Protocol) est une étiquette numérique de 32 bits attribuée aux périphériques ou aux hôtes d'un réseau. Avec la croissance de la mise en réseau, les ressources d’adresses IPv4 32 bits s'épuisaient, ouvrant la voie au déploiement des adresses IPv6 128 bits. Malgré le déploiement continu des adresses IPv6, IPv4 reste l'un des protocoles de base utilisés dans les réseaux TCP/IP et autres réseaux à commutation de paquets.

L'adresse IP est représentée dans un format décimal à points avec quatre octets ayant chacun un nombre de 8 bits (0-255) séparés par un point («.»). L'adresse IP est composée de deux parties. L'adresse IP est composée de deux parties, un ID réseau et un ID hôte. En fonction des classes utilisées ou du masque de sous-réseau appliqué, les octets de gauche à droite représentent l'ID réseau et de droite à gauche l'ID d'hôte.

Par exemple: L'adresse IP 192.168.10.8 est représentée comme indiqué ci-dessous.

En fonction des classes utilisées ou du masque de sous-réseau appliqué, les octets de gauche à droite représentent l'ID réseau et de droite à gauche l'ID d'hôte.

Classes IP et sous-réseaux

Analogie des sous-réseaux

Par analogie pour expliquer le sous-réseau IP, l'adresse de sous-réseau et le masque de sous-réseau, disons que vous allez organiser un camp d'été, enseigner la musique, l'art, la danse et le théâtre aux étudiants. Imaginez que vous souhaitiez identifier chaque élève de manière unique afin qu'un numéro d'identification d'étudiant vous indique la classe de l'élève et son numéro de rôle. Si vous avez loué une grande salle de séminaire pour votre camp, vous devrez mettre en place des cloisons pour séparer cette grande salle en quatre salles différentes car nous ne voulons pas que les classes interfèrent les unes avec les autres, et il est plus simple de créer des identifiants uniques à l'intérieur. Une classe que dans les quatre classes combinées.

Désormais, chaque élève se voit attribuer une classe pour le reste du camp. Permet d'attribuer à chaque classe un ID de classe. Pour la classe d'arts, c'est 01, pour la musique, c'est 02, pour la danse 03, et pour le théâtre, c'est 04. Il y a 20 élèves inscrits dans chaque classe. Nous avons donc les numéros de liste de 1 à 20 dans chaque salle de classe. Afin d'identifier quel élève appartient à quelle classe, nous remettons à chaque élève une carte d'identité avec son identifiant de classe et son numéro de rôle.

Un étudiant avec le numéro de rouleau 13 inscrit à un cours de musique a une carte d'identité qui dit 0213.

De même, un ID 0109 indique qu'un élève s'est inscrit à la classe d'arts et que son numéro de rôle est 09.

Disons que quelqu'un a trouvé quatre cartes d'identité perdues et veut les rendre aux étudiants. Ils peuvent facilement trouver à quelle classe appartient l'élève en plaçant simplement un masque sur les deux derniers chiffres; les deux premiers chiffres leur donneront l'ID de classe.

De même, un réseau peut être composé de plusieurs hôtes. Pour attribuer efficacement des adresses à ces hôtes, nous partitionnons le réseau (hall) en sous-réseaux (salles de classe). Dans les sous-réseaux IP surveillés, chacun a un ID de réseau (ID de classe). Les hôtes du sous-réseau ont un ID d'hôte (numéro de rouleau). Pour identifier quel hôte appartient à quel sous-réseau, nous utilisons le masque de sous-réseau (masque papier).

Classes IP du réseau

L'IPv4 est globalement classé en cinq classes différentes. Ces classes sont appelées classe A, B, C, D et E. Classes D et E réservées au multi-casting et à la recherche expérimentale. Les classes TCP/IP auxquelles appartient une adresse IP sont identifiées sur la base des valeurs dans les octets sur le côté gauche.

Par exemple, la classe A a une plage d'adresses IP de 1 à 126 dans son premier octet (octet le plus à gauche). Les trois autres octets sont alloués pour l'ID d'hôte. De même, dans la classe B, les 2 premiers octets (à partir de la gauche) avec la plage IP de 128 à 191 sont alloués pour l'ID de réseau et les deux octets restants sont alloués pour l'ID d'hôte.

