Адресация в компьютерных сетях
Адресация в компьютерных сетях — это методы идентификации компьютерного оборудования в компьютерных сетях.
Введение
Для обеспечения возможности идентификации компьютеров в различных информационных и вычислительных сетях, им должны быть присвоены явные адреса. Главными типами адресации являются:
Адресация в компьютерных сетях
MAC-адрес, именуемый также физическим адресом или Ethernet-адресом, должен быть присвоен каждому сетевому адаптеру при его создании. Размер физического адреса равняется шести байтам. Этот сетевой адрес выступает как уникальный, то есть, компаниям-производителям выделяются списки адресов, в границах которых они должны выпускать карты.
Физический адрес отображается в форме шести групп шестнадцатеричных цифр по две в каждой, то есть, в шестнадцатеричной записи байта. Первые три байта считаются префиксом, что позволяет определить 224 разных комбинации или почти 17 млн. адресов, и именно они закрепляются за производителем. Адаптер осуществляет «прослушивание» сети, получает адресованные ему кадры и широковещательные кадры с адресом FF:FF:FF:FF:FF:FF, и выполняет отправку кадров в сеть, при этом в любой момент времени в сегменте узла сети может находиться только один кадр.
Фактически, MAC-адрес является соответствием не компьютеру, а его сетевому интерфейсу. То есть, когда компьютер обладает несколькими интерфейсами, то это значит, что каждому интерфейсу должен быть присвоен свой физический адрес. Любой сетевой карте должен соответствовать собственный MAC-адрес и IP-адрес, который является уникальными в границах глобальной сети.
MAC-адреса применяются на физическом и канальном уровнях, то есть, в однородной среде. Для того чтобы обеспечить возможность связи друг с другом компьютеров, входящих в состав больших составных сетей, применяется другой вид адресов, а именно IP-адреса.
IP-адресация считается главным видом адресации в сети Интернет. IP-адрес должен обозначать не только компьютер, но и сегмент сети, в котором расположен этот компьютер. К примеру, адрес 192.123.004.010 обозначает узел с номером десять в сети 192.123.004. Другой узел в этом же сегменте может иметь номер двадцать и так далее. Сети и узлы в них являются отдельными объектами с отдельными номерами.
IP-адрес может быть представлен в виде 32-разрядного двоичного числа (к примеру, 11000000 01111011 00001010). Для обеспечения большего удобства это число подразделяется на четыре восьмиразрядных поля, которые называются октетами. TCP/IP отображает данные двоичные октеты в виде их десятичных эквивалентов (в приведенном выше примере это 192.123.004.010), что способно облегчить применение IP-адресов для пользователей.
Указанные четыре октета в различных сетях могут обозначать различные вещи. В некоторых компаниях может быть создана единая большая сеть, но обладающая миллионами узлов. В таком случае первый октет адреса применяется для обозначения сети, а оставшиеся три октета могут использоваться для обозначения отдельных рабочих станций. Адрес такого типа принято называть адресом класса А. Самыми частыми потребителями адресов класса А являются поставщики сетевых услуг (провайдеры), которые занимаются обслуживанием очень больших сетей, имеющих тысячи конечных пунктов.
Отдельные организации могут иметь тысячи узлов, которые включены в состав набора сетей. В таком случае применяются адреса класса В, в которых первые два октета, то есть шестнадцать бито, могут быть использованы для обозначения сети, а последние два служат для обозначения отдельных узлов. Наиболее известными потребителями адресов класса В являются университеты и крупные организации.
Самым наиболее часто используемым является адрес класса С, в котором первые три октета, то есть, двадцать четыре бита, предназначены для того чтобы обозначить сегмент, а последний октет используется для обозначения рабочих станций. Подобная система адресации лучше всего может подойти для случая, когда существует большое число отдельных сетей, при этом в составе каждой из них имеется всего несколько десятков узлов. Адреса данного типа наиболее часто можно повстречать в локальных сетевых средах, где в одном сетевом сегменте присутствует примерно сорок узлов.
