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Pianificazione di reti IPSubnetting e CIDR

A.A. 2005/2006

Walter Cerroni

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Pianificazione di reti IP

• L’enorme successo di Internet ha reso gli indirizzi IP una

risorsa preziosa (quindi costosa)

• In attesa di implementare soluzioni definitive al problema (IPv6) è opportuno pianificare un’allocazione efficiente

degli indirizzi agli host

• Le classi di indirizzi A, B e C vincolano ad usare reti di

dimensioni prefissate, in termini di indirizzi disponibili:

– Classe A: 224 = 16.777.216

– Classe B: 216 = 65.536

– Classe C: 28 = 256

• In molti casi una rete di classe A o B è troppo grande

(molti indirizzi inutilizzati) e una di classe C troppo piccola

• Le grandi organizzazioni devono distribuire gli indirizzi su

molte reti fisiche distinte e/o distanti tra loro

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3

Rete ALMANET – 137.204.X.Y (classe B)

http://www2.reti.unibo.it/almanet.htm

4

Rete ALMANET – sedi e collegamenti

http://www2.reti.unibo.it/almanet.htm

3

5

Bologna – area del CeSIA

http://www2.reti.unibo.it/almanet.htm

6

Bologna – area d’Ingegneria

http://www2.reti.unibo.it/almanet.htm

4

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Area di Cesena

http://www2.reti.unibo.it/almanet.htm

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Subnetting (RFC 950)

• Tecnica di ripartizione di una rete IP in sottoreti

– tutte della stessa dimensione

– di dimensioni differenti

– comunicanti tra loro attraverso un router (o gateway)

• La sezione host dell’indirizzo è divisa in due parti

– la prima identifica una porzione della rete in questione

– la seconda identifica i singoli host della sottorete

• La suddivisione è indicata dalla netmask, una sequenza

di 4 byte associata all’indirizzo, in cui

– i bit a 1 corrispondono ai bit dedicati a Net-ID e Subnet-ID

– I bit a 0 corrispondono ai bit dedicati all’Host-ID

174137 204 57

Network ID Subnetwork ID Host ID

5

9

Netmask: notazioni

• Es. 3°byte di un indirizzo di classe B per il Subnet-ID

– Binaria: 11111111.11111111.11111111.00000000

– Dotted decimal: 255.255.255.0

– CIDR: /24 (è il numero di bit a 1 della netmask)

• Netmask di default delle classi di indirizzi:

– Classe A: 255.0.0.0 /8

– Classe B: 255.255.0.0 /16

– Classe C: 255.255.255.0 /24

• Altri esempi:

– 192.168.10.13/255.255.255.128

– 130.14.11.6/20

– 10.10.127.40/30

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Valori possibili

• Per definizione, una netmask ha sempre tutti i bit a 1 a

sinistra e tutti quelli a 0 a destra

• Non esistono netmask con degli 0 tra gli 1

– 11111011.11011111.11100000.00010000 non è valida!!!

• Di conseguenza, i singoli byte di una netmask non

possono assumere tutti i 256 valori possibili, ma solo 9

– 00000000 = 0 – 11111000 = 248

– 10000000 = 128 – 11111100 = 252

– 11000000 = 192 – 11111110 = 254

– 11100000 = 224 – 11111111 = 255

– 11110000 = 240

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Quanti host?

• Il numero massimo di host che una sottorete può

contenere è 2h–2 (dove h è il numero di bit di Host-ID)

– Host-ID = tutti 0 � indirizzo che identifica la sottorete

– Host-ID = tutti 1 � indirizzo broadcast della sottorete

• In sottoreti non isolate almeno uno di questi deve essere

assegnato al Default Gateway, che è il router verso cui

instradare tutto il traffico diretto al di fuori della sottorete

– Host-ID = broadcast–1 � indirizzo tipico del default gateway

• Esempio

– Netmask = 255.255.255.0 � h = 8 � 28–2 = 254 host

– 137.204.57.0/24 identifica la sottorete 57 di una rete di classe B

– 137.204.57.255 è l’indirizzo broadcast di tale sottorete

– 137.204.57.254 è l’indirizzo del suo default gateway

– Indirizzi di host validi da 137.204.57.1 a 137.204.57.253

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Quante sottoreti?

• In passato erano stati dichiarati riservati i Subnet-ID di

tutti 1 e tutti 0 (come per gli Host-ID)

• In seguito è stato permesso l’utilizzo di tutti i possibili

Subnet-ID (RFC 1878)

• Il numero di sottoreti possibili è quindi dato da 2s (dove sè il numero di bit di Subnet-ID)

• Esempi:

– 137.204.57.0/24 è una delle 256 possibili sottoreti “a 24 bit” di

una rete di classe B

– 192.168.10.192/26 è una delle 4 possibili sottoreti “a 26 bit” di

una rete di classe C

– 10.128.0.0/9 è una delle 2 possibili sottoreti “a 9 bit” di una rete di

classe A

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Regole del subnetting

• A seconda del numero di bit del Subnet-ID, la rete

originaria viene suddivisa per multipli di 2

– 1 bit � divido a metà

– 2 bit � divido in 4 parti

– 3 bit � divido in 8 parti

– ecc.

