4.2.3. Широковещательные домены и шлюзы по умолчанию

Еще одним важным назначением IP-адресов является управление широковещанием. Для того чтобы понять этот момент, рассмотрим, как осуществляется передача информации с одного хоста на другой. Чтобы передать информацию на любой хост, необходимо знать его МАС-адрес. Для определения МАС-адреса достаточно применить широковещательную рассылку по протоколу ARP. В плоской сети (плоскими сетями обычно принято называть сети, в которых используется только адреса 2 уровня), широковещательные сообщения получают и обрабатывают все хосты. В большой сети это может стать серьезной проблемой.

Предположим, что в плоской сети, состоящей из 1 миллиона хостов, каждую секунду происходит широковещательная рассылка запросов на получение МАС-адресов. В этом случае на каждый хост через каждую секунду будет поступать приблизительно 1 миллионов пакетов. При условии, что пакеты имеют размер 100 байтов, каждый хост должен будет обрабатывать примерно сто мегабайт в секунду. Поэтому каждый хост должен быть подключен к сети на скорости не менее 1 Гбит/с, что даже в современных условиях обеспечить достаточно сложно, особенно для удаленных пользователей. В связи с этим плоские сети разбивают на множество небольших сетей, с помощью IP-адресов. Для связи между ними используются маршрутизаторы. Так как широковещательная рассылка ограничивается маршрутизатором, то такие сети называют широковещательным доменом. Маршрутизаторы сегментируют сети на широковещательные домены, что позволяет исключить перегрузку всех устройств в сети, связанную с обработкою широковещательных пакетов.

При передаче информации между хостами, находящимися в одном широковещательном домене, проблем не возникает. Если же получатель расположен в другом широковещательном домене (другой сети), то хост-отправитель передает соответствующий пакет маршрутизатору, имеющему больше возможностей по достижению удаленной сети. Как правило, таким маршрутизатором считается шлюз данного хоста, применяемый по умолчанию.

Применяемым по умолчанию шлюзом является устройство, работающее по протоколу IP, на которое хост передает пакет, если не имеет информации о том, кому еще можно передать этот пакет. При передаче пакета на применяемый по умолчанию шлюз хост в качестве МАС-адреса получателя использует адрес этого шлюза, а не МАС-адрес хоста, но в пакете все равно указывает IP-адрес удаленного хоста. Затем маршрутизатор определяет, в каком направлении необходимо передать этот пакет, и вставляет в него новый МАС-адрес следующего транзитного перехода, если в этом есть необходимость.

4.3 Другие способы адресации, используемые в протоколах tcp/ip

4.3.1. Бесклассовая междоменная маршрутизация

Методы адресации на основе бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR) используются для назначения адресов открытой сети в связи с нехваткой свободных открытых IP-адресов. При использовании метода CIDR практически игнорируется принцип распределения сетевых адресов по классам и применяются пространства адресов, которые определены только с помощью маски. На первых порах метод CIDR рассматривался как способ распределения провайдером Internet между клиентами IP-адресов в виде диапазонов IP-адресов (называемых блоками), а не выделения адреса некоторого класса. Например, если организация заключает с провайдером Internet соглашение об аренде линии Е1, ей может быть передан для использования блок общедоступных IP-адресов. При этом количество адресов в блоке может находиться в пределах от 2 до 64, в зависимости от потребностей организации. Организация может также запросить (за дополнительную плату) еще один блок общедоступных адресов и добавить его к ранее полученному блоку, если в этом возникнет необходимость.

Принцип осуществления метода CIDR является очень простым. Провайдер Internet после получения заявки от организации, которой, допустим, требуется 25 открытых IP-адресов, просматривает имеющиеся в его распоряжении пространство адресов. Пусть это будут адреса в диапазоне от 64.90.1.32 до 64.90.1.63. В этом случае провайдер выделяет организации адрес сети 64.90.1.32/27. В этом блоке адресов организация получает 30 действительных IP-адресов от 64.90.1.33 до 64.90.1.62. Это – адрес сети класса А, но организация не получает весь диапазон адресов этого класса, поскольку им по-прежнему владеет провайдер Internet. Организации просто предоставляется часть пространства адресов этой сети, которое она может использовать до тех пор, пока не перейдет к другому провайдеру Internet.

Основной принцип метода CIDR состоит в том, что понятие класса уже не применяется. При этом организация не имеет права уменьшить длину маски подсети (использовать в ней меньше битов), но она может увеличивать длину маски (включать в нее больше битов) и разбивать свою часть пространства адресов на подсети в соответствии со своими потребностями. Но при этом необходимо следить за тем, чтобы использовались только адреса из назначенного диапазона.