Subnet شبکه؛ کلید سازماندهی و مدیریت کارآمد شبکه!

در دنیای دیجیتال امروزی، شبکه‌ها نقش حیاتی در اتصال افراد، دستگاه‌ها و اطلاعات ایفا می‌کنند. با گسترش روزافزون این شبکه‌ها، مدیریت و سازماندهی آن‌ها به چالشی پیچیده تبدیل شده است. در اینجا، مفهوم “Subnet شبکه” به عنوان راه حلی کارآمد برای غلبه بر این چالش مطرح می‌شود. Subnet، که به عنوان زیرشبکه نیز شناخته می‌شوند، درواقع بخش‌هایی مجزا و قابل مدیریت از یک شبکه بزرگتر هستند. این شبکه‌ها با تقسیم‌بندی آدرس‌های IP به گروه‌های کوچکتر، ترافیک شبکه را بهینه می‌کنند و امنیت و کارایی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند. در این مطلب به بررسی مفهوم Subnet شبکه می‌پردازیم.

Subnet شبکه چیست؟

Subnet یا Subnetwork که به‌عنوان زیر شبکه تعریف می‌شود در واقع به شبکه‌ای اشاره دارد که درون یک شبکه دیگر قرار می‌گیرد. زیرشبکه‌ها باعث افزایش کارایی شبکه‌ها می‌شوند. از طریق Subnet شبکه، ترافیک شبکه می‌تواند برای رسیدن به مقصد بدون نیاز به عبور از روترهای غیرضروری مسافت کوتاه‌تری را طی کند. این موضوع می‌تواند کارایی دیتاسنترهایی را که با سرورهای خود از سرویس‌های آنلاین پربازدید در نقاط مختلف جهان میزبانی می‌کنند به‌طور چشم‌گیری افزایش دهد.

برای اینکه بهتر درک کنید که مفهوم Subnet چیست این مثال را در نظر بگیرید. تصور کنید نامه‌ای را برای یکی از دوستان خود که در شهر نزدیک محل سکونت‌تان زندگی می‌کند ارسال کرده‌اید. برای اینکه نامه در اسرع وقت به دست دوست‌تان برسد، باید ابتدا از اداره پست شهر شما به اداره پست شهر دوست‌تان ارسال شده و سپس به دوست شما تحویل داده شود. اگر نامه ابتدا به یک اداره پست در صدها کیلومتر دورتر ارسال شود، احتمالا نامه شما با یک تاخیر زمانی قابل توجه به دست دوست‌تان می‌رسد.

درست مانند خدمات پستی، شبکه‌ها نیز زمانی کارآمدتر هستند که پیام‌ها تا حد امکان مستقیم ارسال شوند. هنگامی که یک شبکه بسته‌های داده را از شبکه دیگری دریافت می‌کند، آن بسته‌ها را براساس Subnet شبکه مرتب‌سازی و مسیریابی می‌کند تا بسته‌ها مسیر ناکارآمدی را برای رسیدن به مقصد خود طی نکنند.

آدرس IP چیست؟

برای درک زیرشبکه‌ها، باید به طور خلاصه به تعریف آدرس های IP بپردازیم. به هر دستگاهی که به اینترنت متصل می شود، یک آدرس IP (پروتکل اینترنت) منحصر به فرد اختصاص داده می‌شود تا داده های ارسالی از طریق اینترنت به دستگاه صحیح از بین میلیاردها دستگاه متصل به اینترنت برسد. در حالی که رایانه ها آدرس های IP را به عنوان کد باینری (مجموعه ای از 0 و 1) می خوانند، آدرس های IP معمولاً به صورت رشته ای از کاراکترهای الفبایی عددی نوشته می‌شوند.

قسمت‌های مختلف یک آدرس IP به چه معناست؟

در این بخش به بررسی آدرس‌های آی‌پی از نوع IPv4 می‌پردازیم که در قالب چهار عدد اعشاری که با نقطه از هم جدا شده‌اند (مانند 203.0.113.112) ارائه می‌شوند. آدرس‌های IPv6 طولانی‌تر هستند و از حروف و اعداد نیز در آن‌ها استفاده می‌شود.

هر آدرس IP دارای دو بخش است؛ قسمت اول نشان می‌دهد که آدرس متعلق به کدام شبکه است و قسمت دوم دستگاه درون آن شبکه را مشخص می‌کند. بااین‌حال، طول بخش اول بسته به کلاس شبکه تغییر می‌کند.

شبکه‌ها به کلاس‌های مختلفی دسته‌بندی شده و معمولا با حروف A تا E مشخص می‌شوند. شبکه‌های کلاس A می‌توانند میلیون‌ها دستگاه را به ‌هم متصل کنند. شبکه‌های کلاس B و شبکه‌های کلاس C به تدریج از نظر اندازه کوچک‌تر می‌شوند. شبکه‌های کلاس D و کلاس E معمولا کاربردی ندارند.

