8 steg för att förstå IP-subnätning i 2024

Att förstå subnätning är viktigt för alla som arbetar inom nätverkshantering eller IT. Trots dess betydelse kan subnätning ofta vara utmanande på grund av dess tekniska karaktär. Den här artikeln syftar till att förenkla konceptet och ge grundläggande kunskaper som behövs för att konfigurera routrar och planera nätverk.

Oavsett om du sätter upp ett litet kontorsnätverk eller lär dig hantera större system, kommer denna guide att hjälpa dig förstå de viktigaste koncepten inom IP-subnätning, inklusive IP-adresser, subnätsmasker, CIDR, VLSM och IPv6.

Så, vad är subnätning? Det är konsten att organisera ett nätverk i mer hanterbara delar. Här kommer vi att bryta ner IP-subnätning i enkla steg och hjälpa dig att få en helhetsbild.

Grundläggande om IP-subnätning

Kunskap om subnätning av IP-adresser är ett grundläggande krav för nästan alla tekniska roller – oavsett om du är en programmerare, en databasadministratör eller en CTO (Chief Technology Officer). Trots detta finns det en allmän svårighet med att förstå subnätning.

En grundläggande förståelse för hur binära och decimala tal fungerar är nödvändig. Dessutom hjälper dessa definitioner och termer dig att komma igång:

• IP-adress: En logisk numerisk adress som tilldelas varje enskild dator, skrivare, switch, router eller annan enhet som är en del av ett nätverk baserat på TCP/IP.
• Subnät: En separat och identifierbar del av en organisations nätverk, vanligtvis organiserad på en våning, i en byggnad eller på en geografisk plats.
• Subnätsmask: Ett 32-bitars tal som används för att skilja nätverksdelen av en IP-adress genom att dela upp IP-adressen i en nätverksadress och en värdadress.
• Nätverkskort (NIC): En hårdvarukomponent som gör det möjligt för en dator att ansluta till ett nätverk.

8 steg för att förstå IP-subnätning

Här går vi igenom subnätning steg för steg för att ge dig en klar förståelse av konceptet. Målet är att förklara grunderna på ett sätt som gör det enkelt för dig att använda kunskapen praktiskt, oavsett nätverkets storlek.

Steg 1: Varför vi behöver subnät

För att förstå varför vi behöver subnät (kort för subnätverk), måste vi börja från början och inse att vi behöver kunna kommunicera med “saker” på nätverk. Användare behöver kunna prata med skrivare, e-postprogram behöver kommunicera med servrar, och varje sådan “sak” behöver någon form av adress.

Detta är inte annorlunda än en husadress, men med en liten skillnad: adresserna måste vara i numerisk form. Det är inte möjligt att ha en enhet på ett nätverk som har alfabetiska tecken i sin adress, som “23:e gatan”. Namnet kan vara alfanumeriskt – och vi kan översätta det namnet till en numerisk adress – men själva adressen måste bestå enbart av siffror.

Dessa nummer kallas IP-adresser, och de har en viktig funktion: att inte bara identifiera “sakers” adresser utan också hur kommunikation kan ske mellan dem. Det räcker inte att bara ha en adress; det är också nödvändigt att ta reda på hur ett meddelande kan skickas från en adress till en annan.

Det är här lite organisation kommer in i bilden.

Det är ofta nödvändigt att gruppera saker i ett nätverk av både organisatoriska och effektivitetsmässiga skäl. Till exempel, låt oss säga att du har en grupp skrivare på ditt företags marknadsavdelning och en annan grupp på försäljningskontoren. Du vill begränsa vilka skrivare varje användare ser till endast de som tillhör respektive avdelning. Detta kan åstadkommas genom att organisera adresserna för dessa skrivare i unika subnät.

Ett subnät är alltså en logisk organisation av sammankopplade nätverksenheter.

Varje enhet i varje subnät har en adress som logiskt associerar den med de andra enheterna i samma subnät. Detta förhindrar också att enheter i ett subnät blandas ihop med värdar i ett annat subnät.

