Всё об IP адресах и о том, как с ними работать
Не так давно я написал свою первую статью на Хабр. В моей статье была одна неприятная шероховатость, которую моментально обнаружили, понимающие в сетевом администрировании, пользователи. Шероховатость заключается в том, что я указал неверные IP адреса в лабораторной работе. Сделал это я умышленно, так как посчитал что неопытному пользователю будет легче понять тему VLAN на более простом примере IP, но, как было, совершенно справедливо, замечено пользователями, нельзя выкладывать материал с ключевой ошибкой.
В самой статье я не стал править эту ошибку, так как убрав её будет бессмысленна вся наша дискуссия в 2 дня, но решил исправить её в отдельной статье с указание проблем и пояснением всей темы.
Для начала, стоит сказать о том, что такое IP адрес.
IP-адрес — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной на основе стека протоколов TCP/IP (TCP/IP – это набор интернет-протоколов, о котором мы поговорим в дальнейших статьях). IP-адрес представляет собой серию из 32 двоичных бит (единиц и нулей). Так как человек невосприимчив к большому однородному ряду чисел, такому как этот 11100010101000100010101110011110 (здесь, к слову, 32 бита информации, так как 32 числа в двоичной системе), было решено разделить ряд на четыре 8-битных байта и получилась следующая последовательность: 11100010.10100010.00101011.10011110. Это не сильно облегчило жизнь и было решение перевести данную последовательность в, привычную нам, последовательность из четырёх чисел в десятичной системе, то есть 226.162.43.158. 4 разряда также называются октетами. Данный IP адрес определяется протоколом IPv4. По такой схеме адресации можно создать более 4 миллиардов IP-адресов.
Максимальным возможным числом в любом октете будет 255 (так как в двоичной системе это 8 единиц), а минимальным – 0.
Далее давайте разберёмся с тем, что называется классом IP (именно в этом моменте в лабораторной работе была неточность).
IP-адреса делятся на 5 классов (A, B, C, D, E). A, B и C — это классы коммерческой адресации. D – для многоадресных рассылок, а класс E – для экспериментов.
Класс А: 1.0.0.0 — 126.0.0.0, маска 255.0.0.0
Класс В: 128.0.0.0 — 191.255.0.0, маска 255.255.0.0
Класс С: 192.0.0.0 — 223.255.255.0, маска 255.255.255.0
Класс D: 224.0.0.0 — 239.255.255.255, маска 255.255.255.255
Класс Е: 240.0.0.0 — 247.255.255.255, маска 255.255.255.255
Теперь о «цвете» IP. IP бывают белые и серые (или публичные и частные). Публичным IP адресом называется IP адрес, который используется для выхода в Интернет. Адреса, используемые в локальных сетях, относят к частным. Частные IP не маршрутизируются в Интернете.
Публичные адреса назначаются публичным веб-серверам для того, чтобы человек смог попасть на этот сервер, вне зависимости от его местоположения, то есть через Интернет. Например, игровые сервера являются публичными, как и сервера Хабра и многих других веб-ресурсов.
Большое отличие частных и публичных IP адресов заключается в том, что используя частный IP адрес мы можем назначить компьютеру любой номер (главное, чтобы не было совпадающих номеров), а с публичными адресами всё не так просто. Выдача публичных адресов контролируется различными организациями.
Допустим, Вы молодой сетевой инженер и хотите дать доступ к своему серверу всем пользователям Интернета. Для этого Вам нужно получить публичный IP адрес. Чтобы его получить Вы обращаетесь к своему интернет провайдеру, и он выдаёт Вам публичный IP адрес, но из рукава он его взять не может, поэтому он обращается к локальному Интернет регистратору (LIR – Local Internet Registry), который выдаёт пачку IP адресов Вашему провайдеру, а провайдер из этой пачки выдаёт Вам один адрес. Локальный Интернет регистратор не может выдать пачку адресов из неоткуда, поэтому он обращается к региональному Интернет регистратору (RIR – Regional Internet Registry). В свою очередь региональный Интернет регистратор обращается к международной некоммерческой организации IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Контролирует действие организации IANA компания ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Такой сложный процесс необходим для того, чтобы не было путаницы в публичных IP адресах.
Поскольку мы занимаемся созданием локальных вычислительных сетей (LAN — Local Area Network), мы будем пользоваться именно частными IP адресами. Для работы с ними необходимо понимать какие адреса частные, а какие нет. В таблице ниже приведены частные IP адреса, которыми мы и будем пользоваться при построении сетей.
Из вышесказанного делаем вывод, что пользоваться при создании локальной сеть следует адресами из диапазона в таблице. При использовании любых других адресов сетей, как например, 20.*.*.* или 30.*.*.* (для примера взял именно эти адреса, так как они использовались в лабе), будут большие проблемы с настройкой реальной сети.
Из таблицы частных IP адресов вы можете увидеть третий столбец, в котором написана маска подсети. Маска подсети — битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети.
У всех IP адресов есть две части сеть и узел.
Сеть – это та часть IP, которая не меняется во всей сети и все адреса устройств начинаются именно с номера сети.
Узел – это изменяющаяся часть IP. Каждое устройство имеет свой уникальный адрес в сети, он называется узлом.
Маску принято записывать двумя способами: префиксным и десятичным. Например, маска частной подсети A выглядит в десятичной записи как 255.0.0.0, но не всегда удобно пользоваться десятичной записью при составлении схемы сети. Легче записать маску как префикс, то есть /8.
Так как маска формируется добавлением слева единицы с первого октета и никак иначе, но для распознания маски нам достаточно знать количество выставленных единиц.
