I. Анатомия адресов iPv4

Каждое устройство в сети должно быть определено однозначно. На сетевом уровне для пакетов связи необходимо определить адреса источника и получателя, которые находятся в двух конечных системах. Использование IPv4 (IP version 4) означает, что каждый пакет имеет 32-битный адрес источника и 32-битный адрес получателя в заголовке сетевого уровня.

Эти адреса используются в сети передачи данных в двоичном виде. Внутри устройства для их интерпретации применяется цифровая логика. Для человека же трудно интерпретировать строку в 32 бита и еще труднее запомнить ее. Поэтому мы записываем IPv4 адрес, используя десятичный формат.

Десятичная запись

Двоичное представление IPv4 адресов выражается в десятичном виде как разделенные точками байты двоичной записи, называемые октетами. Такое название они получили потому, что десятичное число представляет один байт или восемь бит.

Например, адрес 10101100000100000000010000010100 выражается в двоичном виде как 172.16.4.20.

Имейте в виду, что устройства используют бинарную логику. Десятичная же запись используются только для того, чтобы сделать процесс запоминания и использования адресов легче для людей.

Сеть и части узла

Для каждого IPv4 адреса некоторая часть старших битов представляет адрес сети. На сетевом уровне мы определяем сеть как группу узлов, которые имеют идентичные биты в сетевой части их адреса.

Хотя все 32 бита определяют узловой IPv4 адрес, у нас есть изменяемое число битов, которые называются узловой частью адреса. Число битов, используемых в этой узловой части, определяют число узлов, которые мы можем иметь в сети.

Например, если на нужно иметь не менее 200 узлов в данной сети, мы должны использовать достаточное количество битов в узловой части, чтобы иметь возможность представить, по меньшей мере, 200 различных наборов битов.

Чтобы присвоить уникальный адрес каждому из 200 узлов, мы будем использовать весь последний октет. Из 8 бит можно получить всего 256 различных наборов битов. И это значит, что биты первых трех октетов будут представлять сетевую часть адреса.

II. Типы адресов в iPv4 сети.

В диапазоне каждой IPv4 сети существуют три типа адресов:

Сетевой адрес – это адрес, по которому мы обращаемся к сети.

Широковещательный адрес – это специальный адрес, используемый для отправки данных всем узлам сети.

Узловой адрес – это адрес, закрепленный за конечным устройством в сети.

Сетевой адрес

Сетевой адрес является стандартным способом обращения к сети. Например, мы можем обратиться к сети следующим образом: «сеть 10.0.0.0». И это более удобный и наглядный способ обращения к сети, чем использование термина вида «первая сеть». Все узлы в сети 10.0.0.0 будут иметь те же сетевые биты.

В диапазоне сети, использующей IPv4 адреса, наименьший адрес зарезервирован для адреса сети. Этот адрес содержит нули на каждой позиции в узловой части адреса.

Широковещательный адрес

Широковещательный IPv4 адрес – это специальный адрес для каждой сети, который позволяет взаимодействовать со всеми узлами этой сети. Так, чтобы отправить данные всем узлам сети, узел может просто отправить пакет, адресовав его на широковещательный адрес сети.

Широковещательный адрес использует наибольший адрес в диапазоне сети. Этот адрес содержит единицы на каждой позиции в узловой части. Для сети 10.0.0.0 с 24 сетевыми битами широковещательным адресом будет 10.0.0.255. Этот адрес также называют прямым широковещательным.

Узловой адрес

Как указывалось ранее, каждое конечное устройство должно иметь уникальный адрес для доставки пакетов этому узлу. В IPv4 адресации, мы присваиваем значения между сетевым адресом и широковещательным адресом устройствам в этой сети.

Сетевой префикс

Важный вопрос: а как узнать, сколько бит представляют сетевую часть и сколько – узловую?

Когда мы выражаем IPv4 адрес сети, мы добавляем длину префикса в сетевой адрес. Длина префикса – это число битов в адресе, которые и дают нас сетевую часть. Например, в записи «172.16.4.0 /24» длиной префикса является «/24». Она говорит, что первые 24 бита являются сетевым адресом. А оставшиеся 8 битов, последний октет, составляют узловую часть. Позднее в этой главе мы изучим другой метод, используемый для определения сетевой части IPv4 адреса сетевых устройств. Он называется маска подсети. Маска подсети состоит из 32 бит, точно как адрес, и использует единицы и нули, чтобы указать, как биты адреса являются сетевыми битами, а какие – узловыми.

Сетям не всегда назначается префикс «/24». В зависимости от числа узлов в сети, назначенный префикс может быть разным. Использование разных префиксов изменяет диапазон узлов и широковещательный адрес для каждой сети.

Обратите внимание, что сетевой адрес может оставаться прежним, но диапазон узлов и широковещательный адрес будут различными для разных длин префикса.