Livello 3 Routing

Maschera Di Rete

Subnet mask e CIDR: come funzionano, come calcolare reti/host, differenze con wildcard per ACL, con esempi e un laboratorio guidato in Packet Tracer.

La subnet mask (o maschera di rete) definisce quali bit di un indirizzo IPv4 identificano la rete e quali identificano gli host. Insieme alla notazione CIDR (Classless Inter-Domain Routing, es. /24) consente di suddividere uno spazio IP in sottoreti (subnet) ottimizzando l'impiego degli indirizzi.

Comprendere a fondo la subnet mask è fondamentale per configurare correttamente indirizzi IP, gateway, VLAN di gestione e per progettare topologie scalabili e sicure.


1) Rappresentazione: decimale puntato e CIDR

  • Decimale puntato: quattro ottetti (8 bit ciascuno), es. 255.255.255.0.
  • CIDR: numero di bit di rete a 1, es. /24 equivale a 255.255.255.0.

Mapping rapido:

CIDRSubnet maskHost utiliPer sottorete
/24255.255.255.0254256 indirizzi totali
/25255.255.255.128126128 indirizzi totali
/26255.255.255.1926264 indirizzi totali
/27255.255.255.2243032 indirizzi totali
/28255.255.255.2401416 indirizzi totali
/29255.255.255.24868 indirizzi totali
/30255.255.255.25224 indirizzi totali (link punto-punto)

2) Bit di rete e bit di host

La mask è una stringa di 32 bit: i bit a 1 indicano la parte di rete, quelli a 0 la parte di host. Esempio: /26

Esempio: 192.168.1.130/26

Ottetto 1 Ottetto 2 Ottetto 3 Ottetto 4
1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0
Bit di rete (26) Bit di host (6)

I bit blu rappresentano la parte di rete, mentre i bit arancioni la parte di host.

Rete: 192.168.1.128
Broadcast: 192.168.1.191
Host utili: da 192.168.1.129 a 192.168.1.190


3) Formule veloci

  • Bit host h = 32 - prefisso.
  • Indirizzi totali per subnet: 2^h; host utilizzabili: 2^h - 2 (rete e broadcast non assegnabili agli host).
  • Granularità (passo) dell'ultimo ottetto per /25…/30: 256 - valore_ottetto_mask. Esempio /26: 256 - 192 = 64 → le subnet iniziano a 0, 64, 128, 192.

4) Reti classful vs classless

Storicamente gli indirizzi erano divisi in classi (A/B/C). Oggi si usa il modello classless con CIDR e VLSM.

  • VLSM (Variable Length Subnet Mask): sottoreti con maschere diverse all'interno della stessa rete di partenza per ridurre sprechi.

5) Wildcard mask (ACL)

Le wildcard mask (usate nelle ACL Cisco) sono il complemento della subnet mask: 1 dove non si controlla, 0 dove si deve coincidere.

Subnet mask 255.255.255.0  → Wildcard 0.0.0.255
Subnet mask 255.255.255.224 → Wildcard 0.0.0.31
Esempio ACL: access-list 10 permit 192.168.10.0 0.0.0.255

6) Procedura di subnetting (metodo consigliato)

  1. Rete di partenza (es. 192.168.10.0/24).
  2. Elenco esigenze (numero di host per sottorete).
  3. Ordina le richieste dalla più grande alla più piccola (VLSM).
  4. Calcola il prefisso minimo tale che 2^h - 2 ≥ host_richiesti.
  5. Assegna il primo blocco disponibile (attenzione al passo).
  6. Ripeti finché tutte le esigenze sono coperte.
  7. Verifica: rete, primo host, ultimo host, broadcast.

7) Esempi rapidi

A) /27 su 192.168.1.0/24

/27 → h=5 → 2^5=32 indirizzi → 30 host utili, passo 32: 0,32,64,96,128,160,192,224.

Rete 192.168.1.64/27 → host 65..94 → broadcast 95

B) /30 per link punto-punto

/30 → h=2 → 4 indirizzi totali → 2 host utili. Esempio: 10.0.0.0/30 → host 10.0.0.1 e 10.0.0.2 (rete .0, broadcast .3).

C) VLSM su 192.168.50.0/24

Richieste: LAN1 60 host, LAN2 25 host, LAN3 10 host.

LAN1: servono 60 → /26 (62 host)  → 192.168.50.0/26      [0..63], host 1..62, bcast 63
LAN2: servono 25 → /27 (30 host)  → 192.168.50.64/27     [64..95], host 65..94, bcast 95
LAN3: servono 10 → /28 (14 host)  → 192.168.50.96/28     [96..111], host 97..110, bcast 111
Spazio residuo: 192.168.50.112/28 … 192.168.50.240/28

8) Errori comuni

  • Usare /24 ovunque sprecando indirizzi: preferire VLSM.
  • Dimenticare che rete e broadcast non sono assegnabili agli host.
  • Confondere subnet mask e wildcard mask nelle ACL.
  • Impostare IP su VLAN sbagliata o interfaccia non no shutdown.


