زیرشبکه

زیر شبکه (به انگلیسی: subnetwork)، زیرشاخه‌ای مشهود از یک IP شبکه است. به شیوه تقسیم یک شبکه به دو یا چند شبکه دیگر زیرشبکه‌بندی (به انگلیسی: Subnetting) می‌گویند.
همهٔ رایانه‌های متعلق به یک زیرشبکه با یک نگاشت بیت  مشترک و مشخص در آدرس IP داده می‌شوند که باعث می‌شود آدرس IP در طی یک تقسیم معقول به دو ناحیه تبدیل گردد که شامل یک شبکه یا پیشوند مسیریابی  و بخش دیگر یا شناسه میزبان  می‌باشد که این بخش یک شناسه برای میزبان مخصوص یا رابط شبکه است.
پیشوند مسیریابی در تعریف می‌شود که به عنوان بخش اول آدرس در شبکه نوشته می‌شود، در ادامه با یک (/) جدا شده و در انتها با طول بیت پیشوند آورده می‌شود.
برای نمونه: ۱۹۲.۱۶۸.۱.۰/۲۴ پیشوند نسخه ۴ پروتکل اینترنت  که در شروع شبکه در آدرس داده شده‌است، دارای ۲۴ بیت مختص است؛ و ۸ بیت باقی‌مانده برای آدرس دادن میزبان  ذخیره می‌شود. مشخصات آدرس IPv6 2001:db8::/32 با ۲۹۶ آدرس و یک پیشوند مسیریابی ۳۲ بیتی، یک بلوک آدرس بزرگ است.
برای IPv4، یک شبکه با ماسک زیرشبکه  خودش هم متمایز و شناسایی می‌شود. ماسک زیرشبکه بیت‌مپ  است، هنگامی که توسط یک عملیات AND منطقی برای هر آدرس آی‌پی در شبکه به کار گرفته می‌شود محصولش یک پیشوند مسیریابی ست. ماسک‌های زیرشبکه همانند یک آدرس، در نشانه گذاری نقطه و اعشار  نیز تعریف می‌شوند. برای مثال: ۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۰ یک ماسک شبکه برای پیشوند ۱۹۲.۱۶۸.۱.۰/۲۴ است.
هنگامی که پیشوندهای مسیریابیِ  آدرس منبع و آدرس مقصد با هم متفاوت باشند، ترافیک بین زیرشبکه‌ها با دروازه‌های  ویژه جابه‌جا می‌شود. یک رهیاب  مرزهای معقول و فیزیکی بین زیرشبکه‌ها را ایجاد می‌نماید.
فواید زیرشبکه‌بندی هر شبکه موجود با هر طرح مستقر متفاوت است. در یک طرح تخصیص آدرس از اینترنت با استفاده از CIDR و در یک ساختار بزرگ، اختصاص فضای کافی برای آدرس لازم و ضروری‌ست. این طرح ممکن است کارآیی مسیریابی را افزایش بدهد، یا هنگامی که زیرشبکه‌ها توسط اشخاص مختلف در یک ساختار بزرگ‌تر به صورت اداری کنترل می‌شوند، در مدیریت شبکه مزایایی داشته باشد. احتمال دارد زیرشبکه‌ها در یک معماری سلسله وار و منطقی مرتب شده باشند. بخش‌بندی فضای آدرس، شبکهٔ سازمان را به یک ساختار درخت مانند مسیریابی بدل می‌کند.

زیرشبکه بندی آی‌پی نسخه ۴

فرایند زیرشبکه‌بندی، فرایندی‌ست که شامل جداسازی شبکه و زیرشبکه آدرس از شناسه میزبان می‌شود. این فرایند توسط عملیات bitwise AND بین آدرس IP و ماسک زیرشبکه انجام می‌گیرد. نتیجه این فرایند آدرس شبکه یا پیشوند است به علاوه یک باقی‌مانده که شناسه میزبان است.

تعیین پیشوند شبکه

یک ماسک شبکه IPv4، شامل ۳۲ بیت، یک توالی از یک‌ها (۱) به همراه یک بلوک (۰) می‌باشد. بلوک صفرها بخشی را به عنوان شناسه میزبان تخصیص می‌دهد.
مثال زیر جدایی یک شناسه میزبان و پیشوند شبکه را از آدرس (۱۹۲.۱۶۸.۵.۱۳۰) نشان می‌دهد و به /۲۴ ماسک شبکه (۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۰) مرتبط می‌شود. این عملیات در یک جدول به طریق آرایش binary نشان داده می‌شود.
عملیات ریاضی به منظور محاسبه پیشوند شبکه با bitwise AND آدرس IP و ماسک زیرشبکه است. نتیجه این عملیات منجر به پیشوند شبکه ۱۹۲.۱۶۸.۵.۰ و عدد میزبان ۱۳۰ می‌شود.

