Didacticiel sur le masque de sous-réseau à longueur variable (VLSM)

La croissance exponentielle d’Internet au cours des 30 dernières années a mis en évidence les lacunes de la conception initiale du protocole IP. Alors qu’Internet commençait à se développer rapidement, passant de son statut initial de recherche sur les réseaux militaires à une importance commerciale, la demande d’adresses IP (en particulier dans l’espace de classe B) est montée en flèche.

Les experts ont commencé à s'inquiéter des propriétés d'évolutivité à long terme des schémas d'adresses IP de classes A, B et C, et ont commencé à réfléchir aux moyens de modifier la politique d'attribution IP et les protocoles de routage pour s'adapter à la croissance. Cela a conduit à la création du groupe Routage et adressage (ROAD) par l'Internet Engineering Task Force (IETF) au début des années 1990 pour trouver des moyens de restructurer l'espace d'adressage IP afin d'augmenter sa durée de vie. Le groupe selon IETF RFC4632 identifié trois problèmes majeurs :

1. Épuisement de l’espace d’adressage réseau de classe B
2. Croissance des tables de routage des routeurs Internet au-delà de la capacité du matériel et des logiciels actuels.
3. Épuisement éventuel de l’espace d’adressage réseau IPv4 32 bits

Comme mesure à court et moyen terme, le groupe ROAD a proposé une solution permettant l'utilisation de systèmes d'attribution IP « sans classe » pour ralentir la croissance des tables de routage globales et réduire le taux de consommation de l'espace d'adressage IPv4. Cela a finalement donné naissance à ce que nous appelons aujourd'hui le routage inter-domaine sans classe (CIDR) et le masque de sous-réseau à longueur variable (VLSM), qui permettent une plus grande flexibilité dans la création de sous-réseaux, surmontant les règles strictes de A, B, et classes C. Dans ce guide, nous allons vous aider à comprendre le concept de VLSM et vous montrer comment implémenter le sous-réseau VLSM.

Fondamentaux du VLSM

Afin de bien saisir le concept de VLSM, nous devons d'abord comprendre le terme masque de sous-réseau , sous-réseau , et Super-réseau .

Masque de sous-réseau

Les masques de sous-réseau sont utilisés par un ordinateur pour déterminer si un ordinateur se trouve sur le même réseau ou sur un réseau différent. Un masque de sous-réseau IPv4 est une séquence de 32 bits de uns (1) suivie d'un bloc de zéros (0). Les uns désignent le préfixe du réseau, tandis que le bloc de zéros final désigne l'identifiant de l'hôte. En raccourci, nous utilisons /24, ce qui signifie simplement qu'un masque de sous-réseau comporte 24 uns et le reste sont des zéros.

Sous-réseaux

Comme son nom l'indique, le sous-réseau est le processus de division d'un seul grand réseau en plusieurs petits réseaux appelés sous-réseaux. L'objectif principal du sous-réseau est d'aider à réduire la congestion du réseau et à améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'espace d'adressage réseau relativement réduit disponible, en particulier dans IPv4.

Super-réseau

Le supernetting est l'opposé direct du sous-réseau, dans lequel plusieurs réseaux sont combinés en un seul grand réseau appelé supernets. Supernetting fournit des mises à jour d'itinéraires de la manière la plus efficace possible en annonçant plusieurs itinéraires dans une seule publicité plutôt qu'individuellement.

L'objectif principal du supernetting est de simplifier ou de résumer les décisions de routage du réseau afin de minimiser la surcharge de traitement lors de la mise en correspondance des routes et l'espace de stockage des informations de route sur les tables de routage. Une table de routage est un résumé de tous les réseaux connus. Les routeurs partagent des tables de routage pour trouver le nouveau chemin et localiser le meilleur chemin pour la destination. Sans Supernetting, le routeur partagera toutes les routes des tables de routage telles quelles. Avec Supernetting, il les résumera avant le partage, ce qui réduit considérablement la taille des mises à jour de routage.

Il existe deux approches pour créer des sous-réseaux d'une adresse IP pour un réseau : le masque de sous-réseau de longueur fixe (FLSM) et le masque de sous-réseau de longueur variable (VLSM). Dans les sous-réseaux FLSM, tous les sous-réseaux sont de taille égale avec un nombre égal d'identifiants d'hôte. Vous utilisez le même masque de sous-réseau pour chaque sous-réseau et tous les sous-réseaux contiennent le même nombre d'adresses. C’est généralement celui qui génère le plus de gaspillage car il utilise plus d’adresses IP que nécessaire.