När det gäller IP-adressering och subnätning kallas dessa enheter för värdar (hosts). Så, i vårt exempel, finns det ett nätverk (företaget), som är uppdelat i logiska subnät (marknads- och försäljningsavdelningarna), och varje subnät har sina egna värdar (användare och skrivare).

Steg 2: Förstå binära tal

Bara ordet “binära tal” kan framkalla rysningar hos många människor som lider av aritmofobi (en irrationell rädsla för tal och aritmetik). Men oroa dig inte – eller åtminstone försök slappna av. Binära tal är bara ett annat sätt att räkna. Det är allt. Konceptet är lika enkelt som ett plus ett.

Förstå att vi i vårt dagliga liv använder det decimala talsystemet, där våra siffror är baserade på tiotal – förmodligen eftersom vi har tio fingrar och tio tår. Det decimala systemet består helt enkelt av symboler som representerar mängder. Vi kallar den raka vertikala linjen för “1” och den runda cirkeln för “0.”

Det förändras inte med binära talsystem.

Med det decimala systemet kan vi representera större och större tal genom att lägga till fler siffror. Det finns ensiffriga tal, som 1, tvåsiffriga tal, som 12, tresiffriga tal, som 105, och så vidare. Ju större talen blir, desto större värde representerar varje plats. Det finns en 1-talsplats, en 10-talsplats, en 100-talsplats och så vidare.

Med detta tal har vi en 5 i 1-talsplatsen, en 0 i 10-talsplatsen och en 1 i 100-talsplatsen. Alltså:

1 x 100 + 0 x 10 + 5 x 1 = 105

Binära talsystem bygger på samma koncept, men eftersom det binära systemet bara har två siffror, 0 och 1, krävs det fler grupperingar för att representera samma tal. Till exempel är den binära motsvarigheten till 105: 01101001 (även om det oftast skrivs som 1101001 eftersom inledande nollor vanligtvis tas bort. Men vi behåller den första nollan här för att förklara nästa koncept).

Precis som i det decimala systemet representerar varje plats ett allt större värde när de binära talen blir större. Men i det binära systemet har vi en 1-talsplats, en 2-talsplats, en 4-talsplats, en 8-talsplats, en 16-talsplats, en 32-talsplats och så vidare.

Alltså:

0 x 128 + 1 x 64 + 1 x 32 + 0 x 16 + 1 x 8 + 0 x 4 + 0 x 2 + 1 x 1

blir:

0 + 64 + 32 + 0 + 8 + 0 + 0 + 1 = 105

Steg 3: IP-adresser

“IP” i IP-adresser står för Internet Protocol, där protokoll kan definieras som “kommunikationsregler.” Föreställ dig att du använder en komradio i en polisbil. Dina konversationer kanske avslutas med “over” för att indikera att du har avslutat en del av samtalet. Du kanske också säger “over and out” när hela samtalet är slut. Dessa är helt enkelt regler för att tala över komradio – eller protokollet.

IP-adressering måste förstås som en del av reglerna för kommunikation över internet. Men det har blivit så populärt att det också används på nästan alla nätverk som är anslutna till internet, vilket gör det säkert att säga att IP-adressering är relevant för de flesta nätverk såväl som för Internet.

Så, vad är en IP-adress? Tekniskt sett är det ett sätt för en enhet på ett nätverk att adresseras. Den består endast av siffror och skrivs vanligtvis i formen XXX.XXX.XXX.XXX, vilket kallas för pricknoterad decimalnotation.

Varje siffra mellan punkterna kan vara mellan 0 och 255, vilket innebär att exempel på IP-adresser är:

• 205.112.45.60
• 34.243.44.155

Dessa siffror kan också skrivas i binär form genom att ta varje decimalvärde mellan punkterna och konvertera dem till binära tal. Så ett nummer som 205.112.45.60 kan skrivas som:

11001101.01110000.00101101.00111100

Var och en av dessa binära komponenter kallas för en oktett, men denna term används sällan i praktiken när det gäller subnätning. Den förekommer dock i klassrum och böcker, så det kan vara bra att känna till termen (och sedan glömma den igen).

