دليل كامل لتقنية الـ IP Subnetting

الـ IP Subnetting: شرح النقاط الأساسية بطريقة مفصلة

يعتبر تقسيم الشبكات باستخدام تقنية الـ IP Subnetting من المواضيع الأساسية في شبكات الحاسوب، إذ يتيح للمختصين في الشبكات إدارة وتقسيم الشبكات بطريقة أكثر كفاءة وسهولة. يقدم هذا المقال شرحًا مفصلاً عن النقاط الأساسية في عملية تقسيم الشبكات، بدءًا من المبادئ الأساسية لهذه التقنية وحتى كيفية تطبيقها في بيئات شبكية حقيقية.

1. مقدمة عن عنوان الـ IP (IP Address)

يعد عنوان الـ IP هو الوسيلة الأساسية لتحديد الأجهزة داخل الشبكة، حيث يتم استخدامه لإرسال واستقبال البيانات بين الأجهزة. يتكون عنوان الـ IP من 32 بت في حالة الـ IPv4، ويُكتب عادة على هيئة أربع مجموعات من الأرقام بين 0 و 255، مفصولة بنقاط، على سبيل المثال: 192.168.1.1. يتكون هذا العنوان من قسمين رئيسيين:

• القسم الأول: يمثل الشبكة (Network portion).

• القسم الثاني: يمثل الجهاز داخل الشبكة (Host portion).

عند استخدام تقنية الـ IP Subnetting، يتم تقسيم هذا العنوان إلى أجزاء أصغر لتسهيل تنظيم الشبكة وتحديد نطاقات أوسع من الأجهزة.

2. ما هو الـ IP Subnetting؟

تقنية الـ IP Subnetting هي عملية تقسيم الشبكة الكبيرة إلى شبكات أصغر تُسمى “الشبكات الفرعية” أو subnets. الهدف من هذه العملية هو تحسين استخدام العناوين وتقليل الازدحام في الشبكة، مما يزيد من كفاءتها. كما يساعد الـ Subnetting في زيادة الأمان وتقليل نطاقات التوجيه.

يتم تقسيم الـ IP باستخدام قناع الشبكة (Subnet Mask)، الذي يعين أي جزء من عنوان الـ IP ينتمي إلى الشبكة وأي جزء ينتمي إلى الأجهزة (المضيفين). يُستخدم قناع الشبكة لتحديد عدد الشبكات الفرعية التي يمكن إنشاؤها.

3. قناع الشبكة (Subnet Mask)

قناع الشبكة هو عبارة عن عدد ثنائي (binary) من 32 بت يُستخدم لتحديد أي جزء من عنوان الـ IP يُمثل الشبكة وأي جزء يُمثل الأجهزة. قناع الشبكة يُكتب بشكل مشابه لعنوان الـ IP، مثل 255.255.255.0 أو 255.255.0.0. يتم تمييز أجزاء العنوان باستخدام 1 و 0 في القناع:

• 1: تعني أن البت ينتمي إلى الشبكة.

• 0: تعني أن البت ينتمي إلى الجهاز.

على سبيل المثال، إذا كان لديك عنوان IP مثل 192.168.1.10 مع قناع شبكة 255.255.255.0، فهذا يعني أن 24 بت من العنوان يُستخدم لتحديد الشبكة و 8 بتات تُستخدم لتحديد الجهاز داخل تلك الشبكة.

4. كيفية حساب الـ Subnetting

عند تنفيذ الـ IP Subnetting، يُجب على المهندس الشبكي القيام بحسابات معينة لتقسيم الشبكة إلى شبكات فرعية أصغر. هذه الحسابات تتطلب معرفة كيفية التعامل مع قناع الشبكة وتحويله إلى النظام الثنائي. فيما يلي خطوات رئيسية لتنفيذ الـ Subnetting:

• الخطوة الأولى: تحديد عدد الشبكات الفرعية المطلوبة.

• الخطوة الثانية: تحديد عدد البتات التي يجب إضافتها إلى جزء الشبكة في قناع الشبكة لتلبية الحاجة إلى عدد الشبكات الفرعية.

• الخطوة الثالثة: حساب نطاق العناوين المتاح لكل شبكة فرعية باستخدام القناع الجديد.

مثال توضيحي:
افترض أن لدينا عنوان IP 192.168.1.0 وقناع الشبكة 255.255.255.0 (أو /24). إذا أردنا تقسيم هذه الشبكة إلى 4 شبكات فرعية، نحتاج إلى إضافة 2 بتات إضافية إلى الجزء الخاص بالشبكة (حيث 2^2 = 4). وبالتالي، يصبح القناع الجديد 255.255.255.192 (أو /26).