VLSM est une stratégie de conception de sous-réseau qui permet à tous les masques de sous-réseau d'avoir des tailles variables. Dans le sous-réseau VLSM, les administrateurs réseau peuvent diviser un espace d'adressage IP en sous-réseaux de différentes tailles et l'attribuer en fonction des besoins individuels d'un réseau. Ce type de sous-réseau permet une utilisation plus efficace d'une plage d'adresses IP donnée. VLSM est la norme de facto pour la façon dont chaque réseau est conçu aujourd'hui. Le tableau 2.0 ci-dessous est un résumé des différences entre les sous-réseaux FLSM et VLSM. VLSM est pris en charge par les protocoles suivants : OSPF (Open Shortest Path First), Enhanced Interior Gateway Router Protocol (EIGRP), Border Gateway Protocol (BGP), Routing Information Protocol (RIP) versions 2 et 3 et Intermediate System-to-Intermediate. Système (IS-IS). Vous devez configurer votre routeur pour VLSM avec l'un de ces protocoles.

Imaginez maintenant ce scénario : John vient d'être embauché en tant qu'administrateur réseau pour une nouvelle entreprise composée de six départements. Il devrait créer six sous-réseaux distincts, un pour chaque département. Il a reçu à cet effet une adresse de réseau privé de classe A 10.0.0.0 ; et donc, d’après toutes les indications, il dispose évidemment de beaucoup d’espace d’adressage IP et ne peut même pas imaginer qu’il sera un jour à court d’adresses IP. Pour cette raison, John se demande pourquoi il devrait se soucier du processus de conception VLSM. Doit-il utiliser une conception de réseau VLSM ou FLSM ? Eh bien, la réponse est simple. En créant des blocs contigus d'adresses valides vers des zones spécifiques du réseau, il peut ensuite facilement résumer le réseau et réduire au minimum les mises à jour des routes avec un protocole de routage. Pourquoi voudrait-on annoncer plusieurs réseaux entre bâtiments alors qu’il suffit d’envoyer un itinéraire récapitulatif entre bâtiments et d’obtenir le même résultat ?

En outre, le gaspillage de l’espace d’adressage IP des réseaux publics a des implications à la fois techniques et économiques. Sur le plan technique, cela accélère son épuisement ; et du point de vue économique, cela coûte très cher car les adresses IP des réseaux publics sont chères. Par conséquent, l’introduction du VLSM a permis l’attribution d’adresses IP à un bloc plus petit.

Implémentation du sous-réseau VLSM

Nous commencerons cette section en tentant de résoudre un problème pratique VLSM. Imaginez maintenant que vous avez récemment été embauché en tant qu'ingénieur réseau pour Braxton Investment Limited. À l'aide de la technique VLSM, concevez un plan IP pour l'entreprise avec une plage IP de 192.168.4.0/24. Le réseau de l'entreprise se compose de trois réseaux locaux : LAN A, LAN B et LAN C, comme le montre la figure 2.0 ci-dessous. Ces trois réseaux locaux sont connectés par trois liaisons série : Link AB, Link BC et Link AC.

L'un des moyens les plus simples de résoudre les problèmes VLSM consiste à utiliser un graphique de sous-réseaux comme celui présenté dans le tableau 3.0 ci-dessous. Nous utiliserons ce graphique pour résoudre le problème ci-dessus

Comme vous pouvez le voir sur le diagramme, nous avons six réseaux LAN A, LAN B, LAN C et un lien A, un lien B et un lien C. Les liens A, B et C sont également trois réseaux distincts et chacun nécessite deux identifiants d'hôte. . Notre tâche consiste donc à concevoir un plan IP pour chacun des six réseaux en fonction de leurs tailles stipulées en utilisant la méthode de sous-réseau VLSM. Nous avons besoin de cinq étapes pour résoudre le problème :

Étape 1 : Disposez les réseaux du plus grand au plus petit comme indiqué dans le tableau 4.0 ci-dessous :

Étape 2 : implémenter le sous-réseau VLSM pour le plus grand réseau (LAN A)

