Адресация и маршрутизация в компьютерной сети

62 Адресация и маршрутизация в компьютерных сетях. Ip − адрес

Под понятием «Сеть» подразумевается физическая связь между компьютерами, осуществляющими пересылку пакетов, с единой системой адресации.

Адресация – процесс, при котором микропроцессор обращается к определенному сегменту памяти или внешнему устройству, используя определенные адреса. Каждый пакет, проходящий по сети содержит адрес получателя, и идет согласно определенным правилам маршрутизации.

Маршрутизация — это процесс направления пакета по лабиринту сетей, находящихся между источником и адресатом. Важнейшую задачу выбора наилучшего пути следования пакета данных решают маршрутизаторы на основе таблиц маршрутизации. В таблицы маршрутизации входит информация о номерах и масках подсетей назначения, адресах шлюзов и собственных портов маршрутизатора, а также о метриках. Для адресов, отсутствующих в таблице, применяется специальный адрес − адрес шлюза по умолчанию.

Самым распространенным «семейством» протоколов, на котором построен интернет является ТСР/IP − это ряд протоколов под общим названием TCP/IP (по названиям двух основных протоколов: TCP и IP).

Каждый компьютер в сетях ТСР/IP имеет адреса трех уровней: физический (МАС-адрес), сетевой (IP−адрес) и символьный (DNS− имя).

Для широковещательной передачи (т.е. передачи всем абонентам сети одновременно) применяется специально выделенный сетевой адрес (IP), все 48 битов которого установлены в единицу. Его принимают все абоненты сети независимо от их индивидуальных и групповых адресов.

IP−адрес представляет собой 32-разрядное двоичное число, разделенное на группы по 8 бит, называемые октетами. Обычно IP−адреса записываются в виде четырех десятичных октетов и разделяются точками. IP−адреса, в которых хотя бы один октет превышает число 255 является недействительным.

IP−адрес состоит из 2-х логических частей − номера подсети (ID подсети) и номера узла (ID хоста) в этой подсети. При передаче пакета из одной подсети в другую используется ID подсети. Когда пакет попал в подсеть назначения, ID хоста указывает на конкретный узел в рамках этой подсети. Определение того, какая часть адреса отводится под номер подсети, осуществляется двумя способами − с помощью классов и с помощью масок. В схеме классовой адресации существует пять классов, основными являются классы А, В, С. Классы существенно отличаются друг от друга по размерам и сложности. Они определяют, сколько бит в IP-адресе отводится под номер сети и сколько под номер узла.

Класс A. Сеть класса A имеет адреса, которые начинаются с числа от 1 до 127 для первого октета, а остальная часть адреса — это адрес узла. Таким образом, класс A допускает максимум 126 сетей, а в каждой из них до 16 777 214 компьютеров. Как правило, это сети огромных компаний, которых в мире немного, объединяющих большое число сетевых устройств.

Класс B. В сети класса B для описания адреса сети используется первые два октета, а остальная часть — это адреса узлов. Первый октет принимает значения от 128 до 191, что дает максимум 16 384 сети, в каждой из которых до 65 534 узла. Адреса класса B назначаются сетям большого и среднего размера.

Читайте также:  Что такое аппаратное обеспечение глобальных компьютерных сетей

Класс С. Адреса сетей класса C начинаются с числа от 192 до 223 и используют три первых октета для описания адреса сети. Последний октет обозначает адрес узла. Таким образом, класс C допускает максимум 2 097 152 сети, по 254 компьютера в каждой. Адреса этого класса назначают малым сетям.

Адреса класса D представляют собой групповые адреса и назначаются группам узлов. Это используется некоторыми сетевыми службами для так называемой многоадресной рассылки. Диапазон адресов класса E зарезервирован и в настоящее время не используется. Поле номера подсети определяется по первым битам адреса. При использовании масок номер подсети находится при помощи логического умножения маски на IP−адрес. Адресация с применением масок является более гибкой по сравнению с классами. Маска подсети для определения адреса сети независимо от класса сети. Формат записи маски подсети такой же как и формат IP-адреса, это четыре двоичных октета или четыре поля, разделяемых точкой. Любой узел в сети требует наличия маски подсети. Маска не является IP-адресом узла, она лишь описывает адресное пространство подсети, с какого адреса начинается подсеть и каким заканчивается. Если в одной физической сети будут работать компьютеры с разной маской, то они не увидят друг друга.

Использование в паре с IP-адресом маски подсети позволяют отказаться от применения классов адресов и сделать более гибкой всю систему IP-адресации. Так, например, маска 255.255.255.240 (11111111 11111111 11111111 11110000) позволяет разбить диапазон в 254 IP-адреса, относящихся к одной сети класса C, на 14 диапазонов, которые могут выделяться разным сетям. Некоторые IP−адреса являются особыми и не используются при адресации конкретных узлов.

