การคำนวณ IP Subnet และ CIDR: คู่มือการแบ่งเครือข่าย

การแบ่งเครือข่ายออกเป็นส่วนเล็ก ๆ ที่จัดการได้ง่ายขึ้นคือหนึ่งในทักษะหลักของการจัดการเครือข่าย การคำนวณ IP subnet ช่วยให้คุณแบ่งบล็อกของที่อยู่ IP ออกเป็นซับเน็ต และกำหนดว่าแต่ละซับเน็ตรองรับอุปกรณ์ได้กี่เครื่อง รวมถึงที่อยู่เครือข่ายและที่อยู่บรอดแคสต์ ในคู่มือนี้เราอธิบายซับเน็ตมาสก์ การเขียน CIDR และการคำนวณจำนวนโฮสต์พร้อมตัวอย่าง เพื่อทำงานเหล่านี้ได้อย่างง่ายดาย คุณสามารถใช้เครื่องมือคำนวณเครือข่ายของเรา

ที่อยู่ IP และซับเน็ตคืออะไร?

ที่อยู่ IPv4 เป็นเลข 32 บิต และมักเขียนเป็นสี่ส่วนคั่นด้วยจุด (เช่น 192.168.1.10) ส่วนหนึ่งของที่อยู่นี้ระบุเครือข่าย และอีกส่วนหนึ่งระบุอุปกรณ์ (โฮสต์) บนเครือข่ายนั้น ซับเน็ตคือวิธีการแบ่งเครือข่ายขนาดใหญ่ออกเป็นส่วนเชิงตรรกะที่เล็กลง การแบ่งนี้ทั้งจัดระเบียบการจราจรของเครือข่ายและเพิ่มความปลอดภัย เพราะแต่ละซับเน็ตก่อตัวเป็นหน่วยที่จัดการได้ในตัวเอง โครงสร้างที่กำหนดว่าบิตใดเป็นของเครือข่ายและบิตใดเป็นของโฮสต์เรียกว่าซับเน็ตมาสก์

ซับเน็ตมาสก์และการเขียน CIDR

ซับเน็ตมาสก์แสดงว่าที่อยู่ IP มีส่วนเครือข่ายเท่าไร ในการเขียนแบบคลาสสิกจะเขียนเป็น 255.255.255.0 ส่วนในการเขียน CIDR (Classless Inter-Domain Routing) สมัยใหม่จะแสดงเป็น /24 ด้วยจำนวนบิตที่สงวนไว้สำหรับเครือข่าย /24 หมายความว่า 24 บิตแรกจาก 32 บิตถูกสงวนไว้สำหรับเครือข่าย และอีก 8 บิตที่เหลือสำหรับโฮสต์ เมื่อค่าพรีฟิกซ์ใหญ่ขึ้น (เช่น /25, /26) เครือข่ายจะเล็กลงและจำนวนโฮสต์ที่รองรับได้จะลดลง การเขียน CIDR เป็นวิธีมาตรฐานในการแสดงการออกแบบเครือข่ายอย่างกระชับและชัดเจน

หาจำนวนโฮสต์ที่ใช้งานได้อย่างไร?

เพื่อหาว่าซับเน็ตหนึ่งรองรับอุปกรณ์ได้กี่เครื่อง คุณใช้จำนวนบิตที่สงวนไว้สำหรับโฮสต์:

โฮสต์ที่ใช้งานได้ = 2^{(32 − พรีฟิกซ์)} − 2

"−2" ตรงนี้มาจากการที่ในทุกเครือข่ายมีสองที่อยู่ที่สงวนไว้เพื่อวัตถุประสงค์พิเศษ: หนึ่งคือที่อยู่เครือข่าย อีกหนึ่งคือที่อยู่บรอดแคสต์ ซึ่งไม่สามารถกำหนดให้อุปกรณ์ได้ ตัวอย่างเช่น ในเครือข่าย /24: 2⁸ − 2 = 256 − 2 = 254 โฮสต์ที่ใช้งานได้ ในเครือข่าย /26 จะมี 2⁶ − 2 = 62 โฮสต์ คุณสามารถทำการคำนวณนี้ได้ทันทีโดยป้อน IP และพรีฟิกซ์ลงในเครื่องมือคำนวณซับเน็ต