Les classes de réseau, leurs plages IP et le nombre d'adresses d'hôte prises en charge sont indiqués ci-dessous.

* Toute adresse IP commençant par la plage de 127 est une adresse IP en boucle.

Par exemple: 255.0.0.0 représente le masque de sous-réseau par défaut pour la classe A en décimal. Ceci lorsqu'il est représenté en binaire est,

11111111. 00000000. 00000000. 00000000
ID réseau ID hôte

Ainsi, le masque de sous-réseau masque l'ID réseau d'une adresse IP avec des 1 et a la partie ID d'hôte comme tous les 0.

Si le sous-réseau IP n'est pas effectué, alors une classe de réseau doit être pleinement utilisée, ce qui n'est pas réaliste, car chaque liaison de données du réseau doit avoir un ID de réseau unique.

Problèmes avec les sous-réseaux IP de classe

Le sous-réseau IP de classe n'offre pas la flexibilité d'avoir un moins grand nombre d'hôtes par réseau ou plus de réseaux par classe IP. Cela gaspille des millions d'adresses de classe A et beaucoup d'adresses de classe B, alors que le nombre d'adresses disponibles en classe C est insuffisant.

Par exemple: Supposons que vous deviez effectuer un sous-réseau IP pour un réseau avec 1500 périphériques. En choisissant d'utiliser le sous-réseau de classe B, vous perdrez 64 034 adresses IP. Alors que l'utilisation de la classe C conduit à utiliser six réseaux de classe C. Ce n'est pas une solution optimale pour les grands réseaux.

Les sous-réseaux de classe suivant FLSM deviennent une technique de sous-réseau inefficace.
Solution: utilisez CIDR avec VLSM pour le sous-réseau IP.

CIDR et VLSM

Sous-réseaux sans classe - CIDR

CIDR fournit un sous-réseau IP sans classe d'adresse IPv4 et IPv6 dans un sous-réseau IP individuel. Développé en 1993 par l'Internet Engineering Task Force, ce processus consiste à placer un masque sur l'adresse réseau pour spécifier au routeur lequel de l'adresse est l'ID réseau et quelle partie est l'ID d'hôte, sans suivre les allocations de bits pour l'un ou l'autre. Ce processus abandonne l'adressage par classe et permet à un réseau de sous-réseaux de gérer les divisions logiques avec le nombre d'hôtes requis.

Sous-réseau d'un sous-réseau - VLSM

L'un des aspects importants du sous-réseau IP consiste à diviser un sous-réseau en réseaux plus petits, ce qui est rendu possible par VLSM. Comme indiqué précédemment, dans le sous-réseau FLSM, tous les sous-réseaux ont un nombre égal d'ID d'hôte et une taille égale. Dans le sous-réseau VLSM, différents sous-réseaux peuvent être de tailles différentes. Cette technique est connue sous le nom de sous-réseau d'un sous-réseau.

FLSM contre VLSM

Avec FLSM, tous les sous-réseaux sont de tailles égales et d'un nombre égal d'hôtes, et il est préférable pour l'adressage IP privé. Alors que dans VLSM, grâce à un sous-réseau IP avancé, les sous-réseaux et les hôtes sont de tailles et de nombres variables pour répondre aux besoins du réseau sont calculés et sont utilisés dans l'adressage IP public.

CIDR avec VLSM

Le CIDR englobe de nombreux concepts de réseau, dont le VLSM. Le VLSM permet de réaliser des sous-réseaux et des masques de sous-réseau dans des longueurs variables, sans contrainte aux classes. VLSM permet la mise en sous-réseau d'un sous-réseau en appliquant un masque de sous-réseau dans un sous-réseau, car VLSM utilise la taille de bloc en fonction de cette exigence. Cela augmente la convivialité des sous-réseaux.

