Lecture 6 - Subnetting

مقدمة: ما هو الـ Subnetting؟

الـ Subnetting ببساطة هو تقسيم الشبكة الكبيرة لشبكات أصغر اسمها Subnets.
ليه بنعمل كده؟ لأن عدد عناوين IPv4 محدود جداً، فمحتاجين نستخدمها بكفاءة أعلى وبدون هدر.
مثال من المحاضرة: شركة عندها الشبكة 37.1.1.0/24 اللي فيها 256 عنوان. بدل ما نديها كلها لأوفيس واحد، بنقسمها على الأربع أوفيسات (كل أوفيس فيه 50 يوزر).

1. IPv4 Address Classes (Classful Addressing)

دي معلومة أساسية لازم تحفظها عن تقسيم الشبكات القديم:

Class	First Octet (Binary)	Range	Default Prefix
A	`0xxxxxxx`	0 – 127	/8
B	`10xxxxxx`	128 – 191	/16
C	`110xxxxx`	192 – 223	/24
D	`1110xxxx`	224 – 239	Multicast
E	`1111xxxx`	240 – 255	Reserved

المشكلة في النظام ده؟ منظمة IANA كانت بتدي الشركات Class بالكامل حسب حجمها (Class A و B للشركات الكبيرة، C للصغيرة). وده أدى لـ هدر كبير جداً في العناوين!

مثال واضح للهدر:

لو عندك شبكة 203.0.113.0/24 وفيها Router بس (محتاج عنوانين لـ R1 و R2)، بيتهدر منك 252 عنوان!

2. CIDR (الحل للمشكلة)

في 1993، منظمة IETF قدمت CIDR (Classless Inter-Domain Routing) وألغت قيود الـ Classes الثابتة.

قبل CIDR: شبكة Class C لازم تكون /24 بالظبط.
بعد CIDR: تقدر تستخدم /25، /26، /27، /28 ... إلخ (استخدام العناوين على قد الاحتياج).

3. حساب عدد العناوين (القواعد الذهبية)

عشان تحسب عدد الـ Subnets وعدد الأجهزة (Hosts):

القوانين الأساسية

عدد الـ Subnets = $2^{x}$ (حيث $x$ = عدد الـ borrowed bits المُستعارة).
إجمالي العناوين = $2^{n}$ (حيث $n$ = عدد الـ host bits).
العناوين القابلة للاستخدام (Usable Hosts) = $2^{n} - 2$ .

ليه بنطرح 2؟ لأن فيه عنوانين محجوزين في كل Subnet ومش بيستخدموا للأجهزة:

Network Address (عنوان الشبكة).
Broadcast Address (عنوان البث).

جدول Class C المهم (/24):

Prefix	Subnet Mask	Host Bits	Usable Hosts
/25	255.255.255.128	7	126
/26	255.255.255.192	6	62
/27	255.255.255.224	5	30
/28	255.255.255.240	4	14
/29	255.255.255.248	3	6
/30	255.255.255.252	2	2

4. تقنية الـ Block Size والحل السريع

دي أسرع طريقة تحل بيها أي مسألة Subnetting من غير ما تتلخبط.

أ. إيجاد الـ Block Size

بنجيب الـ Subnet Mask ونطرح الأوكتيت (Octet) اللي فيه التغيير من 256.
- مثال: Subnet Mask 255.255.254.0 (التغيير في الـ Octet الثالث).
- اBlock Size = $256 - 254 = 2$ (يعني كل شبكة بتزيد بمقدار 2 في الأوكتيت ده).

ب. كيفية إيجاد أي Subnet رقم X مباشرة

بدل ما تقعد تحسب من الأول وتزود واحدة بواحدة، استخدم المعادلة دي:

عنوان بداية الـ Subnet = (رقم الـ Subnet المطلوب - 1) × Block Size

أمثلة تطبيقية سريعة

لو الـ Block Size = 2:

عايزين Subnet رقم 100:
$2 \times (100 - 1) = 99 \times 2 = 198$
(إذن الشبكة هتبدأ من 172.16.198.0/23).
عايزين Subnet رقم 29:
$2 \times (29 - 1) = 28 \times 2 = 56$
(إذن الشبكة هتبدأ من 172.16.56.0/23).