Le plus grand réseau LAN A nécessite 60 hôtes. Dans la section Hôte (ligne) de notre tableau de sous-réseaux ci-dessous, le plus proche des 60 hôtes requis est 64, ce qui correspond à 4 sous-réseaux et une nouvelle valeur CIDR de /26 (la colonne est en gras). À partir de ces informations pertinentes, nous créerons un nouveau tableau contenant l'ID du réseau, le masque de sous-réseau en notation CIDR, l'utilisable et le nom du réseau local concerné. Gardez à l'esprit que le premier identifiant d'hôte est réservé à l'ID de réseau et que le dernier ID d'hôte est réservé à l'ID de diffusion. Ainsi, le nombre total d'ID d'hôte utilisables pour chaque sous-réseau dans ce cas particulier est de 62 (64-2).

Compte tenu de la plage IP : 192.168.4.0/24

Maintenant, listons un identifiant de réseau pour chaque sous-réseau. Gardez à l’esprit que seul le quatrième octet change ; les trois premiers octets restent les mêmes :

• Le premier identifiant de réseau est toujours l'identifiant d'origine donné, à savoir 192.168.4.0.
• Le deuxième identifiant de réseau est 192.168.4.64
• Le troisième identifiant de réseau est 192.168.4.128
• Le quatrième identifiant de réseau est 192.168.4.192

Voici le modèle : le premier identifiant de réseau est toujours celui d'origine. L'ID de réseau suivant est obtenu en ajoutant 64 au précédent. Nous pouvons attribuer n'importe lequel de ces sous-réseaux au LAN A car ils sont tous de taille égale, mais par souci de simplicité, nous attribuons le premier sous-réseau (192.168.4.0) au LAN A. Les trois autres sous-réseaux disponibles peuvent être marqués comme non attribués. et réservé pour une utilisation future. Nous avons terminé la tâche de conception du plan IP pour le plus grand LAN – LAN B.

Étape 3 : implémenter le sous-réseau VLSM pour le deuxième plus grand réseau (LAN B)

Le deuxième plus grand réseau, LAN B, nécessite 29 hôtes. Le nombre minimum d'hôtes pouvant satisfaire le LAN B avec les 29 hôtes sur notre tableau de sous-réseaux est de 32. Cela correspond à huit sous-réseaux et une nouvelle valeur CIDR de /27 (la colonne est en gras).

Sélectionnez maintenant le premier grand sous-réseau non attribué dans le tableau 5.0 ci-dessus et subdivisez-le en deux sous-réseaux plus petits. Cela nous donne 192.168.4.64 et 192.168.4.96 marqués en vert dans le tableau 6.0 ci-dessous. Là encore, le schéma est simple : le premier identifiant de réseau est toujours celui d'origine. L'identifiant de réseau suivant est obtenu en ajoutant 32 au précédent. Nous pouvons ensuite attribuer 192.168.4.64 au LAN B et marquer le second (192.168.4.96) comme non attribué et réservé pour une utilisation future. Nous avons terminé la conception du plan IP pour le LAN A.

Étape 4 : implémenter le sous-réseau VLSM pour le LAN C

Cette étape répète le processus ci-dessus. Le nombre minimum d'hôtes pouvant satisfaire LAN C avec les 14 hôtes sur notre tableau de sous-réseaux est de 16. Cela correspond à 16 sous-réseaux et une nouvelle valeur CIDR de /28 (la colonne est en gras).

Sélectionnez maintenant le premier sous-réseau non attribué dans le tableau 6.0 ci-dessus et subdivisez-le en deux sous-réseaux plus petits. Cela nous donne 192.168.4.96 et 192.168.4.112 dans le tableau 7.0 ci-dessous. Là encore, le schéma est simple : le premier identifiant de réseau est toujours celui d'origine. L'identifiant de réseau suivant est obtenu en ajoutant 16 au précédent. Nous pouvons ensuite attribuer 192.168.4.96 au LAN C et marquer le second (192.168.4.112) comme non attribué et réservé pour une utilisation future. Nous avons terminé la conception du plan IP pour LAN C.

Étape 5 : implémenter le sous-réseau VLSM pour les liens A, B et C

La dernière étape consiste à attribuer trois sous-réseaux plus petits pour les liaisons série A, B et C. Chaque liaison nécessite deux ID d'hôte. Par conséquent, le nombre minimum d'hôtes pouvant chacun être reliés à deux hôtes sur notre tableau de sous-réseau est de quatre. Cela correspond à 64 sous-réseaux et à une nouvelle valeur CIDR de /30 dans notre tableau de sous-réseaux (la colonne est en gras).