Par exemple, lors de l'utilisation de sous-réseaux de classe A, 16 777 214 adresses d'hôte peuvent être utilisées car trois octets sont utilisés pour attribuer des hôtes. Pour une utilisation optimale, des bits de la partie hôte sont empruntés et ajoutés au masque de sous-réseau. Cela peut créer divers sous-réseaux de classe A avec différents nombres d'hôtes, qui peuvent être utilisés selon les besoins. Le même principe peut être utilisé pour les sous-réseaux de classe B et les sous-réseaux de classe C. Des exemples de certaines combinaisons de sous-réseaux de classe A utilisant VLSM sont présentés dans le tableau ci-dessous:

Remarque: pour calculer les sous-réseaux IP et les hôtes disponibles,

(i) Nombre de sous-réseaux = 2ⁿ où, n est le nombre de 1 dans l'ID de sous-réseau.
(ii) Nombre d'hôtes disponibles = 2ⁿ-2 où, n est le nombre de 0 dans l'ID d'hôte.

Par exemple:

Comme dit précédemment,

En sous-réseau de classe, pour une classe C IP 192.182.21.103, le masque de sous-réseau 255.255.255.0 en binaire est le suivant.

IP :
11000000 . 10110110 . 00010101 . 1100111
11111111 . 11111111 . 11111111 | 00000000 (application du sous-réseau)

Ici, à gauche de '|' est l'ID du réseau (qui est masqué par le masque de sous-réseau) et à sa droite se trouvent les bits alloués pour l'adresse hôte (8 bits). Par conséquent, le nombre d'hôtes possible est de 254 (2 ^ 8 - 2 hôtes).

Avec CIDR et VLSM, le sous-réseau est indépendant des classes. Ainsi, une adresse IP 192.182.21.3 avec le masque de sous-réseau 255.255.255.248 en binaire est représentée par,

IP :
11000000 . 10110110 . 00010101 . 1100111
11111111 . 11111111. 11111111 . 11111000 (Application du masque de sous-réseau)

Ici, avec CIDR et VLSM, nous obtenons cela:

11000000 . 10110110 . 00010101 . 1100 111
ID de réseau ID de sous-réseau ID d'hôte

Étant donné que, lors de l'utilisation d'un masque de sous-réseau, l'ID d'hôte ne peut pas être tous les 0 (qui représentent l'adresse réseau), ou tous les 1 (qui représentent l'adresse de diffusion du réseau), l'IP ci-dessus n'est pas une IP d'hôte, mais une IP de diffusion de l'adresse de sous-réseau IP.

Notation CIDR

Traditionnellement, une adresse IP représentait la classe à laquelle elle appartenait, en fonction de sa plage dans le premier octet - par exemple, 192.138.27.9 appartenait à la classe C. L'application de masques de sous-réseau permettait de visualiser la partie adresse hôte de l'adresse IP. En notation CIDR, ces informations sont suffixées à l'adresse IP elle-même.

Par exemple:

Sans la notation CIDR, nous spécifions comme
IP: 192.168.10.1
Masque de sous-réseau: 255.255.255.248
Avec la notation CIDR, cela s'écrit
IP: 192.168.10.1/29
Où, 29 est le nombre de bits alloués pour l'ID de réseau.

Les avantages de l'utilisation du CIDR

• Réduit le nombre d'entrées de table de routage.
• Garantit une utilisation efficace de l'espace d'adressage IP disponible.
• Fournit des sous-réseaux similaires pour l'intranet et Internet, sans aucune exigence particulière.
• Élimine les inconvénients de l'adressage IP par classe et du sous-réseau.

Comment calculer les sous-réseaux IP?

Exemple d'exemple de sous-réseau IP:

Considérez un réseau avec trois LAN: LAN A avec 25 hôtes, LAN B avec 12 hôtes et LAN C avec 55 hôtes. Ces LAN sont connectés avec trois liaisons série, Link X, Link Y et Link Z.

Pour une plage de réseau de 192.168.4.0/24, un plan IP pour le sous-réseau utilisant CIDR et VLSM doit être calculé.

Étape 1: Organisez le réseau du plus grand au plus petit en fonction du nombre d'hôtes.

1. LAN C (55 hôtes)
2. LAN A (25 hôtes)
3. LAN B (12 hôtes)
4. Lien X,Y,Z

Étape 2: Choisissez un sous-réseau pour le plus grand réseau à utiliser.

Pour le plus grand réseau LAN C avec 55 hôtes, nous savons qu'un sous-réseau avec CIDR/26 fournit quatre sous-réseaux, qui peuvent prendre en charge 64 hôtes chacun. Chacun de ces quatre sous-réseaux peut être attribué au LAN C.