5. أنواع الـ Subnets

في عملية تقسيم الشبكة، يمكن تقسيم الشبكة إلى أنواع مختلفة من الشبكات الفرعية بناءً على عدد الأجهزة المطلوبة في كل شبكة. هناك عدة أنواع شائعة من الـ Subnets، مثل:

• الشبكة الفرعية المعيارية (Standard Subnetting): تتضمن تقسيم الشبكة إلى شبكات فرعية تحتوي على عدد ثابت من الأجهزة.

• الشبكة الفرعية VLSM (Variable Length Subnet Mask): وهي تقنية تقسيم الشبكة باستخدام أقنعة شبكات ذات أطوال مختلفة، مما يسمح باستخدام عناوين IP أكثر كفاءة.

• الشبكة الفرعية CIDR (Classless Inter-Domain Routing): هذه التقنية تسمح بتقسيم الشبكات بشكل مرن بحيث يمكن تحديد عدد البتات المخصصة لكل شبكة.

6. حسابات الـ Subnetting

لحساب الشبكات الفرعية، من الضروري أن نفهم بعض المفاهيم الأساسية في الـ IP Subnetting. أهم هذه المفاهيم تشمل:

• عدد الشبكات الفرعية (Subnets): عدد الشبكات الفرعية الممكن إنشاؤها يعتمد على عدد البتات التي أضفناها إلى قسم الشبكة. باستخدام قناع 255.255.255.192، على سبيل المثال، يمكننا إنشاء 4 شبكات فرعية.

• عدد العناوين في كل شبكة فرعية: لكل شبكة فرعية، عدد العناوين الممكن استخدامها يعتمد على عدد البتات المتبقية في الجزء المخصص للأجهزة. باستخدام قناع 255.255.255.192، يمكن لكل شبكة فرعية أن تحتوي على 64 عنوانًا (2^6 = 64).

• العنوان الشبكي (Network Address): هو أول عنوان في الشبكة الفرعية، ولا يمكن استخدامه كعنوان لجهاز.

• عنوان البث (Broadcast Address): هو آخر عنوان في الشبكة الفرعية ويُستخدم لإرسال البيانات إلى جميع الأجهزة داخل نفس الشبكة.

• عناوين الأجهزة (Host Addresses): هي العناوين المتاحة للاستخدام من قبل الأجهزة داخل الشبكة الفرعية. يتم تحديد هذه العناوين بين العنوان الشبكي وعنوان البث.

7. مثال تطبيقي على الـ Subnetting

لنفترض أنك تعمل في شركة ولديك شبكة رئيسية 192.168.10.0/24 وترغب في تقسيمها إلى 4 شبكات فرعية. اتبع الخطوات التالية:

1. عدد البتات المطلوبة: نحن بحاجة إلى تقسيم الشبكة إلى 4 شبكات فرعية، وبالتالي نحتاج إلى 2 بتات إضافية (لأن 2^2 = 4).

2. تعديل قناع الشبكة: القناع الأصلي هو 255.255.255.0 (أو /24). بإضافة 2 بتات إضافية، يصبح القناع الجديد 255.255.255.192 (أو /26).

3. حساب عدد العناوين لكل شبكة فرعية: باستخدام القناع 255.255.255.192، لكل شبكة فرعية سيكون لدينا 64 عنوانًا (2^6 = 64).

4. تحديد الشبكات الفرعية: ستكون الشبكات الفرعية كما يلي:

   • الشبكة الأولى: 192.168.10.0/26

   • الشبكة الثانية: 192.168.10.64/26

   • الشبكة الثالثة: 192.168.10.128/26

   • الشبكة الرابعة: 192.168.10.192/26

8. أهمية الـ IP Subnetting في الشبكات الحديثة

تعتبر تقنية الـ IP Subnetting أداة أساسية في تصميم الشبكات الحديثة، حيث توفر العديد من الفوائد:

• تحسين إدارة الشبكة: يتيح الـ Subnetting للمسؤولين تقسيم الشبكة إلى أجزاء أصغر وأكثر قابلية للإدارة.

• زيادة الكفاءة: يساعد في استخدام عناوين الـ IP بشكل أفضل، مما يقلل من هدر العناوين.

• تعزيز الأمان: من خلال تقسيم الشبكة إلى شبكات فرعية، يمكن تحديد قواعد الأمان لكل شبكة فرعية، مما يقلل من المخاطر.

• تسهيل التوجيه: عندما تكون الشبكات أصغر، يصبح من السهل توجيه البيانات عبر الشبكة باستخدام بروتوكولات التوجيه المختلفة.

9. خلاصة

الـ IP Subnetting هو تقنية مهمة في الشبكات تُستخدم لتقسيم الشبكات الكبيرة إلى شبكات فرعية أصغر وأكثر كفاءة. من خلال فهما الصحيح لمفاهيم الـ Subnetting وكيفية حساب الـ Subnets، يمكن للمختصين في الشبكات إدارة الشبكات بطريقة أكثر مرونة وفعالية، مما يساعد في تحسين أداء الشبكة وتعزيز الأمان.