دليل تقسيم الشبكات IP Subnetting

شرح تقسيم الشبكات IP Subnetting

تعد عملية تقسيم الشبكات أو ما يُعرف بـ IP Subnetting من المفاهيم الأساسية في الشبكات الحاسوبية، وهي عملية تنظيم العناوين الشبكية (IP addresses) بطريقة تمكن من استخدام الشبكة بشكل أكثر كفاءة وأمانًا. تهدف عملية التقسيم إلى تقسيم شبكة واحدة كبيرة إلى عدة شبكات أصغر وأكثر تحديدًا، بحيث يمكن تخصيص العناوين بشكل يتناسب مع احتياجات كل شبكة فرعية دون إهدار للموارد.

يشمل تقسيم الشبكات عدة جوانب، مثل الحسابات المتعلقة بحجم الشبكة، والأقنعة الشبكية (Subnet Masks)، والتمثيل الثنائي للعناوين. يتطلب فهم هذه العمليات بعض المعرفة الأساسية حول كيفية عمل الشبكات وعناوين IP. لذلك، سنغطي في هذا المقال تفاصيل شاملة عن تقسيم الشبكات وكيفية تنفيذ هذه العملية بكفاءة.

1. ما هو تقسيم الشبكات (IP Subnetting)؟

في الأساس، تقسيم الشبكة هو عملية تقسيم الشبكات الكبيرة إلى شبكات أصغر بحيث يمكن استخدام موارد العنوانات بشكل أكثر فعالية. الشبكة التي تحتوي على مجموعة من الأجهزة المتصلة تُسمى الشبكة الرئيسية (Network). ولكن إذا كانت هذه الشبكة تحتوي على عدد كبير من الأجهزة، قد يصبح من الصعب إدارتها. لذلك، نستخدم التقسيم الشبكي لتقسيم الشبكة الكبيرة إلى شبكات فرعية (Subnets) أصغر بحيث يمكن إدارة كل شبكة بشكل منفصل ومرن.

2. أهمية تقسيم الشبكات

تقسيم الشبكات له العديد من الفوائد التي تساهم في تحسين إدارة الشبكات:

• تحسين الأداء: يساعد التقسيم في تقليل تراكم البيانات عبر الشبكة مما يسرع من نقل البيانات.

• تحسين الأمان: يمكن تقسيم الشبكة بحيث تكون الشبكات الفرعية أكثر أمانًا ويمكن تطبيق سياسات أمان مخصصة لكل شبكة فرعية.

• الإدارة الأكثر فعالية: تقسيم الشبكة يساعد في تحديد العناوين بطريقة منظمة، مما يجعل إدارة الشبكة أسهل.

• تخصيص أفضل للعناوين: يقلل التقسيم من الهدر في العناوين IP ويوزعها بطريقة أكثر كفاءة على الشبكات الفرعية.

3. العناصر الأساسية لتقسيم الشبكة

قبل البدء في عملية تقسيم الشبكة، يجب أن نفهم بعض المصطلحات الأساسية:

3.1. العنوان IP (IP Address)

هو عنوان فريد يُستخدم لتعريف جهاز معين على الشبكة. يُكتب العنوان على شكل أربع مجموعات من الأرقام مفصولة بنقاط (مثل: 192.168.1.1)، حيث تتراوح كل مجموعة بين 0 و 255.

هناك نوعان من عناوين الـ IP:

• IPv4: الذي يتكون من 32 بت (4 مجموعات من الأرقام بين 0 و 255).

• IPv6: الذي يتكون من 128 بت (مجموعات طويلة مع أحرف وأرقام).

3.2. القناع الشبكي (Subnet Mask)

القناع الشبكي هو أداة تُستخدم لتحديد أجزاء العنوان IP الذي يمثل الشبكة والأجزاء التي تمثل الأجهزة ضمن تلك الشبكة. على سبيل المثال، في العنوان 192.168.1.0 مع القناع 255.255.255.0، يُحدد القناع الجزء الأول من العنوان (192.168.1) كعنوان الشبكة، بينما يُمثل الجزء الأخير (0) الأجهزة المتصلة بالشبكة.

3.3. العناوين المخصصة (Reserved Addresses)

في أي شبكة، هناك مجموعة من العناوين المخصصة التي لا يُسمح باستخدامها للأجهزة، مثل:

• عنوان الشبكة: الذي يُستخدم لتعريف الشبكة نفسها.

• عنوان البث (Broadcast Address): يُستخدم لإرسال البيانات لجميع الأجهزة ضمن الشبكة.

4. كيفية تقسيم الشبكات

4.1. خطوات تقسيم الشبكة

1. تحديد حجم الشبكة:
   أولًا، يجب تحديد عدد الأجهزة (أو الهواتف أو الخوادم) التي ستحتاج إلى عنوان IP. إذا كان عدد الأجهزة معروفًا، يمكنك تحديد حجم الشبكة الفرعية بناءً على ذلك.