Sélectionnez maintenant le sous-réseau non attribué dans le tableau 7.0 ci-dessus et subdivisez-le en quatre sous-réseaux plus petits pour accueillir les sous-réseaux des trois liaisons série. Cela nous donne quatre adresses IP uniques, comme indiqué dans le tableau 8.0 ci-dessous.

Voici encore une fois le modèle : le premier identifiant de réseau est toujours celui d’origine. L'ID de réseau suivant est obtenu en ajoutant quatre au précédent. Nous pouvons ensuite attribuer les trois premières adresses IP aux liens A, B et C respectivement, et marquer la dernière (192.168.4.124) comme non attribuée et réservée pour une utilisation future. Nous avons terminé la conception du plan IP pour les liaisons A, B et C, ainsi que pour l'ensemble du réseau. Le tableau ci-dessous représente le plan IP complet de Braxton Investment Limited.

Le VLSM est une technique cruciale dans la conception de réseaux modernes. Si vous souhaitez concevoir et mettre en œuvre des réseaux évolutifs et efficaces, vous devez absolument maîtriser l'art du sous-réseau VLSM. L'un des objectifs clés du sous-réseau VLSM dans IPv4 est d'améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'espace disponible. Cela a réussi à le maintenir au cours des 30 dernières années. Mais le 25 novembre 2019, Centre de coordination du réseau RIPE a annoncé qu'il avait effectué l'attribution finale d'adresses IPv4 /22 et qu'il était officiellement à court d'adresses IPv4. Une solution à plus long terme à l’épuisement éventuel de l’espace d’adressage réseau IPv4 32 bits est le protocole IPv6 64 bits.

FAQ sur les sous-réseaux VLSM s

Comment calculez-vous VSLM?

La manière la plus simple de calculer le VLSM consiste à utiliser un graphique de sous-réseaux comme celui présenté dans le tableau 3.0 ci-dessus, puis à suivre les étapes ci-dessous :

1. Organisez les exigences des adresses IP par ordre décroissant, comme celui indiqué dans le tableau 4.0 ci-dessus.
2. À l'aide du tableau de sous-réseau, attribuez les masques de sous-réseau appropriés à chaque sous-réseau en fonction du nombre d'hôtes requis.
3. Allouez l'un des sous-réseaux résultants au réseau local désigné et réservez le reste pour une utilisation future.
4. Choisissez le prochain sous-réseau disponible à l'étape 3 ci-dessus et répétez le processus de création de sous-réseaux en utilisant le graphique jusqu'à ce que vous arriviez au dernier réseau de votre liste.
5. Examinez et documentez le résumé de votre sous-réseau

Veuillez consulter la section « Mise en œuvre du sous-réseau VLSM » ci-dessus pour une explication détaillée.

Qu'est-ce que cela signifie lorsqu'il est écrit « IP pas dans la plage du sous-réseau » ?

« IP pas dans la plage du sous-réseau » signifie simplement que vous essayez d'utiliser une adresse IP qui n'appartient pas au bloc d'IP défini par le masque de sous-réseau en question. Sur la base de notre exemple VLSM ci-dessus, si l'adresse réseau et le masque de sous-réseau pour le LAN B sont respectivement 192.168.4.0 et 255.255.255.192 (/26), et que vous essayez d'utiliser une adresse IP de 192.168.2.2, vous obtiendrez un « 'IP pas dans la plage de sous-réseau'. Les seules adresses IP d'hôte utilisables dans la plage sont 192.168.4.1–192.168.4.62, comme indiqué dans le tableau 9.0.

Quel impact l’utilisation du VLSM aurait-elle sur votre choix de protocoles de routage ?

Eh bien, la mauvaise nouvelle est que tous les protocoles de routage ne prennent pas en charge VLSM. Les protocoles de routage par classe tels que RIPv1 et IGRP ne prennent pas en charge VLSM. Par conséquent, il est important de vous assurer que vous configurez votre routeur pour VLSM avec l'un des protocoles pris en charge. Mais la bonne nouvelle est que toutes les générations actuelles de protocoles de routage tels que RIPv2/v3, OSPF, IS-IS, EIGRP, BGP et même les routes statiques sont sans classe et prennent donc en charge VLSM.