• Sottoreti diverse sono disgiunte, è vietata qualsiasi sovrapposizione

– 137.204.0.12/23 e 137.204.1.12/23 devono appartenere alla

stessa sottorete

• Nel caso di sottoreti con netmask diverse (di dimensioni

variabili) bisogna fare attenzione ad evitare di definire

sottoreti non consentite (perché non disgiunte)

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Esempio

• Rete IP a disposizione: 192.168.1.0/24

• LAN A ha 50 host

– mi basta una sottorete da 61 indirizzi host

– 192.168.1.0/26 è un Subnet-ID valido

• LAN B ha 100 host

– mi basta una sottorete da 125 indirizzi host

– 192.168.1.64/25 NON è un Subnet-ID valido

• 64 = 01000000

– 192.168.1.128/25 è un Subnet-ID valido

• 128 = 10000000

50 host 100 host

LAN A LAN B

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Subnetting: ripartizione logica e fisica

L’operazione di subnetting di una rete IP èsolamente logica :

• host di diverse subnet possono essere sulla medesima rete fisica

– ma devono dialogare tramite un gateway

• host della medesima subnet possono essere su diverse reti fisiche

– ma possono dialogare direttamente perché

appartengono ad un unico dominio broadcast

(reti LAN connesse da bridge/switch)

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137.204.59.0/24

137.204.57.0/24

Subnetting: ripartizione logica e fisica

sì

sì

no

9

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137.204.59.0/24

137.204.57.0/24

Subnetting: ripartizione logica e fisica

sì

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Subnetting: esempio

Un’azienda possiede tre siti distribuiti su una grande area

urbana: S1, S2, S3. Ciascun sito aziendale è dotato di infrastrutture informatiche comprendenti, tra l'altro, una LAN

ed un router di uscita verso il mondo esterno. Tutti i siti

devono essere interconnessi tra loro con una rete MAN a

maglia completa M.

I siti sono così divisi:

S1, S2: 50 host

S3: 20 host

Si richiede di progettare una rete di classe C a cui viene assegnato l’indirizzo 196.200.96.0 comprensiva della

numerazione dei router, definendo le relative netmask.

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Architettura

S1

S3

S2

M

LANLAN

MAN

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Una possibile scelta della netmask

# subnets# indirizziUltimo byte netmask

64411111100

32811111000

161611110000

83211100000

46411000000

212810000000

125600000000

11

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Soluzione 1

• Subnets: 196.200.96.0 (S1)196.200.96.64 (S2)196.200.96.128 (S3)196.200.96.192 (M)

• Netmask: 255.255.255.192

• Broadcast: 196.200.96.63 (S1)196.200.96.127 (S2)196.200.96.191 (S3)196.200.96.255 (M)

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Soluzione 1

196.200.96.0/26 196.200.96.64/26

196.200.96.128/26

196.200.96.192/26

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23

Soluzione 1

• Routers LAN: 196.200.96.62 (S1)196.200.96.126 (S2)196.200.96.190 (S3)

• Routers MAN: qualunque indirizzo tra:196.200.96.193 e .254 (M)

• IP Hosts: qualunque indirizzo tra:196.200.96.1 e .61 (S1)196.200.96.65 e .125 (S2)196.200.96.129 e .189 (S3)

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Scelta di netmask diverse

# subnets# indirizziUltimo byte netmask

64411111100

32811111000

161611110000

83211100000

46411000000

212810000000

125600000000

13

25

Soluzione 2

253 – 254

249 – 250

245 – 246

241 – 242

225 – 238

193 – 222

161 – 190

129 – 158

65 – 126

1 – 62

Range IP

255

251

247

243

239

223

191

159

127

63

Broadcast

4196.200.96.252/30

4196.200.96.244/30

4196.200.96.248/30

4196.200.96.240/30

# indirizziSubnet

16196.200.96.224/28

32196.200.96.192/27

32196.200.96.160/27

32196.200.96.128/27

64196.200.96.64/26

64196.200.96.0/26

26

Soluzione 2

196.200.96.0/26 196.200.96.64/26

196.200.96.128/27

196.200.96.244/30196.200.96.248/30

196.200.96.240/30

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CIDR e Supernetting

• Indirizzamento IP più flessibile senza l’uso delle classi: CIDR – Classless Inter-Domain Routing

• Es. Un ente ha bisogno di circa 2000 indirizzi IP

– una rete di classe B è troppo grande (64K indirizzi)

– meglio 8 reti di classe C (8 × 256 = 2048 indirizzi)

dalla 194.24.0.0 alla 194.24.7.0

• Supernetting: si accorpano le 8 reti contigue in un’unica super-rete:

– Identificativo: 194.24.0.0/21

– Supernet mask: 255.255.248.0

– Indirizzi: 194.24.0.1 – 194.24.7.254

– Broadcast: 194.24.7.255

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Supernetting

• Operazione inversa rispetto al subnetting

• n bit del Net-ID diventano parte dell’Host-ID

• Accorpamento di N reti IP (N = 2n)

– contigue:

• 194.24.0.0/24 + 194.24.1.0/24 = 194.24.0.0/23

• 194.24.0.0/24 + 194.24.2.0/24 = non contigue

– allineate secondo i multipli di 2n

• 194.24.0.0/24 + .1.0/24 + .2.0/24 + .3.0/24 = 194.24.0.0/22

• 194.24.2.0/24 + .3.0/24 + .4.0/24 + .5.0/24 = non allineate

Host-IDNet-ID

SubnettingSupernetting

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Indirizzamento senza classi (CIDR – RFC 1519)

• Generalizzazione del subnetting/supernetting

– reti IP definite da Net-ID/Netmask

• Allocazione di reti IP di dimensioni variabili

– utilizzo più efficiente dello spazio degli indirizzi

• Accorpamento delle informazioni di routing

– più reti contigue rappresentate da un’unica riga nelle

tabelle di routing

• Miglioramento di due situazioni critiche

– limitatezza di reti di classe A e B

– crescita esplosiva delle dimensioni delle tabelle di

routing