Nous attribuons donc le sous-réseau 192.168.4.0/26 au LAN C dans lequel le premier ID d'hôte est l'ID de réseau et le dernier ID d'hôte est l'ID de diffusion. L'un des 62 ID restants peut être attribué aux 55 hôtes du LAN C.

Étape 3: Répétez le processus de l'étape deux pour le réseau le plus grand suivant en sous-réseaux les sous-réseaux.

Un sous-réseau de CIDR/27 fournirait 32 ID d'hôte. Ainsi, pour le LAN A avec 25 hôtes, nous sous-réseau 192.168.4.64/26, avec 64 ID d'hôte dans deux sous-réseaux contenant chacun 32 ID d'hôte. Cela nous donne les sous-réseaux 192.168.4.64/27 et 192.168.4.96/27 dans un sous-réseau 192.168.4.64/26, dont n'importe lequel peut être utilisé pour le LAN A.

En appliquant l'étape 3 pour le prochain plus grand réseau LAN B avec 12 hôtes, nous sous-réseau 192.168.4.96/27 en 192.168.4.96/28 et 192.168.4.112/28 qui nous donneront 16 ID d'hôte chacun.

Maintenant, pour les trois liens (Lien X, Y, Z), chaque lien nécessite deux ID d'hôte. Par conséquent, nous avons besoin d'un sous-réseau qui pourrait fournir quatre ID d'hôte, deux chacun pour le réseau et les ID de diffusion. En répétant la troisième étape, nous obtenons:

Étape 4: Attribuer les sous-réseaux calculés

Lors du sous-réseau du réseau donné avec CIDR et VLSM, nous avons acquis six sous-réseaux avec un nombre variable d'hôtes pour répondre à nos besoins de réseau. Les sous-réseaux calculés peuvent être affectés aux divisions logiques du réseau, en réservant les adresses restantes pour une utilisation future. L'analyseur de sous-réseau IP peut désormais scanner le sous-réseau pour les adresses IP.

Surveillance des sous-réseaux IP

Les réseaux de sous-réseaux se traduisent par plusieurs sous-réseaux qui doivent être surveillés et gérés afin de maintenir la stabilité du réseau. Il est donc important de disposer d'une solution de surveillance de réseau efficace telle qu’OpUtils de ManageEngine, car la gestion manuelle de ces sous-réseaux est extrêmement longue et inefficace. L'outil de sous-réseau IP d'OpUtils permet aux administrateurs réseau d'analyser plus facilement le sous-réseau IP pour les adresses IP, de calculer le sous-réseau IP et d'aider à la création de sous-réseaux IP avancés.

OpUtils est un gestionnaire d'adresses IP et de ports de commutation qui offre un outil de sous-réseau IP, qui peut analyser, surveiller et gérer plusieurs sous-réseaux.

Logiciel de sous-réseau IP OpUtils

• Affiche l'utilisation et la disponibilité du sous-réseau en temps réel avec des analyses de sous-réseau IP régulières.
• Fournit un résumé complet du sous-réseau qui inclut le nombre d'adresses IP réservées, le pourcentage d'utilisation du sous-réseau, l'adresse de sous-réseau IP, l'état DNS, la recherche d'adresse, etc.
• Prend en charge une vue hiérarchique des sous-réseaux IPv4 et IPv6.
• Génère des rapports granulaires spécifiques au sous-réseau qui aident à auditer les adresses IP et les hôtes du sous-réseau.
• Fournit des données d'historique des adresses IP, de leurs utilisateurs, appareils et ports connectés dans un sous-réseau.
• Aide à mesurer les mesures de performance des sous-réseaux avec des widgets tels que les 10 principaux sous-réseaux avec des adresses IP occupées et plus encore.

Toutes ces fonctionnalités complètes sont fournies par OpUtils dans une interface utilisateur intuitive et sans code. Téléchargez un essai gratuit de 30 jours ou inscrivez-vous à une démo en direct gratuite avec un expert produit pour découvrir comment les capacités d'analyse réseau d'OpUtils et plus de 30 outils réseau peuvent vous aider à surveiller efficacement votre réseau.