در ادامه نحوه تاثیر این کلاس‌ها بر ساخت آدرس IP را بررسی می‌کنیم:

• شبکه کلاس A: هر چیزی که قبل از اولین نقطه وجود دارد نشان‌دهنده شبکه است و هر چیزی بعد از آن دستگاه موجود (مانند روتر یا سوئیچ شبکه) در آن شبکه را مشخص می‌کند. برای مثال، در آدرس 203.0.113.112 شبکه با 203 و دستگاه با 0.113.112 نشان داده می‌شود.
• شبکه کلاس B:‌ هر چیزی که قبل از دومین نقطه وجود دارد نشان‌دهنده شبکه است. برای مثال، در آدرس 203.0.113.112 شبکه با 203.0 و دستگاه با 113.112 نشان داده می‌شود.
• شبکه کلاس C: برای شبکه‌های کلاس C، هر چیزی قبل از سومین نقطه نشان‌دهنده شبکه است. برای مثال، در آدرس 203.0.113.112 شبکه با 203.0.113 و دستگاه با 112 نشان داده می‌شود.

Subnet Mask چیست؟

Subnet Mask شبیه به یک آدرس IP است، اما فقط برای استفاده داخلی در یک شبکه کاربرد دارد. روترها از Subnet Mask برای هدایت بسته های داده به مکان صحیح استفاده می‌کنند. Subnet Maskها در پکیج‌های داده‌ای که در اینترنت حرکت می‌کنند، نشان داده نمی‌شوند؛ این بسته‌ها فقط آدرس IP مقصد را نشان می‌دهند که روتر آن را با یک Subnet Mask مطابقت می‌دهد.

فرض کنید که دوست‌تان به نامه شما پاسخ می‌دهد، اما او پاسخ خود را به‌جای خانه شما به محل کارتان می‌فرستد. دفتر کار شما دارای دپارتمان‌های مختلف و بسیار بزرگ است. برای اطمینان از اینکه کارمندان مکاتبات خود را به سرعت دریافت می‌کنند، تیم اداری در محل کار شما به‌جای مرتب‌سازی نامه‌ها براساس نام کارمندان، آن‌ها را براساس دپارتمان دسته‌بندی می‌کند.

پس از تحویل نامه دوست‌تان به محل کار شما، تیم اداری دپارتمانی که شما در آن مشغول به کار هستید را جست‌وجو می‌کنند و می‌بینند که در قسمت پشتیبانی مشتری کار می‌کنید. آن‌ها نامه را به‌جای ارسال مستقیم به شما، به دپارتمان پشتیبانی مشتری می‌فرستند و این دپارتمان نامه را به شما تحویل می‌دهد.

در این مثال، شما مانند یک آدرس IP و دپارتمان پشتیبانی مشتری مانند یک ماسک زیر شبکه است. با تایید مطابقت شما و دپارتمانی که در آن حضور دارید، نامه دوست‌تان خیلی سریع در گروه مناسبی از گیرندگان بالقوه طبقه‌بندی شد. بدین عبور از این مرحله، مدیران اداری باید زمان زیادی را صرف جست‌وجوی مکان دقیق میز شما می‌کردند که در یک سازمان بزرگ زمان‌بر است.

برای درک بیش‌تر این موضوع، فرض کنید یک بسته IP به آدرس آی‌پی 192.0.2.15 ارسال شده است. این آدرس IP یک شبکه کلاس C است، بنابراین شبکه با 192.0.2 (یا از لحاظ فنی 192.0.2.0/24) شناسایی می‌شود. روترهای شبکه بسته را به میزبانی در شبکه که با 192.0.2 نشان داده‌ شده است ارسال می‌کنند.

هنگامی که بسته به آن شبکه می‌رسد، یک روتر در شبکه با جدول مسیریابی خود مشورت می‌کند. در این فرایند یک سری محاسبات باینری با استفاده از ماسک زیرشبکه 255.255.255.0 انجام می‌شود، آدرس دستگاه 15 را می‌بیند (همان‌طور که گفته شد مابقی قسمت‌های آدرس IP نشان‌دهنده شبکه است) و محاسبه می‌کند که بسته باید به کدام Subnet شبکه برود. سپس بسته را به روتر یا سوئیچ شبکه مسئول تحویل بسته‌ها در آن زیر شبکه می‌فرستد و بسته به آدرس آی‌پی 192.0.2.15 می‌رسد.

