Адресное пространство сети
Адресное пространство — В вычислительной технике, адресное пространство определяет дискретный ряд значений адресов, каждый из которых может соответствовать сети хоста, периферийному устройству, дисковому сектору, ячейкам памяти или другим логическим или физическим лицам. В программе сохранения и извлечения данных каждый блок данных должен иметь адрес, где он может быть индивидуально расположен. Количество адресных пространств будет зависеть от базового адреса структуры и обычно оно будет ограничено.
Адресные пространства созданы с помощью объединения однозначно определенных определителей, чтобы сделать адрес однозначным (в пределах особого адресного пространства). Для личного физического адреса адресное пространство будет являться сочетанием расположений, таких как микрорайон, поселок, город или страна. Некоторые элементы адресного пространства могут быть одинаковыми, но если какой-либо элемент в адресе отличается от адресов в указанном пространстве, то они будут ссылаться на разные объекты. Примером может быть то, что существует несколько зданий по одному адресу » Главная улица 32″, но в разных городах, демонстрируя, что разные города имеют разные, хотя аналогичным образом организованные, адресные пространства.
Адресное пространство обычно обеспечивает (или позволяет) разделение на несколько регионов в соответствии с математической структурой, которой оно обладает. В случае полного порядка, как и для адресов памяти, это просто блоки. Некоторая вложенная иерархия областей появляется в случае направленного упорядоченного дерева, как для системы доменных имен или структуры каталогов; это подобно иерархической конструкции почтового адреса. В Интернете, например, Администрация адресного пространства Интернет (iana) выделяет диапазоны IP-адресов в различные реестры для того, чтобы дать им возможность каждого управлять своими частями глобального адресного пространства Интернета.
Еще одна общая черта адресных пространств это отображения и переводы, которые часто образуют многочисленные слои. Это, как правило, означает, что некоторые адреса более высокого уровня, в некотором роде, должны быть переведены на нижний уровень. Например, файловая система на логическом диске работает с линейными номерами сектора, которые должны быть переведены на абсолютные адреса lba сектора, в простых случаях через добавление первого раздела адреса сектора. Затем, для дисковода, подключенного через «Parallel ATA», каждый из физических адресов должен быть преобразован в логический адрес сектора из-за дефекта интерфейса. Он преобразуется обратно в режим lba на диске контроллера, а затем, наконец, к «физическому цилиндру, головке и сектору» чисел.
Система доменных имен сопоставляет свои имена сети по конкретным адресам (как правило, IP-адресам), которые в свою очередь могут быть сопоставлены на канальном уровне сетевых адресов с помощью протокола разрешения адресов. Также, трансляция сетевых адресов может происходить на грани различных IP пространств, таких как локальная сеть и Интернет.
Наглядный пример перевода адреса от виртуального-к-физическому – это виртуальная память, которая перемещает различные страницы виртуального адресного пространства или основную память физического адресного пространства в дисковые накопители. Не исключено, что несколько численно разных виртуальных адресов будут обращаться к одному физическому адресу, и, следовательно, к одному и тому же физическому байту ОЗУ. Также возможно, что один виртуальный адрес может отображать, один или несколько физических адресов, или не отображать ничего.
ТЕОРИЯ_Адресное пространство сети
Адресное пространство сети: IP-адреса используются для идентификации устройств в сети. Для взаимодействия по сети IP-адрес должен быть назначен каждому сетевому устройству (в том числе компьютерам, серверам, маршрутизаторам, принтерам и т.д.). Такие устройства в сети называют хостами. С помощью маски подсети определяется максимально возможное число хостов в конкретной сети. Маски подсети позволяют разделить одну сеть на несколько подсетей. Структура IP-адреса Одна часть IP-адреса представляет собой номер сети, другая – идентификатор хоста. Точно так же, как у разных домов на одной улице в адресе присутствует одно и то же название улицы, у хостов в сети в адресе имеется общий номер сети. И точно так же, как у различных домов имеется собственный номер дома, у каждого хоста в сети имеется собственный уникальный идентификационный номер – идентификатор хоста. Номер сети используется маршрутизаторами для передачи пакетов в нужные сети, тогда как идентификатор хоста определяет конкретное устройство в этой сети, которому должны быть доставлены пакеты. IP-адрес состоит из четырех частей, записанных в виде десятичных чисел с точками (например, 192.168.1.1). Каждую из этих четырех частей называют октетом. Октет представляет собой восемь двоичных цифр (например, 11000000, или 192 в десятичном виде). Таким образом, каждый октет может принимать в двоичном виде значения от 00000000 до 11111111, или от 0 до 255 в десятичном виде. На следующем рисунке показан пример IP-адреса, в котором первые три октета (192.168.1) представляют собой номер сети, а четвертый октет (16) – идентификатор хоста. Рис 2. Номер сети и идентификатор хоста Количество двоичных цифр в IP-адресе, которые приходятся на номер сети, и количество цифр в адресе, приходящееся на идентификатор хоста, могут быть различными в зависимости от маски подсети.