ที่อยู่เครือข่ายและที่อยู่บรอดแคสต์

ทุกซับเน็ตมีที่อยู่ขอบเขตสองที่อยู่ ที่อยู่เครือข่ายคือที่อยู่แรกของซับเน็ตและระบุเครือข่ายนั้นในภาพรวม บิตทั้งหมดในส่วนโฮสต์เป็นศูนย์ ที่อยู่บรอดแคสต์คือที่อยู่สุดท้ายของซับเน็ตและใช้ส่งข้อมูลไปยังอุปกรณ์ทุกเครื่องในเครือข่ายนั้นพร้อมกัน บิตทั้งหมดในส่วนโฮสต์เป็นหนึ่ง ที่อยู่ทั้งหมดที่อยู่ระหว่างสองที่อยู่นี้ก่อตัวเป็นช่วงโฮสต์ที่ใช้งานได้ซึ่งสามารถกำหนดให้อุปกรณ์ได้ การรู้ว่า IP หนึ่งอยู่ในเครือข่ายใด พร้อมทั้งที่อยู่เครือข่ายและที่อยู่บรอดแคสต์ คือรากฐานของการกำหนดค่าเครือข่าย

ระบบเลขฐานสองและซับเน็ต

เบื้องหลังการคำนวณซับเน็ตคือระบบเลขฐานสอง (binary) ทุกที่อยู่ IP และมาสก์แท้จริงแล้วเป็นเลขฐานสอง 32 บิต บิต "1" ในซับเน็ตมาสก์ทำเครื่องหมายส่วนเครือข่าย และบิต "0" ทำเครื่องหมายส่วนโฮสต์ เมื่อทำการดำเนินการ "และ" (AND) ระดับบิตระหว่างที่อยู่ IP กับมาสก์ จะได้ที่อยู่เครือข่าย ด้วยเหตุนี้ การสามารถแปลง IP ฐานสิบเป็นฐานสองจึงเป็นกุญแจสู่การเข้าใจตรรกะของซับเน็ตอย่างแท้จริง สำหรับการแปลงระหว่างฐานสิบและฐานสอง คุณสามารถใช้เครื่องมือแปลงฐานเลข

ทำไมจึงต้องแบ่งเครือข่าย?

มีเหตุผลเชิงปฏิบัติหลายประการในการแบ่งเครือข่ายขนาดใหญ่ออกเป็นซับเน็ตแทนที่จะปล่อยให้เป็นชิ้นเดียว ในเครือข่ายที่แบ่งแล้ว การจราจรบรอดแคสต์จะถูกจำกัดอยู่ในซับเน็ตของตนเอง ซึ่งลดการจราจรที่ไม่จำเป็นและเพิ่มประสิทธิภาพ การกำหนดซับเน็ตแยกสำหรับแต่ละแผนกหรือบริการช่วยให้ใช้กฎความปลอดภัยได้แม่นยำขึ้น การป้องกันการสิ้นเปลืองที่อยู่ก็เป็นอีกเหตุผลหนึ่ง: การออกแบบซับเน็ตขนาดเหมาะกับความต้องการช่วยใช้แหล่งที่อยู่ IP ที่มีจำกัดอย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้การออกแบบซับเน็ตจึงเป็นขั้นพื้นฐานของการสร้างเครือข่ายที่ขยายขนาดได้

ตัวอย่างซับเน็ตเชิงปฏิบัติ

สมมติว่าคุณต้องการแบ่งเครือข่าย 192.168.1.0/24 ออกเป็นสี่แผนก แต่ละแผนกรองรับประมาณ 50 อุปกรณ์ พรีฟิกซ์ /26 (มาสก์ 255.255.255.192) ให้ 62 โฮสต์ที่ใช้งานได้ในแต่ละซับเน็ต ซึ่งเพียงพอสำหรับ 50 อุปกรณ์ ดังนั้นเครือข่าย /24 จึงถูกแบ่งเป็นสี่ซับเน็ต /26: 192.168.1.0/26, 192.168.1.64/26, 192.168.1.128/26 และ 192.168.1.192/26 แต่ละซับเน็ตมีที่อยู่เครือข่าย ที่อยู่บรอดแคสต์ และช่วงโฮสต์ของตนเอง การวางแผนแบบนี้ด้วยมือเสี่ยงต่อความผิดพลาด การตรวจสอบด้วยเครื่องมือคำนวณซับเน็ตช่วยทำให้การออกแบบของคุณมั่นคง

