Лабораторная работа "Основы адресации в ip-сетях".
Цель: Целью данной работы является основ адресации в IP-сетях; изучения понятий: IP-адрес, класс сети, маска сети и принципов из использования. Так же в данной работы вы узнаете о особых IP-адресах, которые нельзя использовать для адресации конечных хостов.
Основы адресации в ip-сетях. Понятие ip-адреса.
В протоколе IP версии 4 IPv4 (существует версия протокола 6 IPv6) используются 32-разрядные двоичные числа. Диапазон представления 32 разрядных чисел составляет числа от 0 до 4294967296 (для беззнакового представления). Про IP-адреса можно также сказать, что они представляются 4-х байтным числом, поскольку совокупность из восьми бит есть один байт. Итак следующие два высказывания совершенно эквивалентны: "для адресации в IP-сетях используются 32 разрядные числа", " для адресации в IP-сетях используются 4 байтные числа". Примером IP-адреса может служить число 3232238343.
Для коммуникационного оборудования этого вполне достаточно для работы. Но администрировать сеть, где хосты имеют такое представление адреса, человеку не представляется возможным. Для упрощения работы администраторов IP-адрес разбивается на 4 группы (один байт IP-адреса соответствует одной группе). Для того, чтобы получить привычное представление IP-адреса, переведем число 3232238343 в двоичный вид – 11000000101010000000101100000111, разобьем его на четыре группы – 11000000101010000000101100000111, а затем переведем каждую группу в десятичный вид, разделив группы точками – 192.168.11.7.
Собственно, именно в таком виде и представляются IP-адреса.
Как вы уже знаете, IP-адреса содержат в себе информацию об адресе сети, в которую входит хост, и об адресе этого хоста в этой сети. Возникает вопрос: "Как эти два компонента (адрес сети и адрес хоста) кодируются одним 32-х разрядным числом?" Дело в том, что не все биты IP-адреса задают адрес хоста. Часть из них (старшая часть) задает адрес сети. Например, первые 5 старших бит задают номер сети. Тогда, глядя на наш пример, можно сказать, что адрес сети равен 24 (старшие 5 бит = 11000), а адрес хоста в этой сети равен 11012871 (младшие 27 бит равны 000101010000000101100000111), или 0.168.11.7.
Для четкого функционирования программного и аппаратного обеспечения вычислительной сети на основе протокола IP, необходимо знать, где проходит граница между адресом сети и адресом хоста в этой сети. Эта задача решается с помощью понятия "класс сети".
Понятие класса сети.
Весь возможный набор IP-адресов (от 0.0.0.0 до 255.255.255.255) разбит на 5 классов:
класс A;
класс B;
класс C;
класс D;
класс E.
В лабораторных работах мы будем рассматривать только первые три класса.
Для каждого IP-адреса можно указать класс сети. Причем каждый IP-адрес может относится только к одному классу.
Зная класс сети, к которому относится рассматриваемый вами IP-адрес, можно точно сказать сколько старших бит отводится для представления адреса сети, а сколько для адреса хоста в этой сети. А именно: если IP-адрес относится к сети класса A, то старшие 8 бит кодируют адрес сети, а младшие 24 бита – адрес хоста в этой сети; если сеть класса B – старшие 16 бит адрес сети, младшие 16 бит – адрес хоста; если сеть класса С – старшие 24 бита адрес сети, младшие 8 бит – адрес хоста в этой сети.
байты/ класс |
X |
X |
X |
X |
A |
адрес сети |
адрес хоста |
||
B |
адрес сети |
адрес хоста |
||
C |
адрес сети |
адрес хоста |
||
Возникает вопрос: "Как по IP-адресу определить класс сети, к которому он принадлежит?"
Для ответа на этот вопрос, вспомним, что IP-адрес это 32-разрядное число (см. пример выше).
Чтобы определить класс сети по IP-адресу, нужно перевести число в двоичную систему счисления и определить значения нескольких самых старших бит.
Обратимся к следующей таблице:
класс сети |
старшие биты |
A |
0 |
B |
10 |
C |
110 |
Вообще говоря, для того, чтобы определить класс сети не нужно переводить весь IP-адрес в двоичный вид. Достаточно перевести только старший байт. Например, нам дан IP-адрес 157.15.156.9, требуется определить класс сети. Для этого переводим число 157 (старший байт) в двоичный вид – 10011101. Мы видим, что старшие биты имеют последовательность 10. Смотрим в таблицу и определяем, что данный нам IP-адрес относится к сети класса B.
Теперь, зная класс сети, мы можем определить адрес сети и адрес хоста в этой сети. Поскольку класс сети – B, старшие два байта (старшие 16 бит) кодируют адрес сети, младшие два байта (младшие 16 бит) кодируют адрес хоста. Итак: адрес сети 157.15.0.0 адрес хоста 0.0.159.9.
Зная, что для адреса хоста отводится 16 бит, мы можем сказать, сколько хостов может быть в сети 157.15.0.0 – 65536 (216). Однако не все из этих 65536 адресов можно назначать реальным хостам. Дело в том, что в IP-сетях существуют особые IP-адреса.