Varför är varje siffra begränsad till 0 till 255? Jo, IP-adresser är begränsade till 32 bitar i längd, och det maximala antalet kombinationer av binära tal som du kan ha i en oktett är 256 (beräknat matematiskt som 2⁸). Därför är den största IP-adressen som är möjlig 255.255.255.255, eftersom varje oktett kan vara från 0 till 255.

Det finns ytterligare en aspekt av en IP-adress som är viktig att förstå – konceptet med en klass.

Varje IP-adress tillhör en klass beroende på värdet i den första oktetten. Dessa klasser är:

Observera att siffran 127 inte är inkluderad. Det beror på att den används som en speciell, självreflekterande adress som kallas en loopback-adress. Tänk på detta som en adress som säger: “Det här är min adress.”

Det är också viktigt att notera att nätverksadministratörer endast använder de tre första klasserna – A, B och C. Dessa är de klasser som vanligtvis används. De andra två, D och E, är reserverade.

Du avgör vilken klass en IP-adress tillhör genom att titta på värdet i dess första oktett, men strukturen för en IP-adress skiljer sig åt beroende på klassen. Varje IP-adress består av en nätverksadress och en värdadress.

Nätverksdelen av adressen är den gemensamma adressen för ett specifikt nätverk, medan värdadressen tillhör varje individuell enhet på det nätverket. Om vi jämför med ett telefonnummer, så skulle riktnumret (711) motsvara nätverksadressen, medan det individuella telefonnumret (612-1234) skulle motsvara värdadressen.
Nätverks- och värdkomponenterna för IP-adresser i respektive klass är:

Steg 4: Subnätning och subnätsmasken

Att subnäta ett nätverk innebär att skapa logiska uppdelningar av nätverket. Subnätning handlar alltså om att dela upp nätverket i mindre delar som kallas subnät. Subnätning appliceras på IP-adresser genom att låna bitar från värddelen av IP-adressen. På så sätt får IP-adressen tre komponenter – nätverksdelen, subnätsdelen och slutligen värddelen.

Vi skapar ett subnät genom att logiskt ta den sista biten från nätverkskomponenten i adressen och använda den för att bestämma antalet nödvändiga subnät. I följande exempel har en Class C-adress normalt 24 bitar för nätverksadressen och åtta för värddelen. Vi ska dock låna den vänstersta biten från värdadressen och deklarera den som identifierande för subnätet.

Om biten är 0 representerar det ett subnät, och om biten är 1 representerar det ett annat subnät. Naturligtvis kan vi bara ha två möjliga subnät med endast en lånad bit. På samma sätt minskar detta också antalet värdar vi kan ha på nätverket till 127 (egentligen 125 användbara adresser, eftersom adresser med endast nollor och endast ettor inte rekommenderas), jämfört med de ursprungliga 255.

Så, hur vet du hur många bitar som ska lånas, eller med andra ord, hur många subnät vi vill ha på vårt nätverk?

Svaret är med en subnätsmask.

Subnätsmasker låter mer skrämmande än de egentligen är. Allt en subnätsmask gör är att indikera hur många bitar som “lånas” från värdkomponenten i en IP-adress. Om du inte kommer ihåg något annat om subnätning, kom ihåg detta koncept. Det är grunden för all subnätning.

Namnet subnätsmask kommer av att masken bokstavligen “döljer” de värdbitar som lånas från värdadressens del av IP-adressen.

I följande diagram visas en subnätsmask för en Class C-adress. Subnätsmasken är 255.255.255.128, vilket, när det översätts till binära tal, visar vilka bitar av värddelen av adressen som används för att bestämma subnätsnumret.

Naturligtvis innebär fler lånade bitar färre individuellt adresserbara värdar på nätverket. Ibland kan alla kombinationer och permutationer vara förvirrande, så här finns en tabell över subnätsmasker och några exempel på subnätsmöjligheter.

Tabell för Class B-värdar/subnät

Observera att kombinationen av IP-adresser och subnätsmasker i tabellerna kan skrivas som två separata värden, till exempel Nätverksadress = 205.112.45.60, Mask = 255.255.255.128, eller som en IP-adress med antalet bitar som används för masken angivet, till exempel 205.112.45.60/25.