5. تقسيم الشبكة عملياً (Class C)

مثال 1: تقسيم `192.168.1.0/24` لـ 4 Subnets (كل واحدة 45 جهاز)

كم host bits نحتاج؟ محتاجين 45 + 2 = 47. أقرب $2^{n}$ أكبر من 47 هي $2^{6} = 64$ .
إذن نحتاج 6 Host bits.
الـ Prefix الجديد: بما إن الـ host bits = 6، إذن $32 - 6 = 26$ . الـ Prefix هيكون /26.
حساب الـ Subnets: (بما إن /26 بتدي بلوك سايز = 64):

Subnet	Network Address	Usable Range	Broadcast Address
1	`192.168.1.0/26`	`.1` ➡️ `.62`	`192.168.1.63`
2	`192.168.1.64/26`	`.65` ➡️ `.126`	`192.168.1.127`
3	`192.168.1.128/26`	`.129` ➡️ `.190`	`192.168.1.191`
4	`192.168.1.192/26`	`.193` ➡️ `.254`	`192.168.1.255`

💡 Trick: كل Subnet بيبدأ من بعد الـ Broadcast Address بتاع الـ Subnet اللي قبله!

مثال 2: تقسيم `192.168.255.0/24` لـ 5 Subnets

عشان نعمل 5 subnets، لو استلفنا 2 bits هيدينا 4 subnets (مش كفاية).
هنستعير 3 bits ➡️ تدينا 8 Subnets (وده كافي جداً).
الـ Prefix هيكون /27 (وكل subnet هيشيل 30 usable host).
العناوين هتبدأ كالتالي: .0, .32, .64, .96, .128 إلخ.

6. تحديد الـ Host ده تبع أنهي Subnet؟

سؤال: الجهاز 192.168.5.57/27 موجود في أي شبكة؟

الطريقة (باستخدام الـ Binary):

الـ /27 معناها أول 27 bit هم الـ Network، وآخر 5 bits هم الـ Host.
حوّل الرقم الأخير 57 لـ Binary ➡️ 00111001
صفّر آخر 5 bits (الخاصين بالـ Host) ➡️ 00100000 اللي هي بتساوي 32 بالديسيمال.
يبقي الجهاز ده في شبكة 192.168.5.32/27

7. Class B Subnetting

في Class B الـ default prefix هو /16، يعني عندنا 16 Host bits.

مثال: 172.16.0.0/16 ⬅️ عايزين نقسمها لـ 80 Subnet

أقرب $2^{x}$ أكبر من 80 هي 128 (يعني هنستلف 7 bits).
الـ Prefix الجديد هيكون $16 + 7 = 23$ . يبقي نستخدم /23 .

جدول Class B السريع:

Prefix	Subnets	Hosts/Subnet
/17	2	32,766
/18	4	16,382
/19	8	8,190
/20	16	4,094
/21	32	2,044
/22	64	1,022
/23	128	510
/24	256	254

8. Class A Subnetting

نفس المبدأ بالظبط، بس بنبدأ من /8.

مثال: PC1 عنوانه 10.217.182.223/11

Network Address: 10.192.0.0/11
Broadcast Address: 10.223.255.255/11
First Usable: 10.192.0.1/11
Last Usable: 10.223.255.254/11
عدد الـ Hosts: $2^{21} - 2 = 2, 097, 150$

9. ملخص الامتحان

ا $2^{n} - 2$ = عدد الـ Usable Hosts (حيث $n$ = عدد الـ Host bits).
ا $2^{x}$ = عدد الـ Subnets (حيث $x$ = عدد الـ Borrowed bits).
لتحديد الـ Subnet ID: صفّر كل الـ Host bits.
لتحديد الـ Broadcast: فعّل كل الـ Host bits (خليهم كلهم 1).
كل Subnet جديد بيبدأ من: الـ Broadcast السابق + 1.
الـ Block Size = $256 - S u b n e t M a s k$ (للأوكتيت المتغير).
إيجاد بداية أي Subnet رقم X = $(X - 1) \times B l o c k S i z e$ .