ความแตกต่างระหว่าง IPv4 และ IPv6

ระบบที่อยู่ที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดในปัจจุบันคือ IPv4 และด้วยโครงสร้าง 32 บิต มันสามารถสร้างที่อยู่ที่แตกต่างกันได้ประมาณ 4.3 พันล้านที่อยู่ เนื่องจากจำนวนอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แหล่งนี้จึงเริ่มไม่เพียงพอ จึงมีการพัฒนา IPv6 ขนาด 128 บิตขึ้น IPv6 ให้จำนวนที่อยู่ที่ในทางปฏิบัติแทบไม่มีวันหมด และใช้การเขียนเลขฐานสิบหก (hexadecimal) ที่ประกอบด้วยแปดกลุ่ม ตรรกะของซับเน็ตใช้ได้กับทั้งสองเวอร์ชัน แต่ใน IPv6 การออกแบบซับเน็ตยืดหยุ่นกว่าเพราะมีที่อยู่มากมาย เนื่องจากกระบวนการเปลี่ยนผ่านใช้เวลานาน ปัจจุบันทั้งสองระบบจึงทำงานควบคู่กัน เครือข่ายส่วนใหญ่รองรับทั้ง IPv4 และ IPv6 การที่ผู้ดูแลเครือข่ายรู้ตรรกะพื้นฐานของทั้งสองระบบช่วยให้เขาพร้อมสำหรับอนาคต

ที่อยู่ IP ส่วนตัวและสาธารณะ

ที่อยู่ IP แบ่งตามขอบเขตการใช้งานเป็นส่วนตัว (private) และสาธารณะ (public) ที่อยู่ IP ส่วนตัว (เช่น ช่วง 192.168.x.x, 10.x.x.x) ใช้ภายในเครือข่ายบ้านและสำนักงาน และไม่ถูกกำหนดเส้นทางโดยตรงบนอินเทอร์เน็ต ที่อยู่เหล่านี้สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ในทุกเครือข่ายท้องถิ่น ส่วนที่อยู่ IP สาธารณะนั้นไม่ซ้ำกันบนอินเทอร์เน็ตและนำเสนออุปกรณ์ของคุณต่อโลกภายนอก โมเด็มของคุณทำการแปลงที่เรียกว่า NAT (การแปลที่อยู่เครือข่าย) ระหว่างที่อยู่ส่วนตัวในเครือข่ายท้องถิ่นของคุณกับที่อยู่สาธารณะบนอินเทอร์เน็ต ความแตกต่างนี้ทั้งช่วยใช้แหล่ง IPv4 ที่มีจำกัดอย่างมีประสิทธิภาพและปกป้องเครือข่ายท้องถิ่นจากการเข้าถึงภายนอกในระดับหนึ่ง การออกแบบซับเน็ตมักทำบนช่วงที่อยู่ส่วนตัวเหล่านี้

ซับเน็ตมาสก์ความยาวผันแปร (VLSM)

เมื่อแบ่งเครือข่าย การทำให้ทุกซับเน็ตมีขนาดเท่ากันมักนำไปสู่การสิ้นเปลืองที่อยู่ บางแผนกรองรับอุปกรณ์หลายร้อยเครื่องในขณะที่บางแผนกต้องการเพียงไม่กี่เครื่อง การให้ทุกแผนกมีซับเน็ตขนาดเท่ากันสร้างที่อยู่ที่สูญเปล่าในกลุ่มเล็ก ซับเน็ตมาสก์ความยาวผันแปร (VLSM) เสนอทางแก้สำหรับปัญหานี้: มันช่วยให้คุณออกแบบแต่ละซับเน็ตในขนาดที่แตกต่างกันตามความต้องการจริง ด้วยวิธีนี้ กลุ่มห้าสิบอุปกรณ์ได้รับขนาดหนึ่ง ส่วนการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดของสองอุปกรณ์ได้รับบล็อกที่เล็กกว่ามาก VLSM เป็นวิธีพื้นฐานในการใช้แหล่งที่อยู่ IPv4 ที่มีจำกัดอย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นส่วนมาตรฐานของการออกแบบเครือข่ายสมัยใหม่ ในทางปฏิบัติ การกระจายบล็อกที่อยู่ตามลำดับจากซับเน็ตใหญ่ที่สุดไปยังเล็กที่สุดช่วยป้องกันการทับซ้อน แนวทางนี้ทั้งตอบสนองความต้องการในวันนี้และเปิดที่ว่างสำหรับการเติบโตในอนาคต แผนที่อยู่ที่ออกแบบมาดีช่วยให้เครือข่ายขยายขนาดได้อย่างราบรื่นเป็นเวลาหลายปี

