حاسبة CIDR والشبكات الفرعية

ما الذي تفعله هذه الأداة

كتلة CIDR مثل 192.168.1.0/24 طريقة مختصرة لتسمية نطاق من العناوين. تأخذ هذه الأداة واحدة منها وتجيب عن الأسئلة المترتبة عليها: أين يبدأ النطاق وأين ينتهي، وكم عنوانًا يضم، وكم منها يمكن إعطاؤه لجهاز، وكيف يبدو قناع الشبكة الفرعية، وهل يقع عنوان بعينه داخله، وماذا تحصل عليه إذا قسّمته إلى قطع أصغر.

وهي تتعامل مع IPv4 وIPv6، وتقبل عنوان مضيف بالسهولة نفسها التي تقبل بها عنوان شبكة — الصق 192.168.1.57/24 مباشرة من ip addr فتخبرك بالكتلة التي يعيش فيها ذلك العنوان. كل ذلك حساب يجري في متصفحك: بلا استعلامات، وبلا خادم، ويعمل والشبكة مفصولة.

ماذا يعني الرقم بعد الشرطة المائلة

عنوان IPv4 من 32 بتًا. والرقم بعد الشرطة المائلة — طول البادئة — يقول كم بتًا منها يحدد الشبكة؛ وما تبقى يحدد مضيفًا داخلها. فـ‎/24 يثبّت أول 24 بتًا ويترك 8 أحرارًا، ولهذا يضم ‎2^8 = 256 عنوانًا.

192.168.1.0                           # العنوان
11000000.10101000.00000001.00000000   # بتاته الـ32
11111111.11111111.11111111.00000000   # قناع /24: 24 واحدًا و8 أصفار

حيث يحمل القناع واحدًا، ينتمي البت إلى الشبكة ويبقى ثابتًا في كل عنوان من الكتلة؛ وحيث يحمل صفرًا، يكون البت حرًا في التغير ويحدد مضيفًا. وكل بت إضافي من البادئة ينصّف الكتلة. هذه العلاقة هي كل ما في التقسيم إلى شبكات فرعية، ويجدر استيعابها بدلًا من حفظ جدول:

• ‏‎/24 — 256 عنوانًا، 254 قابلة للاستخدام. الشبكة الصغيرة الكلاسيكية.
• ‏‎/25 — 128 عنوانًا، 126 قابلة للاستخدام. نصف ‎/24.
• ‏‎/26 — 64 عنوانًا، 62 قابلة للاستخدام.
• ‏‎/30 — 4 عناوين، 2 قابلة للاستخدام. وصلة النقطة-إلى-نقطة التقليدية.
• ‏‎/16 — 65٬536 عنوانًا. أي ‎/24 مئتين وستًا وخمسين مرة.

لماذا يغيب عنوانان

يضم ‎/24 عدد 256 عنوانًا لكن 254 فقط قابلة للاستخدام، لأن IPv4 ينفق اثنين منها. العنوان الأول في الكتلة هو عنوان الشبكة، الذي يسمّي الكتلة نفسها ولا يُخصَّص لأي واجهة. والأخير هو عنوان البث، الذي يصل إلى كل المضيفين على الوصلة دفعة واحدة. ومن هنا تأتي الصيغة المألوفة ‎2^n − 2.

وثمة بادئتان تكسران تلك الصيغة، ومعظم الحاسبات تخطئ في واحدة منهما على الأقل:

• في ‎/31 عنوانان، والصيغة تقول صفرًا قابلًا للاستخدام. يعرّف RFC 3021 الـ‎/31 لوصلات النقطة-إلى-نقطة، حيث لا حاجة إلى عنوان بث ويُخصَّص العنوانان كلاهما — واحد لكل طرف. والجواب الصحيح هو 2.
• و‎/32 عنوان واحد، والصيغة تقول ‎−1. فـ‎/32 يسمّي مضيفًا واحدًا بالضبط؛ وهو ما يُكتب لخادم مفرد في قاعدة جدار حماية أو في مسار.