Когда осуществляется соединение сети класса А с сетью класса В, то маршрутизатор должен понять, как ему можно отличить одну сеть от другой. В противном случае он решит, что трафик, приходящий из сети класса С, который предназначен для узла этого класса, может быть идентифицирован по последнему октету. А в реальности узел класса А должен обозначаться последними тремя октетами, что означает большую разницу. Не обладая такой информацией, маршрутизатор будет пытаться отыскать трех октетную сеть, к которой подключался одно октетный хост. На самом же деле ему следует послать информационные данные в одно октетную сеть, в которой располагается трех октетный хост.
Стек протоколов TCP/IP применяет три первых бита первого октета, для того чтобы идентифицировать класс сети, давя возможность устройствам в автоматическом режиме выполнять распознавание соответствующих типов адресов. У адресов класса А первый бит устанавливается в нуль, а остальные семь битов предназначены для идентификации сетевой части адреса (как было отмечено выше, в адресах класса А первый октет предназначен для обозначения сети, а остальные три служат для обозначения узлов). Так как могут быть использованы только семь битов, максимально возможным количеством сетей является128.
Номера сетей 000 и 127 являются зарезервированными для применения программным обеспечением, по этой причине данное число должно быть уменьшено до 126 (001 — 126). А, для того чтобы обозначить узлы, могут быть использованы 24 бита, то есть, для каждой из этих сетей максимальным количеством узлов является 16 777 216.
27 Адресация в компьютерных сетях.
Адресация — существенный компонент, который помогает программному обеспечению скрывать детали физических сетей и создавать впечатление об интернете как о единой сети .Единицей сети Интернет является локальная вычислительная сеть, совокупность которых объединяется некоторой региональной (глобальной) сетью. В качестве соединительных линий в Интернете используются проводные линии связи, оптоволоконные, радиосвязь и спутниковая связь и др.
IP- адреса Интернета (IP-номер)Уникальный код компьютера в сети Интернет (IP-номер) состоит из четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками (ххх.ххх.ххх.ххх.). Такая схема нумерации позволяет иметь в сети более четырех миллиардов компьютеров. Когда локальная сеть или отдельный компьютер впервые присоединяется к сети Интернет, специальная организация (провайдер) присваивает им IP-номер, гарантируя его уникальность и правильность подключения. Начало адреса определяет сеть, в которой расположен адресуемый компьютер, а крайний правый блок — компьютер в этой сети. Интернет знает, где искать указанную сеть, а сеть знает, где находится этот компьютер.
DNS-адреса Интернета Для удобства компьютерам в Интернете кроме цифровых адресов присваиваются собственные имена.. С этой целью была создана специальная система адресации — доменная система имен (Domain Name System) или сокращенно DNS. DNS-адрес вместо цифр содержит буквы, разделяемые точками на отдельные информационные блоки (домены).
URL-адрес документа состоит из трех частей и, в отличие от доменных имен, читается слева направо. В первой части указано имя прикладного протокола, по которому осуществляется доступ к данному ресурсу.Второй элемент — доменное имя компьютера, на котором хранится данный документ.Последний элемент адреса — путь доступа к файлу, содержащему Web-документ, на указанном компьютере.
28 Коммуникационные возможности компьютерных сетей.
Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей, факс-аппараты или телефонные собеседники. Как правило, в сетях общего доступа невозможно предоставить каждой паре абонентов собственную физическую линию связи, которой они могли бы монопольно «владеть» и использовать в любое время. Поэтому в сети всегда применяется какой-либо способ коммутации абонентов, который обеспечивает разделение имеющихся физических каналов между несколькими сеансами связи и между абонентами сети. Каждый абонент соединен с коммутаторами индивидуальной линией связи, закрепленной за этим абонентом. Линии связи, протянутые между коммутаторами, разделяются несколькими абонентами, то есть используются совместно. Широкие возможности современной высокоскоростной цифровой сети «Компьютерных Коммуникационных Систем» позволяет реализовать любой необходимый Клиенту набор услуг с учетом всех потребностей современного мира.С использованием сети и новейших технологий предоставляются следующие услуги: — цифровая телефонная связь, — виртуальные частные сети,- передача данных и аренда каналов, — видеоконференцсвязь и видеотелефония, — высокоскоростной доступ в Интернет, — цифровое кабельное телевидение, — интеллектуальные услуги,- система контроля доступа, — удаленное управление объекта, — охранно-пожарная безопастность, — системная интеграция для корпоративных клиентов.