Основной аксиомой IP-адресации является необходимость соблюдения уникальности IP-адресов во всем пространстве сети, поскольку, прежде всего, этим обеспечивается корректность доставки данных и маршрутизации. Присваивается IP-адрес компьютеру либо вручную (статический адрес), либо компьютер получает его автоматически с сервера (динамический адрес). Статический адрес прописывается администратором сети в настройках протокола TCP/IP на каждом компьютере сети и жестко закрепляется за компьютером. В присвоении статических адресов компьютерам есть определенные неудобства: Администратор сети должен вести учет всех используемых адресов, чтобы исключить повторы. При большом количестве компьютеров в локальной сети установка и настройка IP-адресов отнимают много времени.

Наряду с перечисленными неудобствами у статических адресов есть одно немаловажное преимущество: постоянное соответствие IP-адреса определенному компьютеру. Это позволяет эффективно применять политику IP-безопасности и контролировать работу пользователей в сети. К примеру, можно запретить определенному компьютеру выходить в Интернет или определить с какого компьютера выходили в Интернет и т.п.

Если компьютеру не присвоен статический IP-адрес, то адрес назначается автоматически. Такой адрес называется динамическим адресом, т.к. при каждом подключении компьютера к локальной сети адрес может меняться. К достоинствам динамических адресов можно отнести: Централизованное управление базой IP-адресов, Надежная настройка, исключающая вероятность дублирования IP-адресов, Упрощение сетевого администрирования.

Читайте также:  Информационная топология компьютерных сетей

Динамический IP-адрес назначается специальной серверной службой DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), входящей в состав Windows Server 2003. В параметрах службы DHCP администратором сети прописывается IP-диапазон, адреса из которого, будут выдаваться другим компьютерам.

62. Адресация и маршрутизация в компьютерных сетях. IP-адрес (а/в)

Адрес IP представляет собой 32-разрядное двоичное число, разделенное на группы по 8 бит, называемых октетами. Пример: 00010001 11101111 00101111 01011110.

IP-адреса запис-ся в виде четырех десятичных октетов и разделяются точками.

Привед-й в примере IP-адрес можно записать в след-й форме: 17.239.47.94 .

Координирующую роль выполняет Интернет Корпорация по распределению адресов и имен (The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, ICANN).

IP-адрес, сост-й из 4 байт, например, 109.26.17.100. Исп-ся на сетевом уровне. Он назн-ся администр-ром во время конфигурир-я компьютеров и маршрутиз-в. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети м.б. выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации спец-го подразд-я Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диап-ны адресов у подразд-й NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла — гибкое, и граница между этими полями может уст-ся весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Симв-й идентификатор-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назн-ся администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например:

128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса,

10000000 00001010 00000010 00011110 – дв-я форма предст-я этого же 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 исп-ся, а номер 127 зарезервирован для спец-х 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.

Читайте также:  Какая топология соответствует сети в которой каждый компьютер непосредственно связан с каждым

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 пос-сти 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес — multicast. Если в пакете в кач-ве адреса назнач-я указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.

Если адрес нач-ся с пос-сти 11110, то это адрес класса Е, он зарез-н для будущих применений.

Класс Наименьший адрес Наибольший адрес

Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback

В протоколе IP сущ-т неск-ко соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

если IР-адрес состоит только из двоичных нулей, 0 0 0 0 . 0 0 0 0

то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет;

если в поле номера сети стоят 0, 0 0 0 0 . 0 Номер узла

то по умолчанию считается, что этот узел прин-т той же самой сети, что и узел, кот-й отправил пакет;

если все дв-е разряды IP-адреса равны 1, 1 1 1 1 . 1 1

то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, нах-ся в той же сети, что и ист-ик этого пакета. Такая рассылка называется огранич-м широковещательным сообщением (limited broadcast);

если в поле адреса назначения стоят сплошные 1, Номер сети 1111. 11

то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка наз-ся 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 д.б. доставлен сразу неск-м узлам, кот-е образуют группу с номером, указ-м в поле адреса. Узлы сами идентиф-т себя, то есть опр-т, к какой из групп они отн-ся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Такие сообщ- в отличие от широковещ-х наз-ся мультивещ-ми. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обраб-ся маршрутизатором особым обр-м.

В протоколе IP нет понятия широковещательности в том смысле, в котором оно используется в протоколах канального уровня локальных сетей, когда данные должны быть доставлены абсолютно всем узлам. Как ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют пределы распространения в интерсети — они ограничены либо сетью, к которой принадлежит узел — источник пакета, либо сетью, номер которой указан в адресе назначения. Поэтому деление сети с помощью маршрутизаторов на части локализует широковещательный шторм пределами одной из составляющих общую сеть частей просто потому, что нет способа адресовать пакет одновременно всем узлам всех сетей составной сети.

Источник

Оцените статью
Adblock
detector