وتتبع هذه الأداة RFC 3021 فتُبلغ عن 2 و1 في هاتين الحالتين. فإن أخبرتك حاسبة أخرى أن ‎/31 لا عناوين قابلة للاستخدام فيه، فتلك صيغة الكتاب مطبَّقة خارج النطاق الذي تصح فيه.

قناع الشبكة الفرعية وقناع البدل

قناع الشبكة الفرعية هو المعلومة نفسها التي يحملها طول البادئة، مكتوبة في أربع ثمانيات: بتات الشبكة آحاد وبتات المضيف أصفار. فـ‎/24 هو 255.255.255.0. صيغ الإعداد القديمة تريد القناع، والأحدث تريد البادئة، وهما متبادلان.

أما قناع البدل فهو قناع الشبكة الفرعية معكوسًا — 0.0.0.255 لـ‎/24. وقوائم الوصول في Cisco وعبارات network في OSPF تُكتب به، والعكس يوقع الناس بما يكفي ليقال صراحة: في قناع البدل، البت الصفري يعني «يجب أن يطابق» والبت الواحد يعني «لا يهم»، وهو عكس قناع الشبكة الفرعية.

IPv6 هو الفكرة نفسها باستثناءات أقل

عناوين IPv6 من 128 بتًا بدل 32، والبادئة تعمل بالطريقة نفسها تمامًا — فـ‎/64 يثبّت أول 64 بتًا. الحساب هو نفسه؛ والذي يتغير هو اختفاء تعقيدين من تعقيدات IPv4.

• لا وجود لعنوان بث. فقد استبدل IPv6 بالبث بثًا متعددًا، ولذلك لا يُحجز شيء في نهاية البادئة.
• ولا يُحجز شيء في البداية أيضًا، فكل عنوان في الكتلة قابل للتخصيص ويساوي عدد القابلة للاستخدام المجموع الكلي. (وعنوان الأصفار في شبكة فرعية هو عنوان anycast لموجّه الشبكة الفرعية، وهو عرف توجيه لا ثغرة في النطاق.)
• ولا يوجد قناع شبكة فرعية بالترقيم المنقوط. فـIPv6 يُكتب دائمًا بطول بادئة؛ وقناع من 128 بتًا نصًا سيكون غير مقروء ولا أحد يطلبه.

و‎/64 هو الحجم القياسي لوصلة واحدة، لأن التهيئة التلقائية للعناوين دون حالة تتوقع 64 بت مضيف. ويُمنح الموقع عادة ‎/48 أو ‎/56، ثم يُقسَّم إلى ‎/64 — واحد لكل VLAN أو مقطع. ولهذا تقسّم هذه الأداة ‎/48 إلى ‎/64 عن طيب خاطر وتخبرك أن عددها 65٬536.

وأعداد العناوين تكبر بسرعة، فتُعرض بوصفها قوة للعدد اثنين وبوصفها رقمًا كاملًا معًا: يضم ‎/32 عدد ‎2^96 عنوانًا، أي 79٬228٬162٬514٬264٬337٬593٬543٬950٬336. القوة هي ما يُقرأ؛ والأرقام هي ما يُنسخ.

كتابة عناوين IPv6 بالصيغة المعيارية

يمكن كتابة عنوان IPv6 واحد بطرق كثيرة، مما يجعل مقارنة عنوانين بالعين غير موثوقة. ويعرّف RFC 5952 صيغة نصية معيارية واحدة، وهي التي تُخرجها هذه الأداة:

• أحرف ست عشرية صغيرة، وبلا أصفار في مقدمة أي مجموعة — فـ2001:0db8 تصير ‎2001:db8.
• أطول سلسلة من المجموعات الصفرية تُستبدل بـ::، والأطول وحدها. وعند التعادل تفوز اليسرى.
• ومجموعة صفرية مفردة لا تُضغط أبدًا، لأن :: لن توفّر شيئًا وستخلق هجاءً ثانيًا.

