Задание 14: маски подсети

Что такое маска подсети

Маски подсети часто кажутся набором непонятных единиц и нулей, из-за которых на экзамене теряется время. Но в задании 14 обычно нужно не угадывать, а последовательно выделить часть адреса сети и часть адреса устройства. Разберём алгоритм так, чтобы ты мог быстро находить количество адресов, номер сети и диапазон допустимых адресов.

IP-адрес состоит из 32 бит и записывается четырьмя числами от 0 до 255. Например, 192.168.10.37. Маска тоже содержит 32 бита. Сначала в ней идут единицы, обозначающие сетевую часть, затем нули, отведённые под устройства. Маска 255.255.255.0 в двоичном виде выглядит так:

11111111.11111111.11111111.00000000
сеть: 24 бита; устройства: 8 бит

Такую маску называют /24: это количество единиц в двоичной записи. Чем больше единиц, тем меньше адресов остаётся для устройств. В условии могут использоваться запись с точками или обозначение через косую черту.

Как читать маску

Удобно заранее помнить степени двойки и соответствующие значения октетов. Один октет содержит 8 бит, поэтому в нём может быть от 0 до 255. Если единицы заканчиваются внутри октета, маска принимает промежуточное значение.

Единицы в октете	Двоичный вид	Число в маске
0	00000000	0
1	10000000	128
2	11000000	192
3	11100000	224
4	11110000	240
5	11111000	248
6	11111100	252
7	11111110	254
8	11111111	255

Например, маска 255.255.248.0 содержит 8 + 8 + 5 = 21 единицу, то есть имеет вид /21. Нулей 32 − 21 = 11, поэтому всего комбинаций для адресов устройств 2¹¹.

Не путай число всех адресов с числом пригодных адресов. Один адрес занимает номер сети, а последний используется как широковещательный. Поэтому в обычной задаче количество устройств равно 2ⁿ − 2.

Алгоритм решения задания 14

Первый шаг — определить, что именно спрашивается: количество адресов, адрес сети, широковещательный адрес или число сетей. Не начинай вычисления, пока не выделил искомую величину.

Второй шаг — посчитать нули в маске. Обозначим их буквой n. Если требуется количество всех адресов в подсети, используй 2ⁿ. Если нужны адреса устройств, обычно вычитай два.

Третий шаг — для поиска адреса сети выполни побитовое И между IP-адресом и маской. На уровне октетов это означает: там, где маска равна 255, сохраняется адрес; там, где маска равна 0, ставится 0; промежуточный октет требует двоичного вычисления.

Четвёртый шаг — широковещательный адрес получается заменой всех нулевых битов маски на единицы. Для диапазона устройств первый адрес следует после адреса сети, последний стоит перед широковещательным.

Если спрашивают число подсетей, сравни количество бит, выделенных под сеть, с исходной маской. Разность степеней даёт число дополнительных комбинаций: 2ᵏ, где k — добавленные сетевые биты.

Разобранный пример

Рассмотрим типичный случай: дан адрес 192.168.10.37 и маска 255.255.255.240. Найдём адрес сети, широковещательный адрес и диапазон адресов устройств.

\( 255.255.255.240 = 11111111.11111111.11111111.11110000 \)
единиц: 28; нулей: 4
размер подсети: 2⁴ = 16 адресов
шаг подсетей в последнем октете: 256 − 240 = 16
границы подсетей: 0, 16, 32, 48, …
37 находится между 32 и 48
адрес сети: 192.168.10.32
широковещательный адрес: 192.168.10.47
адреса устройств: 192.168.10.33–192.168.10.46
пригодных адресов: 16 − 2 = 14

Почему мы выбрали именно диапазон 32–47? Последний октет разбит на блоки по 16 значений: 0–15, 16–31, 32–47 и так далее. Число 37 попало в третий блок, значит, его начало и есть адрес сети.

При таком способе двоичный перевод нужен только для понимания маски. В вычислениях быстрее использовать шаг 256 − значение последнего ненулевого октета.

Закрепить этот алгоритм можно в личном кабинете с бесплатной практикой: после каждого решения проверяй не только ответ, но и место, где появилась ошибка.

Типичные ошибки

Первая ошибка — забыть вычесть два адреса. Если вопрос звучит как «сколько IP-адресов можно назначить компьютерам», ответ для обычной подсети равен 2ⁿ − 2. Если же спрашивают размер диапазона или количество всех адресов, вычитание не нужно.

Вторая ошибка — принять первый адрес в блоке за адрес устройства. Первый адрес — сетевой, он обозначает саму подсеть. Последний — широковещательный, его нельзя назначать отдельному компьютеру.

Третья ошибка — неверно определить границу блока. При маске 255.255.255.224 шаг равен 256 − 224 = 32, а не 224. Границы будут 0, 32, 64, 96 и далее.

Четвёртая ошибка — считать единицы вместо нулей, когда требуется число адресов устройств. Маска /27 содержит 27 единиц, но под устройства остаётся 5 бит, поэтому размер блока равен 2⁵ = 32.

Перед экзаменом полезно потренироваться на масках /25, /26, /27 и /28: в них особенно часто меняется последний октет. Для дополнительной практики можно открыть бесплатный раздел заданий и решать примеры с постепенным усложнением.

Что запомнить

Маска разделяет IP-адрес на сетевую часть и часть устройства. Число нулей n показывает, сколько бит доступно для адресов: всего их 2ⁿ, а обычно назначить устройствам можно 2ⁿ − 2. Адрес сети — начало блока, широковещательный адрес — его конец.

Для быстрой работы используй формулу шага: 256 − значение октета маски, в котором заканчиваются единицы. Найди блок, куда попал IP-адрес, затем запиши его начало и конец. Не забудь проверить, что вопрос просит: все адреса, пригодные адреса, сеть или broadcast.

Следующий шаг — зарегистрируйся и реши 5 заданий бесплатно в личном кабинете. После этого сравни решения с алгоритмом и выпиши отдельно ошибки, связанные с шагом, нулевыми битами и вычитанием двух адресов.