Subnätsmasker fungerar tack vare magin i Boolesk logik. För att verkligen förstå hur en subnätsmask fungerar måste du komma ihåg att en subnätsmask bara är relevant när det handlar om att identifiera ett subnät. Med andra ord är syftet med en subnätsmask att avgöra vilket subnät en IP-adress tillhör. Det är enheter som routrar och switchar som använder subnätsmasker.

Steg 5: Offentliga vs privata IP-adresser

Tekniskt sett, om alla möjliga kombinationer av IP-adresser vore tillgängliga, skulle det finnas cirka 4 228 250 625 IP-adresser att använda. Detta skulle behöva inkludera både offentliga och privata användningar – vilket skulle innebära att det bara fanns offentliga IP-adresser.

Men alla adresser är inte tillgängliga. Vissa används för särskilda ändamål. Till exempel är alla IP-adresser som slutar med 255 speciella broadcast-adresser.

Andra adresser används för särskild signalering, inklusive:

Konceptet med en privat adress liknar det för en intern anknytning i ett kontorsbaserat telefonsystem. Någon som vill ringa en person på ett företag ringer företagets publika telefonnummer, genom vilket alla anställda kan nås. När samtalet är kopplat, slår personen anknytningsnumret till den de vill prata med. Privata IP-adresser är för IP-adresser vad anknytningsnummer är för telefonsystem.

Privata IP-adresser gör det möjligt för nätverksadministratörer att utöka storleken på sina nätverk. Ett nätverk kan ha en publik IP-adress som all trafik på internet ser, och hundratals – eller till och med tusentals – värdar med privata IP-adresser inom företagets subnät.

Alla kan använda en privat IP-adress med förståelsen att all trafik som använder dessa adresser måste förbli lokal. Det skulle exempelvis inte vara möjligt att skicka ett e-postmeddelande kopplat till en privat IP-adress över internet, men det är helt rimligt att samma privata IP-adress fungerar väl inom företagets nätverk.

De privata IP-adresser som du kan tilldela för ett privat nätverk kan komma från följande tre block av IP-adressutrymmet:

En typisk nätverkskonfiguration som använder både publika och privata IP-adresser tillsammans med en subnätsmask kan se ut så här:

Steg 6: CIDR-IP-adressering

Efter att ha spenderat mycket tid på att lära dig om IP-adresser och deras klasser, kanske det förvånar dig att dessa faktiskt inte längre används annat än för att förstå de grundläggande koncepten kring IP-adressering.

Istället använder nätverksadministratörer Classless Internet Domain Routing (CIDR), uttalat “sajder”, för att representera IP-adresser. Idén bakom CIDR är att anpassa subnätningskonceptet till hela Internet. Kortfattat innebär klasslös adressering att man istället för att dela upp ett specifikt nätverk i subnät kan slå ihop nätverk till större supernät.

CIDR kallas därför ofta supernätning, där principerna för subnätning appliceras på större nätverk. CIDR skrivs i formatet nätverk/mask, där masken anges i form av antalet bitar som används i masken.

Ett exempel är 205.112.45.60/25. Det viktigaste att förstå med CIDR-metoden för subnätning är att den använder nätverksprefixet (“/25” i 205.112.45.60/25) istället för det klassiska sättet att använda de tre första bitarna av IP-adressen för att avgöra gränsen mellan nätverksnumret och värdnumret.

Processen för att förstå vad detta innebär är:

Varför blev CIDR så populärt? Därför att det är ett mycket mer effektivt sätt att fördela IP-adressutrymmet. Med hjälp av CIDR kan en nätverksadministratör allokera ett antal värdadresser som ligger närmare det faktiska behovet jämfört med det gamla klassystemet.

Till exempel, låt oss säga att en nätverksadministratör har en IP-adress 207.0.64.0/18 att arbeta med. Detta block består av 16 384 IP-adresser. Om endast 900 värdadresser behövs slösas dock knappa resurser bort, och hela 15 484 (16 384 – 900) adresser förblir oanvända. Genom att använda ett CIDR-subnät som 207.0.68.0/22 kan nätverket adressera 1 024 noder, vilket är mycket närmare de 900 värdadresser som behövs.

