Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Мережеві, широкомовленеві, групові та інші спеціальні IP-адреси



Основи мереж і комунікацій.

  1. Класи ІР-адрес. Приватні адреси.
  2. Маска під мережі. Під мережі та супермережі.
  3. Мережі передачі даних. Комутація каналів.
  4. Комутація пакетів.

Основи адресації

Люди надають перевагу символічним іменам (symbolic names): наприклад, ми вважаємо, що легше запам’ятати такий рядок, як www.course.com, ніж число­ву адресу (numeric address) типу 199.95.72.8.

 

Комп’ютери мають справу із мережевими адресами (network addresses) в фор­мі бітових комбінацій, які перетворються у десяткові числа. Таким чином, те, що ми в десятковій системі числення виражаємо у вигляді 199.95.72.8, комп’ютер "розуміє" як 11000111.0101111.01001000.00001000. Ця обставина допомогає пояснити, чому протокол IP використовує схему адресації, яка складається із трьох різновидів:

 

Символьна. Містить імена, що приймають специфічну форму, наприклад pek.nau.edu.ua або mercury.kherson.ua. Коли це трапляється, такі імена називаються доменними (domain names). Щоб бути дійсними, будь-яке доменне ім’я повинне відповідати деякій унікальній числовій IP-адресі (numeric IP address). Але доменні імена лише вказують на числові адреси і нееквівалентні їм. Тим не менше, надзвичайна важливість доменних імен визначається тим, що більшість користувачів запам’ятовують та ототожнюють їх з окремими хостами в мережі Internet (і в своїх власних мережах).

 

Логічна числова.Представляє собою набір із чотирьох чисел, розді­лених крапками, наприклад — 172.16.1.10. Кожне з цих чисел повинне бути в десятковій системі в межах від 0 до 255, щоб його можна було предста­вити у вигляді восьми двійкових розрядів, чи бітів, які можна предста­вити як 8-бітний рядок. Числові IP-адреса — це логічні мережеві адреси. Кожна числова IP-адреса діє на Мережевому рівні мережевої еталонної моделі ISO/OSI та задача його полягає в присвоєнні унікального набору чисел кожному без винятку мережевому інтерфейсу даної мережі.

Для опису цього виду IP-адрес застосовують те, що формально називається точечним десятковим представленняем (dotted deci­mal notation), яке складається з чотирьох чисел, розділених крапками.

 

Фізична числова (апаратна, MAC-адреса). Являє собою 6-байтну число­ву адресу, якою виробники мережевих інтерфейсів маркують програмно-апаратні засоби (на кристалах). Три перших байта (які називаються організаційно унікальним ідентифікатором (organiza­tionally unique identifier, OUI) ідентифікують виробника будь-якого застосовуваного інтерфейсу, а три заключних байти забезпечують інший унікальний числовий ідентифікатор, завдяки якому кожний інтерфейс в мережі має унікальну фізичну числову адресу. Фізична числова адреса (physical numeric address) діє на подрівні Канального рівня мережевої еталонної моделі OSI, який називається рівнем управління доступом до середовища (Media Access Control, MAC).

Задача підрівня управління логічним з’єднанням (Logical Link Control, LLC) програмного забезпечення (звичайно рівня драйверів) Канального рівня полягає в тому, щоб надати мережевому інтерфейсу можливість встановлення двохточечного з’єднання з іншим мережевим інтерфейсом на одному сегменті кабеля. Протокол ARP (Address Resolution Protocol, протокол дозволу адрес) потрібний для того, щоб давати комп’ютерам можливість перетворювати числові IP-адреси в МАС-адреси, а протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol, протокол визначення адреси за місцерозташуванням), напроти, використовується для перетворення МАС-адресв в IP-адреси. Важливо запам’ятати, що IP-адреси посилаються на доменні імена, тим самим дозволяючи користувачам ідентифікувати ресурси мережі та отримувати до них доступ. Крім того, необхідно розуміти, що при безпосередньому виконанні кожної мережевої передачі IP-адреси перетворюються в МАС-адреси, щоб один мережевий інтерфейс можна було ідентифікувати як відправника (sender), а інший — як отримувача (receiver).

МАС-адреси зв’язуються з Канальним рівнім еталонної моделі (або Рівнем доступу до мережі— Network Access layer— моделі TCP/IP, ), а IP-адреси — з її Мережевим рівнем (або Межмережевим рівнем TCP/IP). На Канальному рівні один мережевий інтерфейс ор­ганізує передачу фреймов від себе до іншого мережевого інтерфейсу, так що всі передачі проходять в одній фізичній або локальній мережі.