จำนวนโฮสต์ของบล็อก CIDR ที่พบบ่อย

• /30 → 4 ที่อยู่, 2 โฮสต์ที่ใช้งานได้ (การเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด)
• /29 → 8 ที่อยู่, 6 โฮสต์ · /28 → 16 ที่อยู่, 14 โฮสต์
• /27 → 32 ที่อยู่, 30 โฮสต์ · /26 → 64 ที่อยู่, 62 โฮสต์
• /25 → 128 ที่อยู่, 126 โฮสต์ · /24 → 256 ที่อยู่, 254 โฮสต์
• /23 → 512 ที่อยู่, 510 โฮสต์ · /22 → 1024 ที่อยู่, 1022 โฮสต์

การรู้จักตารางนี้ช่วยให้คุณเลือกบล็อกที่เล็กที่สุดที่เหมาะกับจำนวนโฮสต์ที่คุณต้องการได้อย่างรวดเร็ว ด้วยวิธีนี้คุณสร้างการออกแบบที่มีประสิทธิภาพโดยไม่สิ้นเปลืองแหล่งที่อยู่

คำถามที่พบบ่อย

เครือข่าย /24 รองรับกี่โฮสต์? จากที่อยู่ทั้งหมด 256 ที่อยู่ หักที่อยู่เครือข่ายและที่อยู่บรอดแคสต์ออก เหลือ 254 โฮสต์ที่ใช้งานได้

เครือข่าย /30 ใช้ทำอะไร? มันให้โฮสต์ที่ใช้งานได้เพียง 2 โฮสต์ ด้วยเหตุนี้จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดระหว่างเราเตอร์สองตัว

เครือข่ายใหญ่ขึ้นเมื่อมาสก์ใหญ่ขึ้นหรือไม่? ตรงกันข้าม เมื่อพรีฟิกซ์ใหญ่ขึ้น (เช่นจาก /24 เป็น /26) ส่วนโฮสต์จะเล็กลงและเครือข่ายรองรับอุปกรณ์น้อยลง

ความแตกต่างระหว่าง CIDR กับมาสก์แบบคลาสสิกคืออะไร? ทั้งสองนำพาข้อมูลเดียวกัน การเขียน /24 เป็นรูปแบบสั้นและทันสมัยของมาสก์ 255.255.255.0

ทำไมในทุกเครือข่ายจึงใช้ 2 ที่อยู่ไม่ได้? หนึ่งคือที่อยู่เครือข่ายที่ระบุเครือข่าย อีกหนึ่งคือที่อยู่บรอดแคสต์ที่บรอดแคสต์ไปยังอุปกรณ์ทุกเครื่อง ซึ่งไม่ถูกกำหนดให้อุปกรณ์

เมื่อคุณเข้าใจว่าพรีฟิกซ์แยกบิตเครือข่ายและบิตโฮสต์อย่างไร และจำนวนโฮสต์อิงกับกำลังของ 2 การคำนวณซับเน็ตก็ไม่ซับซ้อนอีกต่อไป การคิดถึงที่อยู่เครือข่ายและที่อยู่บรอดแคสต์ ช่วงที่ใช้งานได้ และการเลือกมาสก์ที่ถูกต้องไปพร้อมกัน คือรากฐานของการออกแบบเครือข่ายที่ทั้งมีประสิทธิภาพและจัดการได้ง่าย การกำหนดที่อยู่ให้แต่ละส่วนเพียงเท่าที่ต้องการด้วยซับเน็ตความยาวผันแปรช่วยให้คุณใช้แหล่งที่มีจำกัดโดยไม่สิ้นเปลือง การคำนึงถึงความแตกต่างระหว่างที่อยู่ส่วนตัวและสาธารณะ รวมถึงการเติบโตในอนาคต ช่วยให้การออกแบบของคุณยืนหยัดได้หลายปี สำหรับการคำนวณเครือข่ายและเทคโนโลยีทั้งหมดของคุณ คุณสามารถใช้ประโยชน์จากเครื่องมือคำนวณฟรีของเรา