Маски подсети Маска подсети используется для определения того, какие биты являются частью номера сети, а какие – частью идентификатора хоста (для этого применяется логическая операция конъюнкции – «И»). Маска подсети включает в себя 32 бита. Если бит в маске подсети равен «1», то соответствующий бит IP-адреса является частью номера сети. Если бит в маске подсети равен «0», то соответствующий бит IP-адреса является частью идентификатора хоста. На следующем рисунке показана маска подсети, выделяющая номер сети (полужирным шрифтом) и идентификатор хоста в IP-адресе (который в десятичном виде записывается как 192.168.1.2). Маски подсети всегда состоят из серии последовательных единиц начиная с самого левого бита маски, за которой следует серия последовательных нулей, составляющих в общей сложности 32 бита. Маску подсети можно определить как количество бит в адресе, представляющих номер сети (количество бит со значением «1»). Например, «8-битной маской» называют маску, в которой 8 бит – единичные, а остальные 24 бита – нулевые. Маски подсети записываются в формате десятичных чисел с точками, как и IP-адреса. В следующих примерах показаны двоичная и десятичная запись 8-битной, 16-битной, 24битной и 29-битной масок подсети. Маски подсети всегда состоят из серии последовательных единиц начиная с самого левого бита маски, за которой следует серия последовательных нулей, составляющих в общей сложности 32 бита. Маску подсети можно определить как количество бит в адресе, представляющих номер сети (количество бит со значением «1»). Например, «8-битной маской» называют маску, в которой 8 бит – единичные, а остальные 24 бита – нулевые. Размер сети Количество разрядов в номере сети определяет максимальное количество хостов, которые могут находиться в такой сети. Чем больше бит в номере сети, тем меньше бит остается на идентификатор хоста в адресе. IP-адрес с идентификатором хоста из всех нулей представляет собой IP-адрес сети (192.168.1.0 с 24-битной маской подсети, например). IP-адрес с идентификатором хоста из всех единиц представляет собой широковещательный адрес данной сети (192.168.1.255 с 24битной маской подсети, например). Так как такие два IP-адреса не могут использоваться в качестве идентификаторов отдельных хостов, максимально возможное количество хостов в сети вычисляется следующим образом:
Поскольку маска всегда является последовательностью единиц слева, дополняемой серией нулей до 32 бит, можно просто указывать количество единиц, а не записывать значение каждого октета. Обычно это записывается как «/» после адреса и количество единичных бит в маске. Например, адрес 192.1.1.0 /25 представляет собой адрес 192.1.1.0 с маской 255.255.255.128. Пример 1 : Пусть есть адреса 192.168.0.1 и 192.168.0.65, какой из них находится в подсети 192.168.0.0 с маской 255.255.255.192 (или в нотации CIDR 192.168.0.0/26).
| 192.168.0.1 | = 11000000.10101000.00000000.00000001 |
| 255.255.255.192 | = 11111111.11111111.11111111.11000000 |
| сумма | = 11000000.10101000.00000000.00000000 = 192.168.0.0 |
| 192.168.0.65 | = 11000000.10101000.00000000.01000001 |
| 255.255.255.192 | = 11111111.11111111.11111111.11000000 |
| сумма | = 11000000.10101000.00000000.01000000 = 192.168.0.64 |
Как видно, адрес 192.168.0.65 при сложении с маской подсети дал другую подсеть, он находится в подсети 192.168.0.64/26. Пример 2: Пусть есть IP-адрес 192.168.0.148 и маска подсети 255.255.255.248. Определим основные параметры данной подсети: Применяем побитовым умножением (операция И) маски сети и ip адреса: 11000000.10101000.00000000.10010100 (192.168.0.148) 11111111.11111111.11111111.11111000 (255.255.255.248) 11000000.10101000.00000000.10010000 (192.168.0.144) Тогда имя подсети 192.168.0.144, Префикс сети — 29 (29 единиц двоичного кода в маске сети), Применяем побитовое сложение (операция ИЛИ) маски сети и ip адреса: 11000000.10101000.00000000.10010100 (192.168.0.148) 00000000.00000000.00000000.00000111 (!255.255.255.248) 11000000.10101000.00000000.10010111 (192.168.0.151) Тогда максимальный (широковещательный) адрес будет 192.168.0.151. Все адреса находящиеся между 144 и 151 (но не 144 и 151) мы можем назначать компьютерам, маршрутизаторам и прочему сетевому оборудованию (хостам).