Переміщуючись по проміжним хостам між вихідним відправником та кінцевим отримувачем, дані переходят між парами машин, причому кожна пара знаходиться в одній фізичній мережі. Зрозуміло, що більшіст­ь таких машин повинні бути під’єднані до множини фізичних мереж, щоб дані, що поступають в дану машину через один інтерфейс, мог­ли покинути її через інший, Таким чином переміщуючись з однієї фізичної мережі в іншу. Це означає ряд передач від інтерфейса до інтерфейса, в ході яких дані переходять від МАС-адреси до МАС-адреси на Канальному рівні.

На Мережевому рівні адреса початкового відправника представлена в полі ви­хідної IP-адреси в заголовку IP-пакету, а адреса кінцевого отримувача — в полі IP-адреси призначення в тому ж заголовку IP-пакету. Не дивлячись на те, що МАС-адреси постійно змінюються, по міре того як фрейм переміщується від інтерфейсу до інтерфейсу, інформація про вихідну та кінцеву IP-адреси зберігається. Насправді, саме значення IP-адреси призначення визначає іноді довгу послідовність проміжних передач, або транзитів (hops), які мають місце при передачі даних мережею від відправника до отримувача.

Конструкція IP-адреси

Числові IP-адреси при вираженні в десятковій системі використовують то­чечне десяткове представлення та приймають форму n.n.n.n, в якій n для кожного значення знаходиться в діапазоні від 0 до 255. Кожне число складається із 8 біт, і в стандартній терминології IP називається октетом (octet). Щоб доменне ім’я перетворилось на мережеву адресу, воно повинне відповідати хоча б одній число­вій IP-адресі.

Числові значення в точечних десяткових представленнях числових IP-адрес звичайно є десятковими, але іноді можуть бути представ­лені в шістнадцатеричній або двійковій системах числення. При роботі з точечними десятковими IP-адресами необхідно точно встановити вид системи числення. При цьому є небезпека переплутити десяткове и шістнадцатеричне представленя. Дублювання числових IP-адресов забороняється, оскільки це призвело б до плутанини.

Відповідно до угоди, з мережі викидаються всі інтерфейси, які сумісно використовують одну й ту ж адресу. Крім того, коли мова заходить про інтерпретацію числових IP-адрес, з’­являється поняття їх сусідства (neighborhood). Близькість двох числових IP-адрес (особливо якщо відрізняються тільки один або два правих октета) іноді говорить про те, що машини, яким відповідають ці адреси, зна­ходяться в одній загальній мережі, якщо не в одному фізичному сегменті кабеля.

Класи IP-адрес

Розділимо окте­ти перших трьох класів, щоб з’ясувати їх поведінку:

Клас A n h.h.h Клас В n.n h.h Клас С п.n.n h

В даній системі позначень n означає частину мережевої адреси, призна­чену для ідентификації мережі по числу, а h— частину адреса для іденти­фикації хоста по числу. Якщо частина, яка відноситься до мережі або хоста, складається більш ніж з одного октета, то для визначення числової адреса біти про­сто об’єднуються (тут є деякі обмеження). Наприклад, 10.12.120.2 — це дійсна адреса класу А. Мережева частина (network portion) цієї адреси — 10, тоді як хостовая частина (host portion) — 12.120.2, і вона складається з трьох октетів. При пошуку свідоцтв близькості IP-адрес враховуйте, що "сусідство" — це явище, властиве мережам і зв’язане з близькістю в межах мережевої частини IP-адреси, а не хостової частини мережевої адреси.

Адреси класів D та Е призначені для спеціальних випадків. Адреси класу D використовуються для багатопунктових передач, при яких окрема адреса може зв’язуватись більш ніж з одним головним комп’ютером. Вони застосовуються тільки в випадках, коли інформація передається одно­часно декільком отримувачам, тому не дивно, що додатки для відео- та телеконференцій, наприклад, застосовують групові адреси (multicast addresses).

Однак групові адреса також можуть бути в нагоді, коли клас пристроїв, таких як маршрутизатори (routers), повинен оновлюватися одними і тими ж даними з визначеною періодичніст ю. Саме тому, деякі протоколи маршрути­зації застосовують групові адреси для передачи оновленої таблиці маршрутизації. Адреси класу Е зарезервовані тільки для експериментального використання.

Адреси класу А

Виражені в двійковій системі, адреси класу А завжди прймають наступну форму:

0bbbbbbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb

В якості першої цифри завжди виступає 0, а всі інші цифри (позначені в попередньому прикладі символами b) можуть бути або нуля­ми, або одиницями. Зверніть увагу, що ця схема скорочує загальну кількість можливих мереж, фіксуючи найстарший розряд. Таким чином, вимога про присутність на першій позиції нуля обмежує кількість мереж, до яких можна звертатися як до мереж класу А, до 128 (це діапазон від 00000000 до 01111111, де 0 вважається числом, а максимальне дозволене значення дорівнює 127).

