Адресация в Интернете. Адресация. Понятие ipадреса является одним из базовых при изучении сетей
 Скачать 129.58 Kb.
|
1 2 Адресация Понятие IP-адреса является одним из базовых при изучении сетей. Введение IP-адреса позволило создать независимую от других технологий передачи данных систему адресации, где каждому устройству присваивается номер из четырех байт, позволяющий идентифицировать его в сети. С таким подходом возможно присвоить около 4,22 миллиардов уникальных IP-адресов. На первый взгляд это кажется большим числом, однако уже сегодня ресурс практически исчерпан. Параллельно с этим создавались технологии, позволяющие сэкономить пространство IPv4 адресов, важнейшей из которых является NAT. Но все-таки самым эффективным решением проблемы считается переход на расширенную версию IPv6. IPv6 поддерживает 128 бит. Я не буду писать точное количество IP-адресов, лучше скажу, что если каждому атому на Земле присвоить свой IP, то ресурса IPv6 хватит еще на сотню таких же планет. Вообщем IP-адресов хватит всем. Разберем, какие вообще существуют адреса в компьютерных сетях. В TCP/IP все хосты распознаются с помощью трех типов адресов: MAC-адрес – тип адреса, который используется средствами Ethernet для доставки данных в пределах одной подсети. Адрес имеет формат 6 байт, назначается производителем оборудования и является уникальным. Например: 00-11-20-7A-3F-3E IP-адрес – тип адреса, на основании которого передаются пакеты между сетями. Адрес имеет формат 4 байта. Пример адреса: 192.168.0.1 Доменное имя – тип адреса, который использует символьное написание для обеспечения удобства чтения. Например: netclo.ru Самое важное в данный момент понимать разницу между MAC и IP-адресом. MAC-адрес присваивается непосредственно сетевому адаптеру. Если у компа несколько сетевых карт, то и MAC-адресов у него будет не один. IP-адрес обрабатывается на уровне операционной системы. Операционная система связывает каждый сетевой адаптер с некоторым IP-адресом, который может быть задан как вручную (администратором), так и динамически (с помощью DHCP-сервера). При передаче пакета по сети, IP-адрес на всем протяжении пути не меняется, а вот MAC-адрес меняется. Поясним это на картинке.  Вот компьютер PC0 передает пакет к серверу. При этом на пути к серверу находится два маршрутизатора. При передаче пакета PC0 закладывает в пакет следующую информацию: IP-адрес отправителя: 192.168.1.0 (PC0), IP-адрес получателя: 192.168.3.50 (Server0), MAC-адрес отправителя: AAA (PC0), MAC-адрес получателя: BBB (R1). Как видим, IP и MAC-адреса отправителя отличаются. В качестве MAC-адреса указывается следующий на пути маршрутизатор. Далее MAC-адрес будет каждый раз подменяться. При передаче пакета с R1 MAC-адрес отправителя: CCC, MAC-адрес получателя: EEE. При этом важно что, на протяжении всего пути IP-адреса как отправителя, так и получателя меняться не будут. Отметим несколько важных аспектов, касающихся IP-адреса: IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение Маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей, поэтому каждый порт маршрутизатора имеет собственный IP-адрес Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей, в этом случае компьютер должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Структура IPv4-адреса IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла в сети. Сети делятся на фрагменты для того, чтобы трафик был равномерно распределен в пределах одной подсети. IPv4 адрес содержит 4 байта. Каждый байт разделен от другого через точку.  Для разделения всей сети на подсети используют маску. Маска накладывается на основной адрес и определяет какая часть относится к адресу сети, а какая к адресу узла в этой сети.  Как видно из таблицы выше, маска имеет такой же формат как и Ip-адрес. В двоичной форме она представляет из себя совокупность подряд идущих единиц и нулей. Префикс показывает число подряд идущих единиц. Количество адресов для данной маски можно посчитать по формуле:  Где p – префикс Чтобы получить адрес сети, зная маску и IP-адрес, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции. IP-адрес: 11000000.10101000.00000101.00000101 (192.168.5.5) Маска сети: 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0) Адрес сети: 11000000.10101000.00000101.00000000 (192.168.5.0) Поразрядно умножаем каждый бит IP-адреса на соответствующий бит маски. В итоге получаем адрес сети. Протокол – это набор правил, описывающих метод передачи информации по сети. Понятие протокола является исключительно важным для компьютерных сетей. Это связано с тем, что сеть может объединять компьютеры разных типов, работающие под управлением разных операционных систем. Чтобы эти компьютеры могли обмениваться друг с другом информацией, они должны «разговаривать на одном языке», то есть использовать одни и те же протоколы - правила передачи информации по сети. Стек протоколов TCP/IP является протокольной основой Интернет. Ключевым моментом при этом является IP-адресация. IP-адрес – это уникальный числовой адрес, однозначно идентифицирующий узел, группу узлов или сеть. IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел (так называемых «октетов»), разделенных точками, каждое из которых может принимать значения в диапазоне от 0 до 255, например: 128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса, 10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса. Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса: Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей). В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216, но не превышать 224. Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28 - 216. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта. Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов. Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес. Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений. В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.
В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов: если IР-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет;
если в поле номера сети стоят 0, то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет;
если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast);
если в поле адреса назначения стоят сплошные 1, то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast);
адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback. Уже упоминавшаяся форма группового IP-адреса - multicast - означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Такие сообщения в отличие от широковещательных называются мультивещательными. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом. 1 2 |