وتُعرض الصيغة الموسعة إلى جانبها، وكل مجموعة مكمّلة إلى أربعة أرقام. وهي ليست معيارية، لكنها الصيغة التي تصطف في عمود حين تقارن قائمة من العناوين.

تقسيم كتلة

تقطيع شبكة واحدة إلى عدة شبكات متساوية هو العملية التي يأتي الناس عادةً إلى حاسبة الشبكات الفرعية لأجلها. وكل بت إضافي من البادئة يضاعف عدد الشبكات الفرعية وينصّف حجمها: فـ‎/24 يصير ‎/25 اثنين، و‎/26 أربعة، و‎/27 ثمانية، وهكذا.

192.168.1.0/24  ->  /26
192.168.1.0/26      # العناوين   0-63
192.168.1.64/26     # العناوين  64-127
192.168.1.128/26    # العناوين 128-191
192.168.1.192/26    # العناوين 192-255

وتبلّط الشبكات الفرعية الكتلة الأم بالضبط — بلا فجوات ولا تداخل — وهي خاصية تستحق التحقق منها حين تقتطع مساحة عناوين يدويًا. ولاحظ أن الأعداد تنمو سريعًا: ‎/8 مقسّمًا إلى ‎/24 يعطي 65٬536 شبكة، ولذلك القائمة هنا محدودة والمجموع الحقيقي مذكور بجوارها بدلًا من بتر الجواب بصمت.

نطاقات لها معنى خاص

بعض الكتل محجوزة لغرض بعينه، والشبكة الواقعة داخل إحداها تُوسَم هنا. وأكثرها ورودًا:

• خاصة ‎(RFC 1918) — 10.0.0.0/8 و172.16.0.0/12 و192.168.0.0/16. قابلة للتوجيه داخل مؤسسة، ولا تُوجَّه أبدًا على الإنترنت العام.
• استرجاع — 127.0.0.0/8 في IPv4 و‎::1 في IPv6. حركة لا تغادر المضيف قط.
• محلية الوصلة — 169.254.0.0/16 وfe80::/10. تُخصَّص ذاتيًا وتصلح على وصلة واحدة فقط. ووجود عنوان IPv4 في هذا النطاق يعني عادةً أن DHCP أخفق.
• NAT على مستوى المشغل — 100.64.0.0/10. يُستخدم بين المشترك ومزوّده؛ ورؤيته على شبكتك الخاصة دليل على NAT من جهة المزوّد.
• توثيق — 192.0.2.0/24 و198.51.100.0/24 و203.0.113.0/24 و‎2001:db8::/32. محجوزة للأمثلة.
• محلية فريدة — fc00::/7. نظير IPv6 للمساحة الخاصة في RFC 1918.

ولا تُوضع الوسم إلا حين تقع الكتلة كلها داخل النطاق الخاص، لا حين تتداخل معه فحسب. فـ0.0.0.0/0 يغطي كل نطاق خاص موجود لكنه ليس خاصًا بذاته، والقول بغير ذلك أسوأ من ألا يُقال شيء.

كم عدد المضيفين في ‎/24؟

يضم ‎/24 عدد 256 عنوانًا و254 قابلة للاستخدام. فالبادئة تثبّت 24 بتًا من 32 وتترك 8 أحرارًا، فتكون الكتلة ‎2^8 = 256 عنوانًا، وينفق IPv4 أولها على الشبكة نفسها وآخرها على البث — وهي الصيغة ‎2^n − 2 التي يشرحها القسم أعلاه، حيث n عدد بتات المضيف. وهذا الطرح يصح في كل بادئة IPv4 حتى ‎/30 ولا يصح في البادئتين اللتين تحتها: في ‎/31 عنوانان قابلان للاستخدام لا صفر، وفي ‎/32 عنوان واحد لا ‎−1، وهو ما تُبلغ عنه هذه الأداة.