آدرس‌ها و زیرشبکه‌های خاص

نسخه ۴ پروتکل اینترنت قالب‌های معینی از آدرس‌ها را استفاده می‌کند که به منظور بازشناخت قابلیت ویژه آدرس هاست. اولین و آخرین زیرشبکه‌ها که توسط زیرشبکه‌بندی به وجودآمده‌اند در اوایل با پیامدهای خاص و در ادامه دارای یک ساختار ویژه بوده‌اند.
علاوه بر این IPv4، از همهٔ آدرس‌های میزبان "یک" استفاده می‌کند. برای مثال، از آخرین نشانه درون شبکه برای انتقال سیگنال‌ها به تمام شبکه‌های روی لینک استفاده می‌شود.

زیرشبکه صفر و همه زیرشبکه‌های یک

طریقه به وجود آمدن اولین زیرشبکه: از زیرشبکه‌بندی‌ای که همهٔ بیت‌ها را در یک گروه بیت زیرشبکه‌ها داراست و به صفر (۰) تنظیم می‌کند، به وجود آمده است. در نتیجه زیرشبکه (۰) نامیده می‌شود. آخرین زیرشبکه نیز به‌طور مشابه، از subnetting که همه بیت‌ها را در یک گروه بیت زیرشبکه داراست و آن را به (۱) تنظیم می‌کند، به دست آمده است. بنابراین زیرشبکه "تمام یک" نامیده می‌شود.
در اوایل IETF یا نیروی ضربت مهندسی اینترنت تولید این دو زیرشبکه را به دلیل اختلالات احتمالی ممنوع اعلام کرده بود که این اختلالات ناشی از آدرس یکسان شبکه و زیرشبکه می‌بود. در سال ۱۹۹۵، ممنوعیت زیرشبکه صفر و تمام زیرشبکه‌های یک توسط RFC 1878 در طی یک سند محرمانه منسوخ شد، گرچه الان سندی تاریخی‌ست.

زیرشبکه‌بندی آی‌پی نسخه ۶

طراحی فضای آدرس IPv6 به‌طور قابل توجهی با IPv4 متفاوت است. مهم‌ترین دلیل برای subnetting در IPv4، بهبود کارآیی فضای کوچک در دسترس آدرس مربوط، خصوصاً شرکت هاست. در IPv6، همچنین محدودیتی وجود ندارد و فضای در دسترس آدرس بزرگ‌تر است و حتا در مورد کاربران نهایی، مورد محدودیت کننده‌ای موجود نیست.
یک پذیرای RFC 4291 زیرشبکه همیشه از آدرس‌های IPv6، ۶۴ بیتی برای قسمت میزبان استفاده می‌کند. بنابراین دارای یک پیشوند مسیریابی /۶۴ است. ((۱۲۸−۶۴ = ۶۴ بیشترین بیت. در حالی که عملاً استفاده از زیرشبکه‌های کوچک‌تر ممکن است، آن‌ها برای شبکه‌های کوچک محلی که بر اساس اترنت اند، بی‌فایده و غیرقابل استفاده‌اند. چون ۶۴ بیت برای پیکربندی خودکار آدرس بدون تابعیت لازم دارند. نیروی ضربت مهندسی اینترنت یا Internet Engineering Task Force، استفاده از زیرشبکه‌های /۱۲۷ را برای لینک‌های نقطه به نقطه که فقط دارای دو میزبان اند، توصیه می‌کند.
IPv6 قالب‌های مخصوص آدرس برای انتقال ترافیک یا اعداد شبکه را اجرا نمی‌کند، , در نتیجه همهٔ آدرس‌ها در یک زیر شبکه، آدرس‌های موجود زیرشبکه هستند. تمام آدرس‌های صفر، به عنوان آدرس هرکس (Anycast) روترهای زیرشبکه ذخیره می‌شوند.
سهمیه توصیه شده برای یک سایت مشتری IPv6 یک فضای آدرسی با یک پیشوند ۴۸ بیتی بود. در هر حال این توصیه برای تشویق بلوک‌های کوچک‌تر (مثلاً با پیشوند ۵۶ بیتی) بازنویسی شده‌است. یک سهمیهٔ معمول دیگر، پیشوند /۶۴ برای مشتریان خانگی شبکه است.
زیرشبکه‌بندی در IPv6 بر اساس مفهوم ساخت طول‌های متغیر زیرشبکه (VLSM) و روش CIDR می‌باشد که برای مسیریابی ترافیک بین فضاهای سهمیه جهانی؛ و درون شبکه‌های مشتریان بین زیرشبکه‌ها و اینترنت کاربرد دارد.