Таблица масок подсети
Высчитаем сколько устройств (в IP адресах — узлов) может быть в сети, где у одного компьютера адрес 172.16.13.98 /24.
172.16.13.0 – адрес сети
172.16.13.1 – адрес первого устройства в сети
172.16.13.254 – адрес последнего устройства в сети
172.16.13.255 – широковещательный IP адрес
172.16.14.0 – адрес следующей сети
Итого 254 устройства в сети
Теперь вычислим сколько устройств может быть в сети, где у одного компьютера адрес 172.16.13.98 /16.
172.16.0.0 – адрес сети
172.16.0.1 – адрес первого устройства в сети
172.16.255.254 – адрес последнего устройства в сети
172.16.255.255 – широковещательный IP адрес
172.17.0.0 – адрес следующей сети
Итого 65534 устройства в сети
В первом случае у нас получилось 254 устройства, во втором 65534, а мы заменили только номер маски.
Посмотреть различные варианты работы с масками вы можете в любом калькуляторе IP. Я рекомендую этот.
До того, как была придумана технология масок подсетей (VLSM – Variable Langhe Subnet Mask), использовались классовые сети, о которых мы говорили ранее.
Теперь стоит сказать о таких IP адресах, которые задействованы под определённые нужды.
Адрес 127.0.0.0 – 127.255.255.255 (loopback – петля на себя). Данная сеть нужна для диагностики.
169.254.0.0 – 169.254.255.255 (APIPA – Automatic Private IP Addressing). Механизм «придумывания» IP адреса. Служба APIPA генерирует IP адреса для начала работы с сетью.
Теперь, когда я объяснил тему IP, становиться ясно почему сеть, представленная в лабе, не будет работать без проблем. Этого стоит избежать, поэтому исправьте ошибки исходя из информации в этой статье.
Вопрос 46. Ip-адрес. Идентификаторы сетей и узлов. Классы ip-адресов.
IP-адрес определяет местонахождение узла сети, аналогично как адрес дома указывает расположение в городе. Как и обычный адрес IP-адрес д б уникален и иметь единый формат. Каждый IP-адрес состоит из двух частей идентификатора сети (Network ID и идентификатор узла (host ID). Первый определяет физическую сеть. Он одинаков для всех узлов в одной сети и уникален для каждой из сетей, включенный в объединенную сеть. Идентификатор узла соответствует конкретной раб станции, серверу, модернизации другому TCP/IP узлу в данной сети. Он д иметь уникальное значение данной сети. Каждой узел TCP/IP однозначно определяется по своему IP адресу. Такой адрес необходим всем сетевым компонентам, взаимодействует по TCP/IP.
Идентификаторы сети и узлов.
IP адрес м б записан вдвух форматах:
каждый ip адрес имеет длину 32 бита и состоит из 4-8 битных полей, называемых актетами(octets), которые определяются др от друга точками. Каждый октет представляет десятичное число, в диапазоне от 0 до 255. эти 32 разряда Ipадреса имеют идентификатор сети и узла 10000011 01101011 00000011
00011000 – двоичная запись
131.107 3 24 –десятично- точечная запись.
Классы IP адресов.
Каждый класс IP-адресов определяет какая часть адреса отводится под идентификатор узла. Сообщество интернета определило 5 классов IP-адресов с разл размерами компьютерных сетей w,x,y,z, IP-адрес.
Класс A назначается узлам оч большой сети. Старший вид в адресах этого класса всегда =0 . это позволяет иметь без 1-го нуля 126 сетей с числом узлов до 17 млн каждый.
Класс B назначается в узлах в больших и средних по размерам сетях. В двух ждылваот IP-адрес класса B записываются 10. соответственно возможно существование 16 тыс 384 сетей классаB каждый из кот-х 65 тыс узлов.
Класс C IP-адрес класса C применяются в небольших сетях . IP-адрес содержит 110. соответственно всего возможно примерно 2 млн сетей класса C каждый из которых имеет до 254 узлов.
В качестве идентификаторов сети не м использоваться 127. оно используется для диагностики в качестве локальной загрушки(127.0.01)
Класс D адреса класса D предназначены для рассылки групповых сообщений. Соответственно четыре старших бита имеют 1110.
Класс E – экспериментальный. Он зарезервирован для работы в будущем.1111.
-идентификатор сети не м =127
-все биты идентификатора сети или узла не м б установлены одновременно в единичку. Такой идентификатор используется для широковещательных сообщений 11111111-255
-все типы идентификатора сети или узла не м б одновременно установлены в 0, т к в этом случае идентификатор означает всю локальную сеть.
Назначение идентификаторов сетей.
Уникальный идентификатор необходим для каждой сети и каждому внеш соединению . если ваша сеть подключена к интернету вам необходимо получить идентификатор сети от информационного центра интернета (internet network information center- internet NIC)
Идентификатор сети обозначает узлы TCP/IP подключенные к одной физической сети. Поэтому , чтобы взаимодействовать др с др все узлы одной физической сети д иметь одинаковый идентификатор сети. Пространство IP адресов предназначенных для использования в изолированных сетях, определено в RFC 1918.
Назначение идентификаторов узлов.
Идентификатор узла служит для обозначения TCP/IP узла в некоторой сети и д иметь уникальной значение для данного идентификатора сети.
Методика назначения IP адресов.
Конкретных правил не существуют ,но рекомендуется назначать IP адреса группируя узлы по типу например серверы, раб станции, сетевые принтеры и выделять спец адреса маршрутизатором.