Maska podsieci

Maska podsieci, maska adresu (ang. subnetwork mask, address mask) – liczba służąca do wyodrębnienia w adresie IP części będącej adresem podsieci i części, która jest adresem hosta w tej podsieci.

Pola adresu IP, dla których w masce znajduje się bit równy 1, należą do adresu podsieci, a pozostałe bity do adresu urządzenia w tej podsieci. Po wykonaniu iloczynu bitowego (funkcja AND) maski i adresu IP otrzymuje się adres IP całej podsieci, do której należy urządzenie z tym adresem IP.

Model adresowania w oparciu o maski adresów wprowadzono w odpowiedzi na początkowo sztywny, lecz w rezultacie niewystarczający podział adresów na klasy A, B i C(inne języki). Pozwala on w elastyczny sposób dowolnie dzielić duże sieci (zwłaszcza te o ograniczonej puli adresów IP) na mniejsze podsieci.

Maska adresu jest takiej samej długości jak adres IP i składa się z ciągu bitów o wartości 1, po których następuje ciąg zer – dla IPv4 maska ma 32 bity, dla IPv6 ma 128 bitów. W przypadku IPv4 podawana jest najczęściej w postaci czterech liczb 8-bitowych zapisanych zazwyczaj dziesiętnie i oddzielonych kropkami (na przykład 255.255.255.224). Wartość maski musi być znana wszystkim routerom i komputerom znajdującym się w danej podsieci. W wyniku porównywania maski adresu — np. 255.255.255.0 — z konkretnym adresem IP — np. 192.180.5.22 – router otrzymuje informację o tym, która część adresu identyfikuje podsieć — w tym przypadku 192.180.5, a która urządzenie mające przypisany ten adres IP — .22.

Często można spotkać się ze skróconym zapisem maski w postaci określającej liczbę początkowych bitów mających wartość 1 (zob. CIDR). Najczęściej spotykany jest zapis, w którym podawany jest adres podsieci, a następnie po rozdzielającym ukośniku skrócony zapis maski. Dla powyższego przykładu byłoby to:

192.180.5.0/24

W przypadku IPv6 najczęściej nie mówi się o masce podsieci, lecz o prefiksie podsieci, ponieważ skrócony zapis maski jest niejako koniecznością:

2001:0db8::/32

Pełny zapis maski, ze względu na jej długość, jest całkowicie niepraktyczny i mało przejrzysty. Dla powyższego przykładu maska ta mogłaby przyjąć jedną z postaci, które są oczywiście tożsame, a różnią się tylko sposobem zapisu:

ffff:ffff:0000:0000:0000:0000:0000:0000
ffff:ffff:0:0:0:0:0:0
ffff:ffff::

Przykład

Podstawową funkcją maski podsieci jest określenie, ile kolejnych bitów w adresie IP stanowi adres podsieci, czyli adres jednoznacznie identyfikujący daną podsieć. Pozostałe bity określają już adresy konkretnego hosta w tej podsieci (adres urządzenia końcowego). Tam, gdzie w masce bit ustawiony jest na 1, odpowiadający mu bit adresu IP należy do adresu podsieci, natomiast tam, gdzie bit jest równy 0 – odpowiadający mu bit adresu IP należy do adresu hosta. Bity maski podsieci zawsze są ustawiane na 1, poczynając od bitu najbardziej znaczącego (żar. najstarszego), przykładowo:

adres IPv4     = 128.10.2.3      = 10000000 00001010 00000010 00000011

maska podsieci = 255.255.255.0   = 11111111 11111111 11111111 00000000

W tym przypadku adresem podsieci są trzy pierwsze oktety (8 ⋅ 3 = 24 bity) adresu IP, ponieważ 24 najstarsze bity maski podsieci są jedynkami. Zgodnie z tą zasadą, dodając jeszcze jedną jedynkę do maski, przydziela się dodatkowy bit do adresu podsieci:

maska podsieci = 255.255.255.128  = 11111111 11111111 11111111 10000000

Na podstawie takiej maski można stwierdzić, że 25 najstarszych bitów adresu IP odpowiada za identyfikację podsieci, a pozostałe 7 pozwala określić adres urządzenia w niej działającego, jak np:

adres IPv4     = 128.10.2.3       = 10000000 00001010 00000010 00000011

Uzyskiwanie adresu sieci z adresu IPv4 i maski

Mając do dyspozycji adres IP urządzenia oraz maskę, można obliczyć adres całej podsieci przy użyciu operacji AND

	1. oktet	2. oktet	3. oktet	4. oktet
Adres IP: 192.168.1.145	`11000000`	`10101000`	`00000001`	`10010001`
Maska: 255.255.255.128	`11111111`	`11111111`	`11111111`	`10000000`
Wynik operacji AND	`11000000`	`10101000`	`00000001`	`10000000`

Otrzymany wynik jest adresem podsieci, po przekształceniu go na zapis dziesiętny(inne języki) ma on postać 192.168.1.128.

Mając adres podsieci można także prosto obliczyć adres rozgłoszeniowy. W tym celu stosuje się negację bitów maski, a powstałą liczbę dodaje do adresu podsieci:

	1. oktet	2. oktet	3. oktet	4. oktet
Maska 255.255.255.128	`11111111`	`11111111`	`11111111`	`10000000`
Operacja NOT	`00000000`	`00000000`	`00000000`	`01111111`

Uzyskany adres to 0.0.0.127. Teraz każdy z oktetów należy dodać do odpowiadającego mu oktetu adresu podsieci. Jako że 3 pierwsze oktety są równe zero, wystarczy dodać ostatni: 128+127=255. Szukanym adresem rozgłoszeniowym w tej podsieci jest więc 192.168.1.255.

Przeliczanie masek w IPv4

Liczba dostępnych adresów hostów w danej podsieci jest o 2 mniejsza (zarezerwowany jest adres podsieci i adres broadcastu) od liczby możliwych unikalnych adresów w tej podsieci:

N = 2^{32 - CIDR} - 2

Numer CIDR oznacza, ile bitów odpowiada za określenie adresu podsieci. Innymi słowy, informuje, ile bitów ustawionych na 1 znajduje się w masce podsieci:

CIDR	Maska podsieci	Liczba dostępnych adresów hostów
/1	128.0.0.0	2 147 483 646
/2	192.0.0.0	1 073 741 822
/3	224.0.0.0	536 870 910
/4	240.0.0.0	268 435 454
/5	248.0.0.0	134 217 726
/6	252.0.0.0	67 108 862
/7	254.0.0.0	33 554 430
/8	255.0.0.0	16 777 214
/9	255.128.0.0	8 388 606
/10	255.192.0.0	4 194 302
/11	255.224.0.0	2 097 150
/12	255.240.0.0	1 048 574
/13	255.248.0.0	524 286
/14	255.252.0.0	262 142
/15	255.254.0.0	131 070
/16	255.255.0.0	65 534
/17	255.255.128.0	32 766
/18	255.255.192.0	16 382
/19	255.255.224.0	8 190
/20	255.255.240.0	4 094
/21	255.255.248.0	2 046
/22	255.255.252.0	1 022
/23	255.255.254.0	510
/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