เรื่องของ Subnet

จากที่ได้กล่าวมา  อาจมีข้อสงสัยว่า หลักเกณฑ์ในการกำหนดจัดสรรหมายเลขไอพีแอดเดรสของ InterNIC น่าจะก่อให้เกิดความสิ้นเปลือง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการจัดสรรหมายเลขไอพีแอดเดรสคลาส C ซึ่งมีการใช้งานกันทั่วไป ตัวอย่างเช่น นาย ก. เป็นผู้ดูแลระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ของบริษัทแห่งหนึ่ง ต้องการสร้างเครือข่ายอินทราเน็ตและเชื่อมต่อเข้ากับอินเตอร์เน็ต จำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์ภายในเครือข่ายของบริษัทมีอยู่ทั้งสิ้น 40 เครื่อง นาย ก. ได้รับการอนุญาตจาก InterNIC ให้ใช้แอดเดรสในกลุ่ม203.150.1.000 ซึ่งเป็นไอพีแอดเดรสในคลาส C คำถามคือแอดเดรสจำนวน 254-40 = 214 แอดเดรสที่เหลือจากการใช้งานจะต้องกลายเป็นแอดเดรสสูญเหล่าหรือไม่

อีกตัวอย่างหนึ่ง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการจัดเครือข่ายคอมพิวเตอร์ภายในองค์กรออกเป็นเซ็กเมนต์ โดยใช้อุปกรณ์บริดจ์ สวิทช์ หรือเราเตอร์ องค์กรแห่งหนึ่งมีเครื่องคอมพิวเตอร์อยู่ทั้งสิ้น 180 เครื่อง เชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายอินทราเน็ต มีการแบ่งกลุ่มการเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ออกเป็นเซ็กเมนต์ทั้งสิ้น 6 เซ็กเมนต์ ๆ ละ 30 เครื่อง ผู้ดูแลระบบคอมพิวเตอร์ขององค์กรแห่งนี้ จะคิดว่าจะต้องขอเลขหมายไอพีแอดเดรสในคลาส C จำนวน 6 ชุด เพื่อจัดสรรแอดเดรสให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ในแต่ละเซ็กเมนต์หรือไม่ การทำเช่นนั้นจะก่อให้เกิดความสิ้นเปลืองไอพีแอดเดรสเป็นจำนวนมาก พิจารณาเพียงหนึ่งเซ็กเมนต์จะเห็นว่าต้องทิ้งเลขหมายไอพีแอดเดรสไปถึงเซ็กเมนต์ละ 254-30 = 214 แอดเดรส ซึ่งไม่สามารถจัดสรรให้กับองค์กรอื่นใดได้ ทั้งนี้พึงควรตระหนักว่าหมายเลขไอพีแอดเดรสแม้จะมีอยู่เป็นจำนวนมหาศาล แต่ก็มีแนวโน้มว่าจะไม่เพียงพอต่อความต้องการใช้งาน เนื่องจากจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายอินเตอร์เน็ตทวีจำนวนมากขึ้นเป็นทวีคูณตลอดเวลา

แนวทางในการบริหารเลขหมายไอพีแอดเดรสในทางปฏิบัติ มิได้เกี่ยวข้องเฉพาะกับการกำหนดจัดสรรไอพีแอดเดรสตามที่ได้กล่าวถึงไว้ข้างต้นเท่านั้น แท้จริงแล้วทุกครั้งที่ต้องทำการกำหนดไอพีแอดเดรสให้กับเครือข่ายภายในองค์กร จำเป็นต้องทำความเข้าใจกับเรื่อง Subnet (ซับเน็ท) ซึ่งมาคู่กับเลขหมายไอพีแอดเดรสตลอดเวลา การกำหนดค่าไอพีแอดเดรสควบคู่กับ Subnet จะทำให้ผู้ดูแลเครือข่ายสามารถจัดสรรจำนวนไอพีแอดเดรสที่เหมาะสมให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ในแต่ละเซ็กเมนต์ โดยถือเป็นการขยายขีดความสามารถของมาตรฐานการแบ่งคลาสของ InterNIC ให้เหมาะสมกับการใช้งานในทางปฏิบัติ

