Традиционная схема разделения IP-адреса на номер сети и номер узла основана на понятии класса, который определяется значениями нескольких первых битов адреса. Именно потому, что первый байт адреса 129.54.65.3 попадает в диапазон 128 -191, мы можем сказать, что этот адрес относится к классу В, а значит, номером сети являются первые два октета, дополненные двумя нулевыми байтами - 129.54.0.0, а номером узла - 0.0.65.3.
Альтернативой этой традиционной схемы является использование иного признака, с помощью которой можно более гибко устанавливать границу между номером сети и номером узла. Таким признаком является маска - 32-разрядное число, которое используется в паре с IP-адресом. Двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети [1, 3, 4, 14]. Поскольку номер сети является цельной частью адреса, единицы в маске должны представлять собой непрерывную последовательность.
Для стандартных классов IP-адресов маски имеют следующие значения:
Класс А - 11111111. 00000000. 00000000. 00000000 (255.0.0.0)
Класс В - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0)
Класс С - 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0).
Довольно часто встречается обозначение маски в виде числа записанного после слешу, например, 129.54.65.3/16. Данная запись означает, что маска для адреса 129.54.65.3 содержит 16 единиц, то есть под номер сети отведено 16 двоичных разрядов (2 первых байта).
В основу механизма масок положен принцип получения номера сети путем последовательного перемножения адреса узла и маски. Например, для IP-адреса 180.34.23.134 с маской 255.255.0.0 имеем
10110100.00100010.00010111.10000110
11111111.11111111.00000000.00000000
00001010.00100010.00000000.00000000 = 180.34.0.0
Сопровождая каждый IP-адрес маской, можно отказаться от понятий классов адресов и сделать более гибкой систему адресации. Например, если адрес 129.54.170.164 ассоциировать с маской 255.255.255.0 - номером сети (а точнее подсети) будет 129.54.170.0 (а не 129.54.0.0, как это определено системой классов), если с маской 255.255.248.0 - это 129.54 .168.0, а если с маской 255.255.255.224 - это 129.54.170.160.
Вообще, для выделения подсети, часть битов отвечает за на-мерацию узла должна быть определена как сетевая. Такой механизм часто называют заимствования (арендой) битов. Процесс деления всегда начинается с крайнего левого бита узла, положение которого зависит от класса IP-адреса [1, 3, 4, 11].
Отметим также, что создание подсетей помимо повышения управляемости, позволяет сетевым администраторам ограничивать широковещательные рассылки и реализовать механизм безопасности низкого уровня в локальной сети.
Как известно, широковещательные пакеты рассылаются всем узлам сети или подсети. Когда широковещательный трафик начинает тратить значительную часть доступной полосы пропускания, сетевой администратор может принять решение об уменьшении размеров широковещательного домена [1, 4].
Безопасность при использовании подсетей в ЛКМ реализуется благодаря тому, что доступ в другие подсети организуется через маршрутизаторы, которые могут быть настроены так, чтобы разрешить или запретить доступ к подсетей на основе различных критериев. Кроме того, внешний мир "видит" локальную сеть как единую сеть, ничего не зная о ее внутреннем строении. Помимо повышения уровня безопасности такой подход также позволяет уменьшить ТМ и эффективно их использовать. Получив локальный адрес узла 192.168.10.14, внешний мир за пределами ЛКМ использует только объявленную основную сетевой адрес 192.168.10.0, поскольку локальный адрес 192.168.10.14 действительна только в ее пределах.
Некоторые организации обнаружили также, что использование механизма выделения подсетей может принести дополнительные доходы за счет продажи или передачи в аренду адреса, ранее не использовались [1, 4].
Выбор необходимого количества битов для создания подсети зависит от нужной максимальной числа ее узлов. Для определения маски подсети на основе количества доступных подсетей и узлов можно использовать следующие выражения: 2n - количество используемых подсетей, где n - количество заемных с узловой части битов; 2m - 2 - количество доступных узлов, где m - количество битов узловой части, остались (количество битов узловой части v = n + m).
Например, при заимствовании трех битов с узловой части сети класса для адресации узлов будут использоваться 5 битов, поэтому количество узлов в каждой подсети равно 25 - 2 = 30, а максимальное количество подсетей составит 2 (v-5) = 3 (здесь v = 8).
Механизм масок широко используется в IP-маршрутизации, причем маски могут использоваться в различных целях. С их помощью администратор может структурировать свою сеть, не требуя от поставщика услуг дополнительных номеров сетей. На основе этого механизма поставщики услуг могут объединить адресные пространства нескольких сетей путем введения так называемых "приставок" с целью уменьшения объема таблиц маршрутизации и повышения за счет этого производительности работы маршрутизаторов.