Steg 7: Variable Length Subnet Masking

När ett IP-nätverk tilldelas mer än en subnätsmask, sägs det ha en Variable Length Subnet Mask (VLSM). Detta är vad som krävs när du subnätar ett subnät. Konceptet är mycket enkelt: vilket subnät som helst kan brytas ner i ytterligare subnät genom att ange rätt VLSM.

Det som är viktigt att förstå om VLSM är hur RIP 1-routrar fungerar. Ursprungligen tog IP-adresseringsschemat och routingprotokollet RIP 1 inte hänsyn till möjligheten att ha olika subnätsmasker på samma nätverk.

När en RIP 1-router tar emot ett paket som är avsett för ett subnät, har den ingen aning om vilken VLSM som har använts för att generera paketadressen. Den har bara en adress att arbeta med, utan någon kunskap om vilket CIDR-prefix som ursprungligen tillämpades – och därmed ingen kunskap om hur många bitar som används för nätverksadressen respektive värdadressen.

En RIP 1-router hanterar detta genom att göra vissa antaganden. Om routern har ett subnät med samma nätverksnummer tilldelat som den lokala gränssnittet, antar den att det inkommande paketet har samma subnätsmask som det lokala gränssnittet. Annars antar den att inget subnät är inblandat och tillämpar en klassbaserad mask.

Betydelsen av detta är att RIP 1 endast tillåter en enda subnätsmask, vilket gör det omöjligt att utnyttja VLSM fullt ut. För att dra full nytta av VLSM måste du använda ett nyare routingprotokoll som Open Shortest Path First (OSPF) eller RIP 2, där nätverksprefixlängden eller maskvärdet skickas med routingannonser från router till router. Med dessa protokoll är det möjligt att utnyttja VLSM till fullo och ha flera subnät eller sub-subnät.

Steg 8: IPv6 räddar dagen

Det är uppenbart att en 32-bitars IP-adress har ett begränsat antal adresser, och den explosionsartade ökningen av interkonnektivitet har visat att det helt enkelt inte finns tillräckligt många IPv4-adresser för att räcka till. Svaret för framtida tillväxt ligger i IPv6-adresseringsschemat. Detta är mer än bara “storebror” till IPv4; det utökar inte bara IP-adressutrymmet avsevärt utan eliminerar också behovet av CIDR och nätverksmasken som används i IPv4.

IPv6 ökar storleken på IP-adresser från 32 bitar till 128 bitar. Ett 128-bitars tal stöder 2¹²⁸ värden eller 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 möjliga IP-adresser. Detta antal är så stort att det inte ens finns något namn för det.

Även textrepresentationen av IPv6 är annorlunda jämfört med IPv4, även om den har en viss likhet med den pricknoterade decimalnotationen. En IPv6-adress kan skrivas på ett av tre sätt:

• Föredragen
• Kompakterad
• Blandad

Föredragen IPv6-adressnotation

Den föredragna formen skrivs med hexadecimala värden för att representera de 128-bitars tal som ingår i varje adresssegment, separerade med kolon. Den skrivs som X:X:X:X:X:X:X:X, där varje X består av fyra 16-bitars värden. Ett exempel skulle vara:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7D34

Varje av de åtta sektionerna i ett IPv6-nummer som separeras med kolon skrivs som ett hexadecimalt tal, vilket vid översättning till decimalvärde kan variera mellan 0 och 65 535. Där IPv4-adresser använder decimalnotation, använder IPv6 hexadecimal. Detta spelar dock ingen större roll – båda formaten handlar i grunden om binära tal, vilket vi täckte i detalj i avsnitt 2.

Följande illustration visar hur textrepresentationen av en IPv6-adress, skriven i hexadecimal, översätts till decimal- och binärvärden.

Kompakterad IPv6-adressnotation

Den kompakterade formen ersätter helt enkelt nollsträngar med dubbla kolon för att indikera att nollorna är “komprimerade.” Till exempel skulle adressen ovan i kompakterad notation bli:

2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7D34

Det finns vissa regler att följa vid denna nollsubstitution. För det första kan substitution endast göras för en “sektion” eller en komplett 16-bitars grupp; för det andra får de dubbla kolon endast användas en gång i en given adress. Det finns ytterligare en något förvirrande detalj: dubbla kolon undertrycker automatiskt närliggande inledande eller avslutande nollor i en adress. Därför indikerar ovanstående adress bara ett set dubbla kolon som en komprimerad IPv6-adress, även om det finns två uppsättningar nollor.