เพื่อเป็นการสร้างความเข้าใจของการจัดการไอพีแอดเดรสร่วมกับ Subnet ขอให้ลองพิจารณาถึงการจัดสรรไอพีแอดเดรสในกลุ่มคลาส C ซึ่งข้อมูลภายใน 3 ออกเต็ดแรก ใช้แทนแอดเดรสของเครือข่าย และออกเต็ดสุดท้ายใช้แทนแอดเดรสของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อภายในเครือข่ายนั้น เมื่อทดลองเขียนแทนค่าข้อมูลในแต่ละออกเต็ดด้วยตัวเลขฐาน 2โดยกำหนดให้ข้อมูลใน 3 ออกเต็ดแรกมีค่าเป็น "1" ทั้งหมดเพื่อใช้แทนเครือข่าย และกำหนดค่า "0" ให้กับทุกบิตในออกเต็ดสุดท้ายเพื่อแทนเครื่องคอมพิวเตอร์หรือโฮสภายในเครือข่าย ข้อมูลดังกล่าวมีชื่อเรียก Subnet Mask

สิ่งที่ปรากฏข้างต้นก็คือค่าพื้นฐาน Subnet Mask ของกลุ่มไอพีแอดเดรสในคลาส C ซึ่งแทนค่าเป็นเลขฐานสิบได้ 255.255.255.0 สำหรับค่าพื้นฐาน Subnet ในคลาส A จะมีค่าเป็น 255.0.0.0 และคลาส B เป็น 255.255.0.0

ดังที่ทราบกันแล้วว่าในแต่ละเครือข่ายตามข้อกำหนดไอพีแอดเดรสคลาส C จะรองรับจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์มากถึง 254 เครื่อง เทคนิคที่จะใช้ในการแบ่งย่อยจำนวนเครือข่ายจากกลุ่มไอพีแอดเดรสคลาส C ที่ผู้ดูแลระบบได้รับสิทธิในการใช้งาน สามารถทำได้โดยการกำหนดค่าเฉพาะเจาะจงตามความเป็นจริงของเครือข่ายอินทราเน็ตภายในองค์กร โดยเปรียบเสมือนกับการเพิ่มจำนวนบิตข้อมูลที่ใช้ในการแยกแยะเครือข่ายเพิ่มเติมจากข้อมูล 3 ออกเต็ดแรกของไอพีแอดเดรส ซึ่งผู้ดูแลระบบสามารถ "ขโมย" จำนวนบิตข้อมูลของออกเต็ดสุดท้ายเพื่อใช้กำหนดแยกแยะเครือข่ายได้ตั้งแต่ 2 บิตไปจนถึง 6 บิต

หากทดลองเปลี่ยนค่า Subnet จากค่าพื้นฐาน (ในกรณีนี้คือคลาส C) 11111111.11111111.11111111.00000000 ไปเป็น 11111111.11111111.11111111.11110000 ซึ่งคำนวณค่า Subnet Mask ใหม่เป็นเลขฐานสิบได้เท่ากับ 255.255.255.240 ซึ่งเมื่อใช้หลักการคำนวณจำนวน Subnet หรือเครือข่ายที่ย่อยลงมาจากคลาส C ที่สามารถมีได้จะมีค่าเท่ากับ 24-2=14เครือข่ายย่อย โดยค่าไอพีแอดเดรสที่มีการกำหนดใช้งานภายในเครือข่ายสำหรับ 4 บิตแรกในออกเต็ดสุดท้ายซึ่งมีค่าได้ตั้งแต่ "0001" จนถึง "1110" ในฐานสิบจะถูกใช้ในการแบ่งแยกเครือข่ายคลาส C ที่ได้รับการจัดสรรมาจาก InterNIC ออกเป็นเครือข่ายย่อย ๆ 14 เครือข่าย สำหรับข้อมูล 4 บิตที่เหลือของออกเต็ดสุดท้ายนั้นจึงจะใช้สำหรับกำหนดเป็นแอดเดรสให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ภายในเครือข่ายย่อย หรือ Subnet แต่ละเครือข่าย

