1.7 Понятие ip-адреса, маска подсети, основной шлюз

Понятие об IP-адресе, определение его функций. Компьютеры имеют персонифицированные IP-адреса, обеспечивающие их сетевую работу. Это и есть их главное предназначение. Также IP-адрес служит для связи компьютеров в локальной и во Всемирной сетях, фиксирует уникальность конкретного компьютера, обеспечивает осуществление соединения через шлюзовые каналы. IP-адрес - это, с одной стороны, двоичное 32-хразрядное число, используемое для идентификации подсети, в которой «расположена» конкретная машина; с другой – ее уникальный, никогда не повторяющийся номер. С целью более легкого восприятия IP-адреса двоичное 32-хразрядное число трансформируют в 4-е десятичных числа, имеющих значения от 0 до 255.

Из нескольких компьютеров образовывается одна подсеть. Их IP-адреса имеют общие фрагменты, отличаются только последней цифрой. Эта ситуация характерна для домашних сетей, которым присваиваются внутренние адреса.

Чтобы сохранить уникальность, избежать совпадения хостовых IP-адресов, их нельзя назначать произвольно. Существуют специальные организации, которые выдают номера (адреса) компьютеров.Они руководствуются специально разработанными классами. Классы адресов – иерархические понятия.

Классы адресов выполняет роль сетевой адресации, а также адресации сетевых компьютеров; кл. В – подсети; кл. С – сетевых хостов. Есть и другие классы, однако они не принимают участия в определении главных адресов. Известны особые IP-адреса. Они назначаются, например, при тестировании, использовании обратной связи и т. д.  

Маска и ее роль. Маска подсети структурирует IP-адрес. Она определяет, какие цифры в нем есть адресом сети, а какие – адресом хоста, например, сервера какой-либо локальной сети, выполняющего определенные функции с целью обслуживания запросов других пользователей этой же сети. Используя двоичное число, маска маскирует (закрывает) некоторую часть IP-адреса, представляющую собой нумерацию подсети.

Например, в условиях домашней сети, в которой есть какое-то количество компьютерных точек, маска подсети скорее всего имеет такое выражение: 255.255.255.0. Она показывает, что при совпадении первых трех цифр IP-адреса с адресом домашнего компьютера эти адреса имеют прямую связь.

В процессе налаживания связей между компьютерными машинами функции масок состоят в том, чтобы определить, где расположен целевой хост - внутри той подсети, в которой лежит и исходный хост или вне ее. Во втором случае исходный для системы хост отправляет данные на IP-адрес основного шлюза. Маска дает сведения о том, какие именно компьютеры связаны одной сетью и с каким конкретным компьютером. Она также дает информацию, для какого соединения нужен шлюз. Маску можно сравнить с идентификационной матрицей, «накладывающейся» на компьютерный адрес для соединения.

Что такое шлюз? Это путь, открываемый маршрутизатором (модемом, сервером), чтобы какой-либо компьютер мог связаться со Всемирной системой Интернет, найти страницу в удаленном сервере. Без шлюза сетевые связи невозможны.   Пример основного шлюза Обычно рассмотренными понятиями оперируют специалисты, но их значением надо обязательно овладеть тем, кто хотел бы самостоятельно настраивать компьютерную сеть.

1.8 Общие сведения об архитектуре семейства протоколов TCP/IP

Все многообразие сетевых приложений и многомиллионная всемирная компьютерная сеть выросли из четырехкомпьютерной сети ARPANET, созданной по заказу Министерства Обороны США и связавшей вычислительные комплексы в Стэндфордском исследовательском институте, Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и университете Юты. Первая передача информации между двумя компьютерами сети ARPANET состоялась в октябре 1969 года, и эту дату принято считать датой рождения нелокальных компьютерных сетей. (Необходимо отметить, что дата является достаточно условной, так как первая связь двух удаленных компьютеров через коммутируемые телефонные линии была осуществлена еще в 1965 году, а реальные возможности для разработки пользователями ARPANET сетевых приложений появились только в 1972 году.) Эта сеть росла и почковалась, закрывались ее отдельные части, появлялись ее гражданские аналоги, они сливались вместе, и в результате «что выросло – то выросло».