• قناع الشبكة الفرعية هو 255.255.255.0 وقناع البدل هو 0.0.0.255. فثلاث ثمانيات كاملة مثبّتة، وهذا ما يجعل ‎/24 البادئة الوحيدة التي تُقرأ مباشرة من الثمانيات الأربع: الرقم الأخير هو المضيف والثلاثة التي قبله هي الشبكة.
• ويمتد النطاق القابل للاستخدام من ‎.1 إلى .254. فعنوان الشبكة هو ‎.0 وعنوان البث هو ‎.255، وتسمّي هذه الأداة كليهما بدلًا من ترك فجوة في أي من طرفي النطاق.
• و‎/24 هو ‎/25 اثنان، أو ‎/26 أربعة، أو ‎/27 ثمانية — وكل بت إضافي ينصّفه — وهو نفسه واحد من 256 كتلة ‎/24 تدخل في ‎/16.
• والتوثيق القديم يسمّي هذه شبكة class C، لأن النظام الفئوي الذي حل CIDR مكانه جعل الفئة C من 24 بت شبكة بالضبط. ولهذا تطلب هذه الأداة رقمًا بعد شرطة مائلة لا حرفًا: فـ‎/26 لا فئة له.

و254 حساب لا جرد. فعلى شبكة عاملة يأخذ الموجّه أو البوابة واحدًا منها، ويُعَد مجمع DHCP عادةً على جزء من النطاق لا على كله، فيصبح عدد الأجهزة التي يمكن وصلها فعلًا 253 أو أقل. فاعتبر 254 السقف الذي تبدأ منه خطة العنونة.

كم عدد المضيفين في ‎/16؟

يضم ‎/16 عدد 65٬536 عنوانًا و65٬534 قابلة للاستخدام. فستة عشر بتًا مثبّتة وستة عشر حرة، أي ‎2^16 = 65٬536، ويُقتطع العنوانان نفسهما من الطرفين — وهو الطرح الذي يصح حتى ‎/30 ويتوقف عندها، لسببي ‎/31 و‎/32 أعلاه.

• قناع الشبكة الفرعية هو 255.255.0.0 وقناع البدل هو 0.0.255.255، فأول ثمانيتين هما الشبكة والأخيرتان تحددان المضيف.
• و‎/16 هو 256 كتلة ‎/24. وهذه هي القسمة التي يجريها الناس عليه فعلًا، وهي ما يفعله زر التقسيم هنا: أعطه ‎/16 واطلب ‎/24 فيسردها والمجموع إلى جانب القائمة.
• و192.168.0.0/16 كتلة ‎/16، وهي النطاق الخاص الذي يوزّع منه موجّه المنزل العناوين — ولهذا صارت 192.168.1.0/24 الكتلة التي رآها الجميع تقريبًا. وتوسم هذه الأداة كل ما يقع داخله بأنه خاص (RFC 1918).
• والتوثيق القديم يسمّي ‎/16 شبكة class B. وكانت الفئة B تُمنح للمؤسسة كاملة، ومن هناك بقيت عادة تصوّرها شبكة واحدة.

ولا أحد يضع 65٬534 جهازًا على وصلة واحدة. فـ‎/16 تخصيص لا نطاق بث: كل مضيف على الوصلة يرى بث تلك الوصلة وحركة ARP عليها، وعند هذا الحجم يتوقف الأمر عن كونه عمليًا قبل أن يمتلئ النطاق بوقت طويل. والسؤال المفيد عن ‎/16 ليس كم مضيفًا يضم بل كيف يُقسَّم — 256 كتلة ‎/24، أو 1٬024 كتلة ‎/26، أو ما تحتاجه المقاطع فعلًا.

كم عدد المضيفين في ‎/8؟

يضم ‎/8 عدد 16٬777٬216 عنوانًا و16٬777٬214 قابلة للاستخدام: 24 بت مضيف، أي ‎2^24، ناقص عنواني الشبكة والبث. وهي أكبر كتلة يكتبها أحد بيده، وهي في الواقع الكتلة نفسها دائمًا تقريبًا — 10.0.0.0/8، أكبر النطاقات الخاصة الثلاثة.