В будь-якій мережі IP-адреси, які складаються тільки з нулів або тільки з одиниць, резервуються для спеціальних цілей. Тому з 128 можливих у даному випадку мережевих адрес вживаються тільки адреси в диапазоне від 00000001 до 01111110 (або, в десятковому виразі, від 1 до 126). Більш того, адреса мережі 10 (00001010) зарезервована для застосування в приватних мережах. Крім того адреса 127. n. n. n резервується для виконання зворотнього тестування (loopback testing) (перевірки цілісності та використовуваності стека протоколів TCP/IP, встановленого на кожному комп’ютері). Таким чином, в загальнодоступній мережі Internet максимальна кількість адресованих мереж класу А досягає 124.

Оскільки три інших октети класу А призначені для хостов, виходить, що в межах кожної мережі класу А доступний діапазон адрес відповідає 3 х 8, тобто 24 бітам. Число адрес можна підрахувати,підносячи 2 в ступінь, рівну кількості біт в адресі (в даному випадку 224 = 16 777 216), а потім віднявши від отриманого числа 2. Остання дія пояснюється тим, що получення всіх нулів та всіх одиниць зарезерво­вані для спеціальних мережевих адрес, і в звичайних ситуаціях не використовуються для провідних адрес. В результаті отримуємо 16 777 214. Дані про адреси класу А зведені в табл. 2.1.

 

Таблица 2.1. Адреси класу А: факти і цифри

Максимальна кількість мереж 27 – 2 -126

Максимальна кількість застосовуваних мереж 27 – 2 - 124

Кількість хостів в мережі 224 – 2 - 16 777 214

Приватні IP-адреси. 10.0.0.0.0 - 10.255.255.255

Діапазон адрес в1.0.0.0 - 126.0.0.0

Адреси класу В

Адреси класу В завжди приймають наступну форму:

10bbbbbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb

Перші дві цифри — 1 0, а інші (позначені символами b) можуть бути або нулями, або одиницями. Ця схема скорочує загальну кількість можливих мереж, фіксуючи два найстарших розряди. Формат адресов класу В такий, що перші два октета визначають номер мережі, а інші — номер хоста; тому в мереженій частині на адресний прострір виділяється 14 біт. Таким чином, максимальнае кількість використовуваних мережевих адрес дорівнює 214 - 2 (два потрібно віднімати завжди, оскільки адреси, які складаються з самих одиниць або самих нулів, резерву­ються), в результате отримуємо 16 382. Більш того, в документе RFC 1918 ого­ворюється, що 16 адрес класа В, від 172.16.0.0 до 172.31.255.255, резервуються для приватного застосування. Виходить, що загальна кількість загальнодоступних IP-адрес класа В дорівнює 16 382 - 16, або 16 366. Два інших октети адрес класу В виділяються під хости; це означає, що адресний простір для хостів в межах кожної мережі класу В складає 2x8, або 16 біт. Кількість адрес можна підрахувати, підносячи 2 в степінь, рівну кількості біт в адресі (в даному випадку 216 = 65 536), а потім віднявши з отриманого числа 2. Остання дія пояснюється тим, що сполучення всіх нулів та всіх одиниць в мережевих адресах зарезерво­вані, ч в нормальних ситуаціях не використовуються в якості провідних ведущих адре­с. В результаті отримуємо 65 534. Дані про адреси класу В зведені в табл. 2.2.

Таблиця 2.2. Адреси класу В: факти та цифри Максимальна кількість мереж 214-2   16 382
Максимальна кількість застосовуваних мереж 214-18 16 366
Кількість хостів в мережі2 -2 65 534
Приватні IP-адреси Від 172.16.0.0 до 172.31.255.255   Діапазон адрес 128.0.0.0   191.255.0.0

Адреси класу С

Адреси класу С завжди приймають наступну форму:

110bbbbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb

Перші три цифри — 110, а інші (позначені символами b) можуть бути або нулями, або одиницями. Зверніть увагу, що ця схема скорочує загальну кількість можливих мереж, фіксуючи три найстарших розряди. Формат адрес класу С такий, що перші три октети визначають номер мережі, а останній — номер хоста; тому в мережевійї частині на адрес­ний просір виділяється 21 біт. Таким чином, максимальна кількість використовуваних мережевих адрес дорівнює 221 — 2 (два потрібно віднімати завжди, оскільки адреси, які складаються із самих одиниць або самих нулів, ре­зервуються), тобто 2 097 150. В документе RFC 1918 визначається, що 256 адрес класу С, від 192.168.0.0 до 192.168.255.255, резервються для приват­ного застосування. Виходить, що загальна кількість загальнодоступних IP-адрес класу С дорівнює 2 097 150 - 256, або 2 096 894. Заключний октет адрес класу С виділяється під хости; по цій причині адресний прострір для хостів в межах кожної мережевої ад­реси класу C складає 8 біт. Кількість адрес можна підрахувати, підводячи 2 в степінь, рівну В результаті отримуємо 254. Дані про адреси класу С узагальнюються в табл. 2.3.