Адресация в ip-сетях
Перенос данных между двумя узлами сети включает в себя передачу данных по сети на конечный узел, а в пределах этого узла – соответствующему процессу или пользователю. IP-адреса позволяют доставить данные нужному узлу. Номера портов и номера протоколов позволяют передавать данные нужному программному модулю (приложению) в пределах узла.
IP-адрес в версии протокола V.4 состоит из 4-х байт (32 бита), например, 109.26.17.100. Адрес записывается в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками.
IP-адреса назначаются не компьютерам, а сетевым интерфейсам. Шлюз (маршрутизатор), входящий в несколько сетей имеет разные адреса в каждой из этих сетей. Устройства определенной сети обращаются к шлюзу по его адресу в этой сети.
Адрес IP состоит из двух частей – номер сети (net-id) и номер конечного узла — хоста внутри сети (host-id). Форматы этих частей для разных адресов разные. Количество бит в номере сети определяет класс самой сети.
Всего существует 5 классов сетей:
Адресация класса А (Class A) используется, если в сети много хостов (глобальные сети). Адрес сети всегда начинается с бита 0. Диапазон сетей класса А: 1.0.0.0 – 127.0.0.0.
Сети класса В (Class B) содержат среднее число хостов в сети. Адрес сети всегда начинается с бит 10. Диапазон сетей класса В: 128.0.0.0 – 191.255.0.0.
Сети класса С (Сlass C) содержат маленькое число хостов. Адрес сети всегда начинается с бит 110. Диапазон сетей класса С: 192.0.0.0 – 223.255.255.0.
СlassA-адреса присваивались очень давно. ClassB-адреса получить сейчас практически невозможно. ClassD-адреса зарезервированы для рассылки специальных широковещательных сообщений (broadcast) и не используются для адресации оконечных устройств. ClassE-адреса зарезервированы вообще, это экспериментальный класс. Для обычного использования остаются адреса ClassC.
В настоящее время используются технологии переменной длины адреса сети (VLSM – Variable Length Subnet Mask) и маршрутизации по бесклассовым адресам (CIDR – Classless Internet Domain Routing), которые позволяют обойти классовые ограничения адресов.
IP-адреса подразделяются еще и по типам, что позволяет упростить взаимодействие сетевого оборудования в IP-сети:
- Unicast (индивидуальный). Двух сетевых интерфейсов с одинаковыми адресами быть не должно, иначе невозможно осуществлять маршрутизацию. Для локальных сетей из классов А, В, С выделены специальные диапазоны адресов, не маршрутизируемые в сети Интернет. То есть они не являются уникальными между локальными сетями.
- 10.0.0.0 — 10.255.255.255 (одна сеть класса A или 16777216 хостов)
- 172.16.0.0 — 172.31.255.255 (шестнадцать сетей класса B или 1048576 хостов)
- 192.168.0.0 — 192.168.255.255 (256 сетей класса C или 65536 хостов)
- сеть 2001:0DB8::/32 в IPv6 — зарезервировано для примеров и документации
- Multicast (групповой). Такой адрес принадлежит классу D и служит для пересылки пакета сразу группе сетевых интерфейсов, например 224.0.0.9 – адрес всех маршрутизаторов в некоторой сети, которые работают со второй версией протокола RIP.
- Broadcast (широковещательный). Указывает на всех получателей в локальной сети. В таком адресе все биты, отведенные под адрес интерфейса (host-id), устанавливаются в единицу.
- 0.0.0.0 – используется при загрузке операционной системы;
- 127.0.0.1 – адреса, начинающиеся с 127 используются для тестирования стека TCP/IP на данном узле. Пакеты в сеть не передаются (loopback).
- Адреса частных локальных сетей (см. выше).
- Класс А: 11111111 00000000 00000000 00000000
- Класс В: 11111111 11111111 00000000 00000000
- Класс С: 11111111 11111111 11111111 00000000