سابنتینگ (Subnetting) از صفر تا صد
سابنتینگ در لغت به معنای شکستن و تقسیم کردن یک شبکه فیزیکی یا منطقی بزرگ به چندین شبکه (زیرشبکه) کوچکتر است. این مفهوم قلب تپنده مدیریت شبکههای کامپیوتری مدرن است.
ساختار آدرس IP و مکانیزم قرض گرفتن
در آدرسدهی IP، هر آدرس به طور کلی از دو بخش تشکیل شده است:
Network ID (شناسه شبکه)
بخش ثابت آدرس که نشان میدهد سیستم در کدام محله یا شبکه قرار دارد. سیستمهای یک شبکه، Network ID یکسانی دارند.
Host ID (شناسه دستگاه)
بخش متغیر آدرس که مشخصکننده پلاکِ دقیق آن کامپیوتر یا دستگاهِ خاص درون آن شبکه است.
جادوی سابنتینگ چگونه کار میکند؟
در سابنتینگ، ما تعدادی از بیتهای بخش Host را قرض میگیریم و به بخش Network اضافه میکنیم. با این کار، ما شبکههای بیشتری خلق میکنیم، اما در عوض تعداد کلاینتهایی (Host) که میتوانند در هر کدام از این شبکههای جدید قرار بگیرند کاهش مییابد.
چرا سابنتینگ میکنیم؟ (۴ دلیل حیاتی)
انجام عملیات Subnetting در طراحی شبکههای سازمانی یک انتخاب نیست، بلکه یک الزام است. دلایل اصلی آن عبارتند از:
۱. کوچک کردن دامنه برادکست (Broadcast Domain)
در یک شبکه بزرگ (مثلاً با ۱۰۰۰ کلاینت)، اگر یک سیستم پیام برادکست (مثل درخواست DHCP یا کشف ARP) بفرستد، ۹۹۹ سیستم دیگر درگیر پردازش آن میشوند که شبکه را به شدت کند (Congest) میکند. با سابنتینگ، ترافیک برادکستِ هر بخش فقط در همان بخش محصور میماند.
۲. افزایش بینظیر امنیت
شبکههای سابنت شده در لایه ۲ از هم جدا هستند و برای ارتباط با یکدیگر حتماً نیاز به روتر (یا سوییچ لایه ۳) دارند. در نتیجه ما میتوانیم روی روتر فایروال یا ACL (Access Control List) بنویسیم و مثلاً قانون بگذاریم: "سابنتِ بخش حسابداری حق ندارد با سابنتِ برنامهنویسان ارتباط بگیرد."
۳. جلوگیری از هدر رفتن آیپیها
کلاسهای استاندارد و قدیمی (A, B, C) به شدت آیپی هدر میدهند. مثلاً کلاس C دقیقاً ۲۵۴ آیپی میدهد. اگر دپارتمانی فقط ۳۰ کامپیوتر داشته باشد، ۲۲۴ آیپیِ دیگر بلااستفاده میماند و هدر میرود. سابنتینگ به ما اجازه میدهد شبکه را دقیقاً به اندازه نیازمان قواره کنیم (مثلاً با /27 دقیقاً ۳۰ آیپی تولید کنیم).
۴. مدیریت و عیبیابی (Troubleshooting) آسانتر
پیدا کردن مشکل، نویز یا لوپ در یک زیرشبکه کوچکِ ۵۰ کاربره بسیار راحتتر و سریعتر از پیدا کردن همان مشکل در یک شبکه درهمتنیدهی ۱۰۰۰ کاربره است.
سوپرنتینگ (Supernetting) چیست؟
سوپرنتینگ که به آن Route Summarization (خلاصهسازی مسیر) هم میگویند، دقیقاً برعکس سابنتینگ است! یعنی ترکیب کردن و تجمیع چندین شبکه کوچکِ همجوار به یک شبکه (یا یک مسیر) بسیار بزرگتر.
مکانیزم سوپرنتینگ
در سوپرنتینگ برعکسِ حالت قبل، ما بیتهایی را از بخش Network پس میگیریم و به بخش Host میدهیم تا فضای کلاینتها بسیار بزرگتر شود و شبکهها با هم ادغام شوند.
چرا سوپرنتینگ میکنیم؟ (کوچک کردن Routing Table)
فرض کنید شرکت شما ۸ شعبه در یک شهر دارد که آیپیهای آنها از 192.168.1.0 تا 192.168.8.0 است. روتر مرکزی برای پیدا کردن این شعبات باید ۸ خط روتِ مختلف در جدول مسیریابی (Routing Table) خود بنویسد.
هرچه این جدول بزرگتر باشد، روتر باید CPU و RAM بیشتری مصرف کند تا مسیر بستهها را پیدا کند و در شبکههای جهانی این جدول میتواند باعث از کار افتادن روتر شود.
راهحل با Route Summarization
با سوپرنتینگ، ما آن ۸ خط مجزا را با هم ترکیب کرده و به یک خطِ روت واحد (مثلاً 192.168.0.0/20) تبدیل میکنیم. این کار بار پردازشی روترهای هسته (Core Routers) را به شدت کاهش میدهد.
کاربرد حیاتی در ISP ها و پروتکل VLSM
اینترنت امروزی بر پایه پروتکلی به نام VLSM (Variable Length Subnet Mask) یا سابنتینگ با طول متغیر کار میکند. اگر VLSM و تکنیکهای سابنتینگ نبود، تمام آیپیهای نسخه ۴ (IPv4) سالها پیش کاملاً تمام میشدند!
رفتار ISP چگونه است؟
یک ISP (شرکت ارائهدهنده اینترنت) یک بلوک عظیم از آیپیهای Public (عمومی) را از سازمان جهانی IANA خریداری میکند (مثلاً یک بلوک /16 که شامل 65,536 آیپی است). حالا ISP با استفاده از ابزار VLSM این بلوک را برای مشتریان مختلف برش میزند:
سناریوی مشتری خانگی (بلاک /30)
مشتری خانگی فقط یک آیپی استاتیک میخواهد. ISP با سابنتینگ، یک بلوک /30 به او میدهد. اسلش ۳۰ در مجموع ۴ آیپی دارد (شبکه، برادکست، پورت ISP، مودم مشتری). در نتیجه هیچ آیپی اضافهای هدر نمیرود.
سناریوی شرکت بزرگ (بلاک /29)
یک سرور فارم به ۵ آیپی پابلیک نیاز دارد. ISP این بار بلوک آیپیِ خود را میشکند و یک شبکه /29 (که ۶ آیپی قابل استفاده دارد) به آن شرکت میفروشد.
ارتباط بین روترهای هسته
برای ارتباط مستقیم (Point-to-Point) بین دو روتر غولپیکرِ خودِ ISP در دو شهر مختلف، فقط به ۲ آیپی نیاز است که باز هم از زیرشبکه /30 یا /31 استفاده میکنند.
مثال نجاری: ISP ها مانند نجاری هستند که یک تنه درخت بزرگ (آیپیهای اصلی) را میگیرند و با ابزار VLSM (سابنتینگ پیشرفته)، قطعاتِ چوب را دقیقاً و میلیمتری به اندازهای که مشتری سفارش داده بُرش میزنند تا ذرهای خاکاره (آیپی هدر رفته) تولید نشود!