Blandad IPv6-adressnotation

Den blandade adressnotationen är användbar i miljöer som använder både IPv4- och IPv6-adresser. En blandad adress skulle se ut som X:X:X:X:X:X:D:D:D:D, där “X” representerar de hexadecimala värdena för de sex högst ordnade 16-bitarskomponenterna i en IPv6-adress, och “D” representerar ett IPv4-värde som fyller de fyra lägst ordnade värdena i en IPv6-adress.

IPv6-routing och prefixnotation

IPv6 använder inte subnätsmasker, men det har ett sätt att indikera subnät som liknar CIDR. IPv6-routing baseras också på en prefixlängd, där prefixlängden representerar de bitar som har fasta värden eller är nätverksidentifierarens bitar.

Till exempel indikerar 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7D34/64 att de första 64 bitarna av adressen är nätverksprefixet. Prefixnotation kan också användas för att indikera en subnätsidentifierare eller ett större nätverk.

IP Subnätning – Fuskblad

Detta fuskblad för IP-subnätning ger en snabb referens för att hjälpa nybörjare att förstå och beräkna IP-subnät. Det inkluderar vanliga subnätsmasker, antalet subnät och antalet värdar per subnät.

Använd denna subnätsguide när du lär dig hur man subnätar en IP-adress.

Hur du använder fuskbladet

• CIDR-notation representerar antalet bitar som används för nätverksdelen av adressen. Till exempel innebär /24 att 24 bitar används för nätverket.
• Subnätsmask är den motsvarande subnätsmasken för den angivna CIDR-notationen.
• Antal subnät visar hur många subnät som kan skapas.
• Antal värdar per subnät anger antalet användbara IP-adresser inom varje subnät (exklusive nätverks- och broadcastadresser).

Sammanfattning: Vad du har lärt dig

Puh! Vi har gått igenom en hel del. Låt oss sammanfatta:

• För att enheter ska kunna kommunicera i ett nätverk måste varje enhet ha en unik adress. För datanätverk som använder Internet Protocol är dessa adresser numeriska och kallas vanligtvis IP-adresser.
• För att använda IP-adresser effektivt behöver vi också logiska gruppering av enheter. Ett subnät är en logisk organisation av sammankopplade nätverksenheter.
• Binära tal kan verka förvirrande, men det är bara för att vi till vardags använder bas10-talsystemet. Principen för binär numrering är densamma.
• Tänk på Internet Protocol som helt enkelt reglerna för kommunikation.
• IP-adresser skrivs i formen XXX.XXX.XXX.XXX, där varje IP-adress tillhör en viss klass beroende på den första oktetten.
• Subnätning handlar om att dela upp nätverket i mindre delar som kallas subnät. På så sätt får IP-adressen tre komponenter – nätverksdelen, subnätsdelen och slutligen värddelen.
• En subnätsmask indikerar helt enkelt hur många bitar som “lånas” från värdkomponenten i en IP-adress.
• Vissa IP-adresser används för särskilda ändamål – och självklart kan du anonymisera din adress med en snabb VPN.
• Publika och privata IP-adresser är liknande i teori som publika telefonnummer jämfört med privata anknytningar.
• CIDR används för att anpassa subnätningskonceptet till hela Internet. Det kallas ibland supernätning.
• Variable Length Subnet Masking (VLSM) är ett koncept som i princip innebär att subnäta ett subnät.
• IPv6 är framtiden. Det utökar inte bara antalet tillgängliga IP-adresser utan eliminerar också behovet av CIDR och nätverksmasker i IPv6.
• Det finns tre sätt att skriva en IPv6-adress: föredragen, komprimerad och blandad notation.

Förhoppningsvis hjälper detta till att kasta ljus över ämnet subnätning.

Vanliga frågor om hur subnätning fungerar