2. تحديد القناع الشبكي المناسب:
   بناءً على حجم الشبكة، يمكن تحديد القناع الشبكي المناسب. يتم ذلك عن طريق استخدام النظام الثنائي، بحيث تقسم القناع الشبكي إلى جزئين: جزء للشبكة وجزء للأجهزة.

3. حساب العناوين الممكنة:
   بعد تحديد القناع الشبكي، يمكنك حساب عدد العناوين الممكنة ضمن الشبكة الفرعية باستخدام المعادلة:

   $$2^n – 2$$

   حيث $n$ هو عدد البتات المتاحة للأجهزة.

4. توزيع الشبكات الفرعية:
   بمجرد تحديد الحجم، يمكنك البدء في تقسيم الشبكة إلى شبكات فرعية. يعتمد ذلك على تقسيم العنوان الأساسي بناءً على القناع الشبكي الذي تم تحديده.

4.2. تقسيم العنوان إلى شبكات فرعية

عند تقسيم شبكة باستخدام الـ Subnet Mask، فإننا نزيد من عدد البتات المخصصة لجزء الشبكة من العنوان IP. على سبيل المثال، إذا كان لدينا عنوان IP 192.168.1.0 مع قناع 255.255.255.0، فإن القناع 255.255.255.0 يُعني أن أول 24 بت تُستخدم للشبكة. ولكن إذا أردنا تقسيم هذه الشبكة إلى شبكات فرعية، يمكننا تخصيص 2 أو 3 بتات إضافية لجزء الشبكة، مما سيؤدي إلى تقسيم الشبكة إلى شبكات فرعية أصغر.

4.3. مثال عملي على تقسيم الشبكة

افترض أن لدينا العنوان 192.168.1.0 مع القناع 255.255.255.0 (أو /24 في التمثيل المختصر). إذا أردنا تقسيم هذه الشبكة إلى 4 شبكات فرعية، نقوم بتعديل القناع الشبكي بحيث يصبح 255.255.255.192 (أو /26). هذا التعديل سيؤدي إلى تقسيم الشبكة إلى 4 شبكات فرعية، حيث سيكون كل منها قادرًا على استيعاب 62 جهازًا (أي 64 عنوانًا في الإجمالي، بما في ذلك عنوان الشبكة وعنوان البث).

5. التمثيل الثنائي (Binary Representation)

التمثيل الثنائي للعناوين الشبكية هو أساس عمل تقسيم الشبكات. يتم تمثيل كل من عنوان الـ IP والقناع الشبكي باستخدام القيم الثنائية (0 و 1). في هذا السياق:

• العنوان IPv4 يتكون من 32 بتًا.

• القناع الشبكي يُستخدم لتحديد الأجزاء التي تخص الشبكة (الـ 1 في القناع) والأجزاء التي تخص الأجهزة (الـ 0 في القناع).

5.1. حسابات التمثيل الثنائي

لنأخذ المثال التالي:

• العنوان IP: 192.168.1.0

• القناع الشبكي: 255.255.255.0

تمثيل العنوان IP في النظام الثنائي:

$$192 = 11000000$$
$$168 = 10101000$$
$$1 = 00000001$$
$$0 = 00000000$$

إذن، التمثيل الثنائي للعنوان سيكون:

$$11000000.10101000.00000001.00000000$$

تمثيل القناع الشبكي 255.255.255.0 في النظام الثنائي:

$$255 = 11111111$$

إذن، التمثيل الثنائي للقناع سيكون:

$$11111111.11111111.11111111.00000000$$

الجزء الأول من العنوان (الذي يحتوي على 1) يمثل الشبكة، بينما الجزء الذي يحتوي على 0 يمثل الأجهزة.

6. استراتيجيات تقسيم الشبكات

تتعدد استراتيجيات تقسيم الشبكات حسب احتياجات كل شبكة. على سبيل المثال:

• تقسيم ثابت (Fixed Subnetting): حيث يُحدد عدد الشبكات الفرعية مسبقًا.

• تقسيم مرن (Variable Length Subnetting): حيث يتم تخصيص عدد البتات المتاحة وفقًا لحجم كل شبكة فرعية.

7. الخاتمة

إن تقسيم الشبكات هو جزء أساسي من بناء وتصميم الشبكات الحديثة. يوفر التحكم في الموارد وتقليل الهدر في العناوين بالإضافة إلى تحسين الأمان والموثوقية. يجب على المهندسين المسؤولين عن إدارة الشبكات أن يمتلكوا فهمًا قويًا لكيفية تقسيم الشبكات وكيفية تطبيق القواعد بشكل فعّال.