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Subnetting: rete e broadcast

In questa lezione impari a

  • leggere un indirizzo IP con la sua subnet mask e la notazione CIDR
  • calcolare indirizzo di rete, broadcast e host utilizzabili
  • dividere una rete in sottoreti uguali
  • assegnare sottoreti di dimensioni diverse (VLSM)

L'indirizzo IP come un indirizzo postale

Un indirizzo IPv4 come 192.168.1.10 è fatto di 4 ottetti, cioè 4 numeri da 0 a 255, ciascuno di 8 bit: 32 bit in tutto.

Come un indirizzo postale, ha due parti:

  • la parte di rete, come la città e la via: è uguale per tutti i dispositivi della stessa rete;
  • la parte host, come il numero civico: identifica il singolo dispositivo.

La subnet mask

La subnet mask dice dove finisce la parte di rete: i bit a 1 indicano la rete, quelli a 0 gli host.

Indirizzo:   192.168.1.10    11000000.10101000.00000001.00001010
Mask:        255.255.255.0   11111111.11111111.11111111.00000000
                             └──────── rete ───────────┘└ host ┘

La notazione CIDR

Invece di scrivere la maschera intera si scrive quanti bit a 1 contiene: 255.255.255.0 diventa /24. Quindi 192.168.1.10/24 significa "indirizzo 192.168.1.10, con 24 bit di rete".

CIDR Subnet mask Indirizzi Host utilizzabili
/24 255.255.255.0 256 254
/25 255.255.255.128 128 126
/26 255.255.255.192 64 62
/27 255.255.255.224 32 30
/28 255.255.255.240 16 14
/29 255.255.255.248 8 6
/30 255.255.255.252 4 2

Gli host utilizzabili sono sempre 2 in meno degli indirizzi: il primo è l'indirizzo di rete, l'ultimo è l'indirizzo di broadcast, e nessuno dei due si può assegnare a un dispositivo.

Rete e broadcast

  • L'indirizzo di rete è il nome della rete: si ottiene con un AND bit a bit tra indirizzo e maschera.
  • L'indirizzo di broadcast serve a parlare a tutti i dispositivi della rete insieme: si ottiene mettendo a 1 tutti i bit della parte host (un OR con la wildcard, cioè la maschera invertita).

Esempio: 192.168.1.130/26

La maschera /26 è 255.255.255.192: lavoriamo solo sull'ultimo ottetto.

130  = 10000010
192  = 11000000
AND  = 10000000 = 128      → rete:      192.168.1.128

wildcard 0.0.0.63 → 63 = 00111111
130 OR 63 = 10111111 = 191 → broadcast: 192.168.1.191

Host utilizzabili: da 192.168.1.129 a 192.168.1.190, cioè 62.

La scorciatoia del "salto"

Il numero di indirizzi di ogni sottorete si chiama salto: con /26 è 64. Le reti partono dai multipli del salto: .0, .64, .128, .192. L'indirizzo .130 cade nel blocco che parte da .128, quindi la rete è .128 e il broadcast è .128 + 64 - 1 = .191.

Il foglio di calcolo

Per controllare i vostri calcoli potete usare il Subnet Calculator: inserite indirizzo e maschera e mostra le conversioni in binario, l'operazione AND per la rete e l'operazione OR per il broadcast.

Calcolo dell'ottetto della subnet mask nel foglio di calcolo
Calcolo dell'ottetto della subnet mask: ad esempio 128 + 64 = 192 per una /26.
Calcolo dell'indirizzo di rete con l'operazione AND nel foglio di calcolo
Calcolo dell'indirizzo di rete (AND).
Calcolo dell'indirizzo di broadcast con l'operazione OR nel foglio di calcolo
Calcolo dell'indirizzo di broadcast (OR).

Usate il foglio per verificare, non per sostituire il calcolo a mano: all'esame di Stato il subnetting si fa su carta.

Dividere una rete: il subnetting

Dividere una rete grande in reti più piccole serve a organizzare (una rete per reparto), a non sprecare indirizzi e a isolare i reparti per sicurezza.

