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
Цель работы
В ходе лабораторный работы закрепить знания о базовых понятиях адресации в компьютерных сетях.
Ознакомится и уметь применять набор инструментов для оптимизации и диагностики сетевых ресурсов.
Вопросы для изучения
1. Принципы адресации в компьютерных сетях
Компьютерная сеть (КС) — это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи и оснащенных коммуникационным оборудованием и программным обеспечением.
Для того, чтобы компьютеры могли идентифицировать друг друга в информационно-вычислительной сети, им присваиваются явные адреса. Основными типами адресов являются следующие:
Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.
Три нижних уровня — физический, канальный и сетевой — являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым коммуникационным оборудованием.
Три верхних уровня — прикладной, представительный и сеансовый — ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети.
2. Локальные адреса. Mac-адрес
MAC-адрес, который так же называют физическим адресом или интернет-адресом присваивается каждому сетевому адаптеру любого устройства, способного подключаться к сети интернет, при его производстве. Его размер – 6 байт. Обычно записывается в виде 12 цифр в 16-чной системе счисления, например, 01-02-02-ВС-Е6-91.
Это уникальный адрес, первые шесть символов идентифицируют фирму производителя, которая следит, чтобы остальные шесть символов не повторялись на производственном конвейере. МАС-адрес выбирает производитель сетевого оборудования из выделенного для него по лицензии адресного пространства. Когда у машины заменятся сетевой адаптер, то меняется и ее МАС-адрес.
Собственно, MAC-адрес соответствует не компьютеру, а его сетевому интерфейсу. Таким образом, если компьютер имеет несколько интерфейсов, то это означает, что каждому интерфейсу будет назначен свой физический адрес. Каждой сетевой карте соответствует собственный MAC-адрес и IP-адрес, уникальный в рамках глобальной сети.
MAC-адреса используются на физическом и канальном уровнях, т.е. в «однородной» среде. Для того, чтобы могли связываться друг с другом компьютеры, входящие в большие составные сети, используется другой вид адресов — IP-адреса.
3. Сетевые адреса. Ip-адрес.
Сетевой адрес или IP используется в сетях TCP/IP при обмена данными на сетевом уровне. IP расшифровывается как internet protocol – протокол интернета. В версии протокола IPv4 IP-адрес имеет длину 4 байта, а в версии протокола IPv6 — 16 байт.
IP-адрес компьютера, например 192.168.1.10, состоит из двух частей – номера сети (иногда называемого идентификатором сети) и номера сетевого компьютера (идентификатора хоста). Номер сети должен быть одинаковым для всех компьютеров сети и в нашем примере номер сети будет равен 192.168.1. Номер компьютера должен быть уникален в данной сети, и компьютер в нашем примере имеет номер 10.
Части, разделяемые точкой, называются октететами. Каждый октет может принимать значения от 0 до 255.
Номер сети может быть выбран администратором произвольно либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений 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 устанавливается 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.