LABORATORIO

Subnetting e Configurazione IP su Switch/Router

Obiettivo: progettare sottoreti con VLSM e assegnare IP a VLAN e interfacce, verificando con ping e comandi di diagnostica.


1 Scenario

Rete di partenza: 192.168.10.0/24. Requisiti:

  • VLAN 10 (Amministrazione): 60 host
  • VLAN 20 (Didattica): 25 host
  • VLAN 30 (Laboratorio): 10 host
  • Link punto-punto verso router: 2 host
1.a Progetta le sottoreti (VLSM)
Ordina richieste: 60, 25, 10, 2
60 → /26 (62) → 192.168.10.0/26 (0..63) Host 1..62 Bcast 63
25 → /27 (30) → 192.168.10.64/27 (64..95) Host 65..94 Bcast 95
10 → /28 (14) → 192.168.10.96/28 (96..111) Host 97..110 Bcast 111
2 → /30 (2) → 192.168.10.112/30 (112..115) Host 113..114 Bcast 115
1.b Assegna gli indirizzi
  • VLAN 10 SVI (switch): 192.168.10.1/26 | PC admin es. 192.168.10.10/26 GW 192.168.10.1
  • VLAN 20 SVI: 192.168.10.65/27 | PC didattica es. 192.168.10.70/27 GW 192.168.10.65
  • VLAN 30 SVI: 192.168.10.97/28 | PC lab es. 192.168.10.100/28 GW 192.168.10.97
  • Link P2P Router–Switch L3: 192.168.10.113/30 (Router) – 192.168.10.114/30 (Switch L3)

2 Configurazione su Switch Layer-2 con Router-on-a-Stick (alternativa: Switch L3)

Opzione A – Router-on-a-Stick (router con sub-interface 802.1Q):

! Switch L2
Switch(config)# vlan 10
Switch(config-vlan)# name AMMINISTRAZIONE
Switch(config)# vlan 20
Switch(config-vlan)# name DIDATTICA
Switch(config)# vlan 30
Switch(config-vlan)# name LAB

! SVI per gestione (facoltativo su L2, obbligatorio per Telnet/SSH locale)
Switch(config)# interface vlan 10
Switch(config-if)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.192
Switch(config-if)# no shutdown

! Trunk verso il router
Switch(config)# interface fa0/1
Switch(config-if)# switchport mode trunk

! Access per le porte utenti
Switch(config)# interface range fa0/2-10
Switch(config-if)# switchport mode access
Switch(config-if)# switchport access vlan 10

! Router
Router(config)# interface g0/0.10
Router(config-subif)# encapsulation dot1Q 10
Router(config-subif)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.192
Router(config)# interface g0/0.20
Router(config-subif)# encapsulation dot1Q 20
Router(config-subif)# ip address 192.168.10.65 255.255.255.224
Router(config)# interface g0/0.30
Router(config-subif)# encapsulation dot1Q 30
Router(config-subif)# ip address 192.168.10.97 255.255.255.240

Opzione B – Switch Layer-3 (SVI + routing inter-VLAN):

Switch(config)# ip routing
Switch(config)# interface vlan 10
Switch(config-if)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.192
Switch(config)# interface vlan 20
Switch(config-if)# ip address 192.168.10.65 255.255.255.224
Switch(config)# interface vlan 30
Switch(config-if)# ip address 192.168.10.97 255.255.255.240

3 Verifica

Switch# show ip interface brief
Switch# show vlan brief
Switch# show running-config | include interface vlan|ip address
Router# show ip interface brief
PC> ipconfig /all (in PT: Desktop → IP Configuration)
PC> ping 192.168.10.65 (PC in VLAN10 → SVI VLAN20)
PC> ping 192.168.10.97 (PC in VLAN10 → SVI VLAN30)

4 Esercizi di Subnetting (con soluzioni)

  1. E1 – Da 172.16.0.0/16 ricava una sottorete per 500 host.
    Soluzione: servono 500 → 2^9=512/23 (h=9). Prima subnet: 172.16.0.0/23, host 172.16.0.1–172.16.1.254, bcast 172.16.1.255.
  2. E2 – Quante sottoreti /27 ci stanno in un /24?
    Soluzione: differenza prefissi: 27−24=3 bit presi per subnet → 2^3 = 8 sottoreti /27.
  3. E3 – Rete 192.168.5.0/26: primo/ultimo host e broadcast della terza sottorete.
    Soluzione: passo 64 → subnet: .0, .64, .128, .192 → terza: 192.168.5.128/26 → host 129–190, bcast 191.
  4. E4 – Wildcard ACL per permettere solo 10.10.4.0/22.
    Soluzione: /22 = 255.255.252.0 → wildcard 0.0.3.255access-list 10 permit 10.10.4.0 0.0.3.255.

5 Check-list pratica

  • Calcolo VLSM corretto (prefissi, intervalli, broadcast).
  • Subnet mask coerenti su tutti i device.
  • SVI attive (no shutdown) e VLAN assegnate alle porte.
  • Gateway predefinito corretto sui PC.
  • Trunk/tag 802.1Q configurati correttamente, se presenti.