Per ottenere 2ⁿ sottoreti si "prendono in prestito" n bit dalla parte host: da una /24, con 2 bit si ottengono 4 sottoreti /26.

Esercizi

⭐ Facile

Esercizio 1 – Calcoli base. Per ogni indirizzo calcolate rete, broadcast, primo e ultimo host e numero di host utilizzabili. Poi in Packet Tracer assegnate a due PC il primo e l'ultimo host della prima rete e verificate con un ping.

  1. 192.168.1.130/26
  2. 172.16.40.200/27
  3. 10.0.5.77/20
Mostra la soluzione
Indirizzo Rete Broadcast Host N. host
192.168.1.130/26 192.168.1.128 192.168.1.191 .129 – .190 62
172.16.40.200/27 172.16.40.192 172.16.40.223 .193 – .222 30
10.0.5.77/20 10.0.0.0 10.0.15.255 10.0.0.1 – 10.0.15.254 4094

Nel terzo caso la maschera /20 taglia il terzo ottetto (255.255.240.0, salto 16): 5 cade nel blocco che parte da 0.

⭐⭐ Medio

Esercizio 2 – Quattro reparti. Dividete la rete 192.168.10.0/24 in 4 sottoreti uguali per Amministrazione, Vendite, Magazzino e Direzione. Per ciascuna indicate rete, maschera, broadcast e intervallo degli host.

Mostra la soluzione

4 sottoreti = 2² → si prendono 2 bit: /26, maschera 255.255.255.192, salto 64.

Reparto Rete Host Broadcast
Amministrazione 192.168.10.0/26 .1 – .62 .63
Vendite 192.168.10.64/26 .65 – .126 .127
Magazzino 192.168.10.128/26 .129 – .190 .191
Direzione 192.168.10.192/26 .193 – .254 .255

⭐⭐ Medio

Esercizio 3 – Reti di dimensioni diverse (VLSM). Partendo da 192.168.20.0/24 assegnate le sottoreti a: Laboratori (100 host), Uffici (50 host), Server (20 host) e il collegamento tra due router (2 host), senza sprecare indirizzi.

Mostra la soluzione

Con il VLSM (Variable Length Subnet Mask) ogni rete ha la maschera giusta per le sue dimensioni. Si parte sempre dalla più grande.

Rete Host richiesti CIDR Rete Host Broadcast
Laboratori 100 /25 (126) 192.168.20.0 .1 – .126 .127
Uffici 50 /26 (62) 192.168.20.128 .129 – .190 .191
Server 20 /27 (30) 192.168.20.192 .193 – .222 .223
Collegamento 2 /30 (2) 192.168.20.224 .225 – .226 .227

Restano liberi gli indirizzi da 192.168.20.228 a .255 per reti future.

⭐⭐⭐ Avanzato

Esercizio 4 – Rete aziendale. Un'azienda ha due sedi. Nella sede centrale: Produzione (60 host), Uffici (28 host), Server (10 host). Nella filiale: Uffici (25 host). Le due sedi sono collegate da un link tra router. Usando 10.10.0.0/24, progettate il piano di indirizzamento VLSM, poi realizzate la rete in Packet Tracer con un PC per sottorete (il routing tra le sedi lo configurerete nella prossima lezione).

Mostra la soluzione del piano di indirizzamento

Ordinando dalla rete più grande alla più piccola:

Rete Host CIDR Rete Host Broadcast
Produzione 60 /26 10.10.0.0 .1 – .62 .63
Uffici sede 28 /27 10.10.0.64 .65 – .94 .95
Uffici filiale 25 /27 10.10.0.96 .97 – .126 .127
Server 10 /28 10.10.0.128 .129 – .142 .143
Link tra i router 2 /30 10.10.0.144 .145 – .146 .147

Gli Uffici della sede hanno 28 host su 30 disponibili: nella relazione conviene segnalare che non c'è margine per crescere.