กล่าวโดยสรุปเพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ชัดเจนขึ้น หมายเลขแอดเดรสที่ต้องเกี่ยวข้องกับการจัดสรรให้กับเครือข่ายคอมพิวเตอร์นั้น ประกอบไปด้วยไอพีแอดเดรสซึ่งได้รับการกำหนดจาก InterNIC โดยทั่วไปมักเป็นแอดเดรสคลาส C ที่มีอยู่ทั้งสิ้น 2,097,152 ชุด แต่ละชุดถูกกำหนดให้แต่ละองค์กรหรือบริษัท โดยในแอดเดรสคลาส C แต่ละชุดสามารถนำไปใช้กำหนดให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ภายในองค์กรได้ 254 เครื่อง สำหรับข้อมูล Subnet Mask ซึ่งมีรูปแบบเป็นข้อมูล 32 บิตเช่นเดียวกับไอพีแอดเดรสจะเป็นข้อมูลอีกชนิดหนึ่งที่ต้องใช้กำกับให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ภายในเครือข่ายขององค์กรด้วย ข้อมูลภายใน Subnet Mask ในกรณีของการใช้ไอพีแอดเดรสคลาส C นั้นจะอยู่ในรูปแบบเลขฐานสองเป็น11111111.11111111.11111111.XXXXXXXX โดยผู้ดูแลระบบมีสิทธิในการแบ่งกลุ่มเครือข่ายย่อย ๆ ออกได้ตามสภาพการใช้งานภายในองค์กร การกำหนดค่า "1" ให้กับบิต X ใด ๆ จะหมายความว่าให้บิตดังกล่าวเป็นส่วนขยายของแอดเดรสเครือข่าย ในทำนองกลับกันการกำหนดค่า "0" ให้กับบิตใด ๆ ก็จะเป็นการแจ้งให้เครื่องคอมพิวเตอร์และเครือข่ายภายในองค์กรทราบว่าบิตนั้น ๆ ถูกใช้ในการกำหนดค่าแอดเดรสให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องภายในเครือข่ายย่อยนั้น ๆ

ตารางที่ 4 สรุปการจัดสรร Subnet Mask ในกรณีของไอพีแอดเดรสคลาส C

กติกาในการกำหนดค่า Subnet Mask สำหรับการใช้งานร่วมกับเครือข่ายคลาส C มีสรุปอยู่ในตารางที่ 4 โดยผู้ดูแลระบบจะต้องพิจารณาให้ถ่องแท้ก่อนว่าจะมีการแบ่งเซ็กเมนต์กลุ่มเครื่องคอมพิวเตอร์ภายในเครือข่ายขององค์กรออกเป็นกี่กลุ่ม และกลุ่มที่มีจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์เชื่อมต่ออยู่มากที่สุดนั้นมีอยู่กี่เครื่อง ตารางที่ 4 เป็นการสรุปแนวทางในการกำหนดค่า Subnet Mask ให้กับเครือข่ายคลาส C สำหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มีการแบ่งกลุ่มเครื่องคอมพิวเตอร์ออกเป็น 4 เซ็กเมนต์โดยแยกออกจากกันผ่านการเชื่อมต่อเราเตอร์ แต่ละเซ็กเมนต์มีจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์เชื่อมต่ออยู่ไม่เกิน 25 เครื่อง จากตารางที่ 4 จะพบว่าสามารถกำหนดค่า Subnet Mask ให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องในแต่ละเซ็กเมนต์ได้ โดยกำหนดค่า "1" ให้กับ 3 บิตของออกเต็ดสุดท้ายของ Subnet Mask ก็น่าจะเพียงพอ เนื่องจากการกำหนด Subnet Mask ให้มีค่าดังกล่าวจะช่วยให้ผู้ดูแลเครือข่ายสามารถแบ่งไอพีแอดเดรสของเครือข่ายทั้งหมดออกได้สูงสุด 6 เครือข่ายย่อย แต่ละกลุ่มสามารถรองรับเครื่องคอมพิวเตอร์ได้ไม่เกิน 30 เครื่อง โดยข้อมูลไอพีแอดเดรสที่ใช้แทนแอดเดรสของเครื่องคอมพิวเตอร์จะเหลืออยู่เพียง 5 บิตสุดท้ายในออกเต็ดที่ 4

รูปที่ 3 การแบ่งย่อยเครือข่ายโดยกำหนดค่า Subnet Mask เพื่อความสะดวกในการแบ่งไอพีแอดเดรสให้กับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มีได้รับการออกแบบเป็นเซ็กเมนต์ ตัวอย่างเป็นกรณีของไอพีแอดเดรสคลาส C

รูปที่ 3 เป็นการแสดงตัวอย่างการกำหนดค่า Subnet Mask ให้กับแต่ละเซ็กเมนต์ (เซ็กเมนต์ ก. จนถึงเซ็กเมนต์ ง.) โดยข้อมูลที่แสดงใต้รูปเครือข่ายคอมพิวเตอร์แต่ละเซ็กเมนต์จะเป็นค่าไอพีแอดเดรสที่สามารถกำหนดให้ได้กับเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องที่เชื่อมต่อภายในเซ็กเมนต์นั้น ๆ เช่น เซ็กเมนต์ ค. มีย่านหมายเลขไอพีแอดเดรสสำหรับกำหนดใช้งานตั้งแต่ 203.150.1.97 ถึง 203.150.1.126 ทั้งนี้ต้องไม่ลืมว่าเราไม่สามารถใช้ค่า 203.150.1.96 และ 203.150.1.127 ตามเงื่อนไขพื้นฐานที่เคยกล่าวถึงไว้ตั้งแต่ต้น (แอดเดรสที่แทนเครื่องคอมพิวเตอร์ 5 บิตในออกเต็ดสุดท้ายมีค่าเท่ากับ 00000 และ 11111 ตามลำดับ)