Максимальна кількість мереж  
Максимальна кількість застосовуваних мереж
Кількість хостів в мережі
Приватні IP-адреси

2 097 150

 

2 096 894

 

254

 

от192.168.0.0

до192.168.255.255 256
Діапазон адрес192.0.1.0 223.255.255.255
Документ RFC 1878 (принятий в декабре 1995 года) дозволяє застосовувати для хостів адреси, які складаються тільки з нулів або тільки одиниць. Можна вважати, що таким чином ці заре­зервовані адреси повертаються в адресний пул, і це дійсно так, якщо всі маршрутизатори в мережі використовують сучасний протокол маршру­тизації типу RIPv2 або OSPF. Коли вам буде потрібно налагодити власну мережу та обчислити використовуваний діапазон адрес, ознайомтесь з документацією по маршрути­затору та зв’яжіться із постачальником доступу в мережу Internet (Internet Service Provider, ISP), щоб впевнитись в дійсності таких адрес.

Адреси класів D та Е

Класи D та Е починаються там, де закінчується клас С; потрібно сподіватися, що це інтуітивно зрозуміло. Адреси класу D завжди приймають наступну форму:

1110bbbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb

Форма адрес класу Е така: 11110bbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb.bbbbbbbb

Клас D призначено для групових адрес, які забезпечують користувачам можливість "сумісного використання" од­нієї IP-адреси (що є прямим порушенням правил для класів А, В и С) та отримання мережею одного й того ж широкомовленевого повідомлення за час однієї передачі. Збереження пропускної здатності пояснює значимість групових адрес для передачі потокових даних, таких як відео- або телеконференцій, а також інформації, яка має інте­рес для багатьох користувачів, наприклад — оновлень таблиць маршру­тизації. В діапазон адрес класу D входять значення від 224.0.0.0 до 239.255.255.255.

Адреси класу Е передбачені виключно для експериментального застосування. Їх діапазон — від 240.0.0.0 до 247.255.255.255.

 

Мережеві, широкомовленеві, групові та інші спеціальні IP-адреси

В звичайних ситуаціях, коли IP-пакет переміщується від відправника до отримувача, мережева частини адреса направляє трафік з мережі відправника в мережу отримувача. Хостова частина адреси використовується тільки в тому випадку, якщо відправник і отримувач знаходяться в одній физичній мережі або підмережі. Хоча під час більшості передач від машини до машини фрейми можуть переходити із мережі в мережу, майже всі такі передачі здійснюються з цілью перемістити пакет як можна ближче до мережі призначення. У локальних мережах, хоча там можуть проходити будь-які види трафіка, окремі хости звичайно зчитують тільки вхідний трафік, який або адресовано їм, або обов’язковий для прочитання з інших причин (наприклад, коли широко­мовленеве повідомлення адресоване службі, яка працює на даному хості). Розглядаючи способи обчислення числа доступних адрес в діапазоні числових значень IP, ми казали, що із загального числа можливих адрес, необхідно відняти 2, так як будь-яка IP-адреса, що містить в хостовій частині тільки нулі (наприклад, 10.0.0.0 для приватної IP-адреси класу А), позначає адресу самої мережі. Мережева ад­реса не в змозі ідентифікувати окремий хост в мережі, тому що вона ідентифікує мережу в цілому.

Крім мережевої, "інша адреса", яку не можна застосовувати для ідентифи­кації окремого хоста мережі, — та, що містить в хостовій частині тільки одиниці, наприклад 10.255.255.255 (в двійковому представленні — 00001010.11111111.11111111.11111111) для мережі класа А 10.0.0.0.

Спеціальний тип адреси, який називається широкомовленевою адресою (broadcast address), представляє мережеву адресу, яку повинні зчитувати всі хости мережі. В сучасних мережах широкомовленеві адреси ще застосовуються, але вони виникли в той час, коли мережі були малі і обмежені, і такі "підручні" повідомлення могли запропонувати зручний спосіб запита служб, коли визначений сервер не можна було явно ідентифіку­вати. В деяких ситуаціях — наприклад, коли DHCP-кліент відсилає повідомлення DHCP Onerширокомовлення має місце в сучасних мережах TCP/IP; тим не менш, широкомовленевий трафік тепер рідко пересилається з однієїй фізичної мережі в іншу, залишаючись в більшості випадків виключно локальною формою мережевого трафіка.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.