چرا Subnet شبکه اهمیت زیادی دارد؟

همان‌طور که در مثال قبلی دیدیم، نحوه ساخت آدرس‌های IP، پیدا کردن شبکه مناسب برای مسیردهی داده‌ها را برای روترهای اینترنت نسبتا ساده می‌کند. بااین‌حال، مثلا در یک شبکه کلاس A، ممکن است میلیون‌ها دستگاه متصل وجود داشته باشد و همچنین ممکن است مدتی طول بکشد تا داده‌ها دستگاه مناسب را پیدا کنند. به همین دلیل است که زیر شبکه مفید است. Subnet شبکه آدرس IP را برای استفاده در طیف وسیعی از دستگاه‌ها محدود می‌کند.

از آنجایی که یک آدرس آی‌پی محدود به نشان دادن آدرس شبکه و دستگاه است، نمی‌توان از آن برای نشان دادن اینکه یک بسته IP باید به کدام زیر شبکه برود استفاده کرد. روترها در یک شبکه برای مرتب کردن داده‌ها در ساب‌نت‌ها از چیزی به نام ماسک زیر شبکه یا Subnet Mask استفاده می‌کنند.

تقسیم‌بندی شبکه به Subnetها، مزایای متعددی در بر دارد، از جمله:

• بهبود کارایی: با تفکیک ترافیک به Subnetهای کوچک‌تر، برخورد (Collision) در شبکه کاهش می‌یابد و در نتیجه، سرعت و کارایی کلی شبکه ارتقا پیدا می‌کند.

• امنیت بهتر: Subnetting به ایجاد بخش‌های مجزا در شبکه کمک می‌کند. با اعمال سیاست‌های امنیتی مجزا بر روی هر Subnet، می‌توان دسترسی و نفوذ به بخش‌های حساس شبکه را محدود کرد.

• مدیریت آسان‌تر: شبکه‌های بزرگ و پراکنده، مدیریت دشواری دارند. Subnetting به بخش‌بندی منطقی شبکه و مدیریت آسان‌تر ترافیک و دستگاه‌های متصل کمک می‌کند.

• قابلیت توسعه‌پذیری: با استفاده از Subnetting، می‌توان شبکه را به راحتی گسترش داد و Subnetهای جدیدی را برای دستگاه‌های تازه اضافه شده ایجاد کرد.

فرآیند Subnetting (تقسیم‌بندی شبکه)

تقسیم‌بندی شبکه (Subnetting) فرآیندی است که طی آن، شبکه‌ای بزرگ به Subnetهای کوچک‌تر تقسیم می‌شود. این کار با قرض گرفتن بیت‌هایی از بخش میزبان در آدرس IP و اختصاص آن‌ها به بخش شبکه انجام می‌گیرد. تعداد بیت‌های قرض‌گرفته‌شده، تعداد Subnetهای قابل ایجاد را تعیین می‌کند. Subnet Mask نیز با توجه به تعداد بیت‌های قرض‌گرفته‌شده، تنظیم می‌شود.

برای درک بهتر فرآیند Subnetting، به مثال زیر توجه کنید:

فرض کنید شبکه‌ای با آدرس IP کلاس C (مانند: 192.168.1.0) و Subnet Mask پیش‌فرض (255.255.255.0) در اختیار داریم. این شبکه به طور پیش‌فرض، قابلیت پشتیبانی از 256 (2^8) دستگاه را دارد. حال اگر بخواهیم شبکه را به 4 Subnet مجزا تقسیم کنیم، باید 2 بیت از بخش میزبان قرض بگیریم. با این کار، تعداد دستگاه‌های قابل پشتیبانی در هر Subnet به 64 (2^6) دستگاه کاهش می‌یابد، اما در عوض، 4 Subnet مجزا به دست می‌آوریم. Subnet Mask جدید برای این سناریو، 255.255.255.128 خواهد بود.

ابزارهای محاسباتی مختلفی برای تعیین Subnet Mask و تعداد دستگاه‌های قابل پشتیبانی در هر Subnet وجود دارند که به سهولت در این فرآیند کمک می‌کنند.

جمع بندی

Subnet شبکه ابزار و روشی قدرتمند برای سازماندهی و مدیریت شبکه‌های کامپیوتری است. با استفاده از Subnetting، می‌توان کارایی شبکه را افزایش داد، امنیت را ارتقا بخشید و مدیریت شبکه را تسهیل کرد. درک مفاهیم آدرس IP، Subnet Mask و کلاس‌های آدرس IP، برای Subnetting موفق ضروری است. همچنین، توجه به نیازهای شبکه، آدرس‌دهی IP موجود، آینده‌نگری و سادگی Subnet Mask، نکات کلیدی در فرآیند تقسیم‌بندی شبکه به شمار می‌روند.