โดยทั่วไปผู้ดูแลระบบมักจะต้องป้อนค่าหมายเลขไอพีแอดเดรสและ Subnet Mask ให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องที่เชื่อมต่ออยู่ภายในเครือข่ายขององค์กร แนวทางในการวางแผนกำหนดค่าไอพีแอด  เดรสและ Subnet Mask ย่อมต้องขึ้นอยู่กับโทโพโลยี (Topology) หรือการวางแผนเชื่อมต่อภายในเครือข่ายเป็นสำคัญ แนวทางในการกำหนดค่าไอพีแอดเดรสและ Subnet Mask ไม่ว่าเครือข่ายโครงสร้างภายในเครือข่ายจะเป็นเช่นไร ก็ย่อมเป็นไปตามตัวอย่างที่ได้กล่าวถึงไว้ข้างต้นทั้งสิ้น ก่อนจะกล่าวถึงเทคโนโลยี DHCP ในหัวข้อต่อไป ขอทดสอบความเข้าใจในเรื่องของการจัดสรรหมายเลขไอพีแอดเดรสและ Subnet Mask ด้วยกัน โดยพิจารณาตัวอย่างในรูปที่ 5 เครื่องคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งซึ่งเชื่อมต่ออยู่กับเครือข่ายภายในองค์กรมีหมายเลขไอพีแอดเดรสเป็น 205.46.15.198 และตรวจสอบค่า Subnet Mask ที่ได้รับการกำหนดไว้ในเครื่องมีค่าเป็น 255.255.255.224 อยากทราบว่าค่าแอดเดรสของเครือข่ายและค่าแอดเดรสของเครื่องคอมพิวเตอร์ดังกล่าวในเครือข่ายย่อยที่เชื่อมต่ออยู่ด้วยนั้นมีค่าเป็นเท่าไร

รูปที่ 4 การคำนวณหาค่าแอดเดรสเครือข่ายและแอดเดรสเครื่องคอมพิวเตอร์จากค่าไอพีแอดเดรสและค่า Subnet Mask

เมื่อพิจารณาข้อมูลในตารางที่ 4 จะเห็นว่าค่า Subnet Mask 255.255.255.224 เป็นการขอยืมใช้ข้อมูล 3 บิตแรกในออกเต็ดสุดท้ายของไอพีแอดเดรสในการกำหนดแบ่งย่อยเครือข่าย เมื่อเขียนค่าของข้อมูลในออกเต็ดที่ 4 ของไอพีแอดเดรสเป็นตัวเลขฐานสองจะมีค่าเท่ากับ "11000110" ซึ่งพิจารณา 3 บิตแล้วมีค่าเท่ากับ "110" เมื่อเทียบกับค่าของ Subnet Mask ซึ่งมีค่าเป็น "11111111.11111111.11111111.11100000" ก็จะพบว่าค่าแอด   เดรสของเครือข่ายย่อยที่เครื่องคอมพิวเตอร์ดังกล่าวเชื่อมต่ออยู่นั้นมีค่าเท่ากับ"11001101.00101110.00001111.11000000" (มอง 5 บิตสุดท้ายของออกเต็ดที่ 4 มีค่าเป็น "0") หรือเขียนให้อยู่ในรูปของเลขฐานสิบได้เท่ากับ 205.46.15.192 สำหรับค่าแอดเดรสของเครื่องคอมพิวเตอร์เมื่อมีการอ้างอิงกันเองภายในเครือข่ายย่อยนั้น คำนวณหาได้จากการกำหนดค่าให้ข้อมูลในออกเต็ดที่หนึ่งถึงสาม และ 3 บิตแรกของออกเต็ดที่ 4 มีค่าเป็น 0 อ่านค่าแอดเดรสท้องถิ่นของเครื่องคอมพิวเตอร์ได้เป็น "00000000.00000000.00000000.00000110" หรือ 0.0.0.6 นั่นเอง