При создании ARPANET был разработан протокол сетевого взаимодействия коммуникационных узлов – Network Control Protocol (NCP), осуществлявший связь посредством передачи датаграмм (см. лекцию 14, раздел «Связь с установлением логического соединения и передача данных с помощью сообщений»). Этот протокол был предназначен для конкретного архитектурного построения сети и базировался на предположении, что сеть является статической и настолько надежной, что компьютерам не требуется умения реагировать на возникающие ошибки. По мере роста ARPANET и необходимости подключения к ней сетей, построенных на других архитектурных принципах (пакетные спутниковые сети, наземные пакетные радиосети), от этого предположения пришлось отказаться и искать другие подходы к построению сетевых систем. Результатом исследований в этих областях стало появление семейства протоколов TCP/IP, на базе которого обеспечивалась надежная доставка информации по неоднородной сети. Это семейство протоколов до сих пор занимает ведущее место в качестве сетевой технологии, используемой в операционной системе UNIX. Именно поэтому мы и выбрали его для практической иллюстрации общих сетевых решений.

Семейство протоколов TCP/IP построено по «слоеному» принципу. Хотя оно и имеет многоуровневую структуру, его строение отличается от строения эталонной модели OSI, предложенной стандартом ISO. Это и неудивительно, так как основные черты семейства TCP/IP были заложены до появления эталонной модели и во многом послужили толчком для ее разработки. В семействе протоколов TCP/IP можно выделить четыре уровня:

• Уровень сетевого интерфейса.

• Уровень Internet.

• Транспортный уровень.

• Уровень приложений/процессов.

1.9 Прикладной уровень. Протоколы FTP, TFTP, TELNET, SMTP, POP, HTTP

В основе любого взаимодействия лежит протокол — некие правила, определяющие порядок обмена информацией и ее вид. При общении между людьми такой протокол называется этикетом. Он зависит от культурных традиций, характера взаимоотношений собеседников, текущей ситуации. В компьютерных сетях протокол определяется задачей, для выполнения которой он создавался. Чтобы передать информацию от одной системы к другой, например, от вашего подключенного к Интернету компьютера на любой сайт, используется целое многоуровневое семейство протоколов.

На самом верхнем уровне, называемом прикладным, вы набираете адрес (или ищете в журнале, или пользуетесь избранными ссылками) в программе Internet Explorer, Opera, Firefox или другой, жмете клавишу Enter и ждете. Протокол прикладного уровня хватает этот адрес, добавляет к нему служебную информацию, разбивает при необходимости получившиеся данные на кусочки, упаковывает каждый кусочек особым образом и передает протоколу, лежащему уровнем ниже. Такая процедура повторяется несколько раз, в результате чего ваши кусочки превращаются в колебания напряжения в линиях передачи, например, телефонных, или радиосигналы в случае беспроводного Интернета.

Именно в таком виде их получает система, для которой данные предназначены. Она проделывает с ними то же самое, что и ваша, только в обратном порядке. Данные через серию преобразований поднимаются на прикладной уровень, где их можно интерпретировать. Например, сообразить, что вы запросили у веб-сервера файл index. html, находящийся в каталоге www. После чего описанным уже способом отправить вам долгожданную страницу. Если надо, с картинками.

В общем виде так работает любой протокол прикладного уровня семейства TCP/IP, которое в силу исторических причин большинство из нас используют при обращении к сети Интернет. Наиболее часто мы сталкиваемся с протоколами HTTP, FTP, POP3, SMTP, реже — telnet.

HTTP — протокол передачи гипертекста. С его помощью ваша программа веб-навигатор общается с веб-серверами. Общение представляет собой отправку запросов и получение ответов. Ответы содержат запрашиваемые данные — документы, рисунки, исполняемые файлы и другое. Именно этот протокол позволяет вам просматривать веб-страницы.

FTP — протокол передачи файлов. Его мы используем, чтобы отправить или получить файлы с удаленного компьютера. Для этого на одном из компьютеров должна быть установлена, настроена и запущена служба, которая называется FTP-сервером, а второй компьютер с использованием программы, называемой FTP-клиентом, должен подключиться к первому.

POP3 — почтовый протокол. С помощью него мы получаем свою почту с почтовых серверов, например, mail.ru. Как и в предыдущем случае, на сервере запущена соответствующая служба, а у нас на компьютере установлена и настроена программа-клиент — например, MS Outlook.

SMTP — простой протокол передачи почты. Он позволяет нам отправлять почтовые сообщения со своего компьютера на почтовый сервер. Как и FTP и POP3, этот протокол требует, чтобы сервер «был знаком» с нами, то есть, хранил логическое имя и пароль, с помощью которого мы будем к нему обращаться. Только в некоторых случаях можно обратиться к серверу FTP или SMTP анонимно.

telnet — протокол сетевых телекоммуникаций. Один из старейших прикладных протоколов. С его помощью можно запускать различные процессы на удаленном компьютере, при соответствующих разрешениях, — например, отправить на печать 200 страниц текста «хочу печенья!».