• قناع الشبكة الفرعية هو 255.0.0.0 وقناع البدل هو 0.255.255.255. فالثمانية الأولى وحدها مثبّتة، وهذا يترك الثلاث الأخرى للتخطيط.
• و‎/8 هو 256 كتلة ‎/16، أو 65٬536 كتلة ‎/24. وهذا الرقم الأخير هو سبب تحديد قائمة التقسيم في هذه الصفحة وطباعة المجموع الحقيقي بجوارها بدلًا من بتر الجواب بصمت.
• و10.0.0.0/8 موسومة هنا بأنها خاصة (RFC 1918)، و127.0.0.0/8 هي نطاق الاسترجاع. وكلتاهما بعرض ثمانية بتات لأن النظام الفئوي جعل الفئة A كذلك بالضبط، وبقيت الأوسمة بعد زوال الفئات.
• أما ‎/8 من مساحة العناوين العامة فأمر آخر تمامًا. فليس منها في IPv4 كله إلا 256، وقد وُزّعت على المؤسسات والسجلات الإقليمية قبل عقود.

و16٬777٬214 ليس عدد مضيفين بأي معنى مفيد — فستة عشر مليون عنوان على وصلة واحدة ليست شبكة يشغّلها أحد. فـ‎/8 خطة عنونة، وما تُقاس به الخطة هو كم شبكة فرعية تعطي وكم تكلّف كل واحدة: فكل شبكة فرعية تنفق عنوان شبكتها وعنوان بثها، فتقسيم ‎/8 إلى كتل ‎/24 يعطي 65٬536 شبكة وينفق 131٬072 عنوانًا في ذلك. وهذا ثمن التقسيم إلى شبكات فرعية، وهو سبب اختيار الخطة أكبر شبكة فرعية يتحملها كل مقطع لا أصغر ما يكفي.

كم عنوانًا يضم ‎/64 من IPv6؟

يضم ‎/64 عدد 18٬446٬744٬073٬709٬551٬616 عنوانًا — أي ‎2^64، الحساب نفسه مع 64 بتًا حرًا بدل 8 — وكلها قابلة للاستخدام. ولا طرح هنا: فليس في IPv6 عنوان بث ولا يُحجز شيء في بداية البادئة، فيساوي عدد القابلة للاستخدام المجموع. ولهذا لا تُظهر هذه الأداة لكتلة IPv6 عنوان بث ولا قناعًا منقوطًا، بدلًا من إظهارهما أصفارًا.

• ويُطبع العدد قوةً للعدد اثنين إلى جانب أرقامه. فـ‎2^64 هي الصيغة التي تُقرأ؛ والأرقام هي الصيغة التي تُنسخ.
• و‎/64 هو الحجم القياسي لوصلة واحدة سواء حملت جهازين أو ألفي جهاز. فالتهيئة التلقائية للعناوين دون حالة تبني آخر 64 بتًا من العنوان على المضيف نفسه، فتثبت البادئة عند 64 بفعل الآلية لا بعدد المضيفين.
• ويأتي ‎/64 من تخصيص أكبر: فـ‎/48 هو 65٬536 كتلة ‎/64 و‎/56 هو 256 منها، وأحدهما هو ما يُمنح الموقع عادةً ليقسّمه.
• وتحمل الواجهة الواحدة عادةً أكثر من عنوان من ‎/64 الخاص بها في وقت واحد: العنوان الذي تبنيه التهيئة التلقائية من البادئة، وإلى جانبه غالبًا عنوان خصوصية مؤقت يُستبدل مع الوقت. وعدّ الأجهزة بعدّ العناوين يخطئ في هذا الاتجاه أيضًا.

وقراءة ذلك العدد على أنه سعة هي الخطأ الذي تدعو إليه عادات IPv4. فـ‎/64 ليست بحجم يُملأ، ولا شيء يملؤها، ولا سياسة تخصيص تتوقع ذلك؛ بل حجمها كذلك ليتمكن المضيف من توليد عنوانه على الوصلة دون أن يسأل أحدًا. والسؤال الذي يجيب عنه ‎/64 هو كم وصلة للموقع، لا كم جهازًا.