Принципы именования компьютеров в сети

IP-адреса

Каждый компьютер или иное устройство (хост) в компьютерной сети имеет уникальный физический адрес, называемый IP-адрес (читается айпи адрес). Термин IP-адрес был введён в 1981 г.

IP-адрес – это уникальная 32-битная последовательность (т.е. 4 байта), полностью идентифицирующая хост в Интернете, например 1001 0101 1110 1111 1101 0001 1101 0110. IP-адреса принято делить на 4 октета – группы по 8 бит. Содержимое каждого октета можно представить в виде целого числа в диапазоне от 0 до 255. В текстовой записи IP-адрес представляет собой последовательность из четырех чисел, разделенных точками, например: 149.239.209.214. На содержательном уровне адрес хоста - это пара чисел (netid, hostid), где netid - идентификатор сети, а hostid - идентификатор хоста в этой сети. Таким образом, IP-адрес состоит из двух частей, одна часть – это адрес сети, а другая часть – адрес хоста. Сетевая часть IP‑адреса (netid) назначается Межсетевым информационным центром (InterNIC). Маршрутизаторы используют IP‑адреса для передачи пакетов между сетями.

IP‑адреса используются на 3-ем (сетевом) уровне модели OSI (межсетевой уровень модели TC IP). IP‑адреса присваиваются вручную сетевым администратором или назначаются автоматически сервером Dynamical Host Configuration Protocol (DHCP). IP-адрес компьютера является логическим адресом и его можно изменить. MAC-адрес (адрес сетевого интерфейса) в большинстве случаев записан в постоянной памяти устройства.

IP-адрес может использоваться как для адресации отдельного хоста, так для адресации целой группы хостов, логически объединённых в сегмент сети или подсеть (subnetwork). Для адреса хоста значащими являются все цифры адреса. Для адреса подсети значащими являются только несколько старших разрядов IP-адреса. Остальные разряды относятся к адресам хостов в подсети.

Изначально адресация в сетях TCP/IP осуществлялась на основе классов: первые биты определяли класс сети, а по классу сети можно было сказать - сколько бит было отведено под номер сети и номер узла. Определены 5 различных классов IP-адресов – A, B, C, D, Е. В зависимости от класса адреса сетевая часть и адрес хоста занимают различное число бит. В коммерческих сетях используются только сети класса A, B, C.

Класс A

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
0	Адрес сети (netid) – 7 разрядов							Адрес хоста (hostid) – 24 разряда

Первый бит адреса сети класса A всегда равен 0. Первый октет определяет адрес сети класса А. Например, 11.0.0.0. с маской подсети по умолчанию 255.0.0.0. Из структуры адреса класса А следует, что в первом октете он может иметь значения от 0 до 127. Однако сети 0.0.0.0 (маршрут по умолчанию) и 127.0.0.0 (loopback сеть) имеют специальное назначение и не доступны для использования в качестве идентификаторов сети. Значение 127 зарезервировано для организации внутренней петли устройств, которая используется для тестирования. Таким образом, доступно только 126 сетей класса A. Остальные 24 бита IP-адреса адресуют хосты в сети класса А. Всего может быть 2²⁴ хоста (более 16 млн.).

Класс B

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
1	0	Адрес сети (netid) – 14 разрядов														Адрес хоста (hostid) – 16 разрядов

Класс B IP сетевых адресов использует первые два октета для идентификации сети, оставшиеся два октета указывают хост. Адрес класса B всегда имеет самые левые два бита установленными в 1 0, поэтому первый октет адреса сети класса B всегда находится в диапазоне 128 – 191. Таким образом, для номера сети остается 14 бит, что дает 32767 доступных сетей класса B. Первый октет адреса сети класса B может принимать значения от 128 до 191, и каждая из таких сетей может иметь до 32,766 доступных хостов. Например, 131.107.0.0. с маской подсети по умолчанию 255.255.0.0.

Класс C

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
1	1	0	Адрес сети (netid) – 21 разряд																					Адрес хоста (hostid) – 8 разрядов

Класс C IP сетевых адресов использует первые три октета для идентификации сети, а последний октет указывает адрес хоста. Адрес класса С всегда имеет самые левые три бита установленными в 1 1 0. Первый октет адреса сети класса «С» находится в диапазоне 192 – 223. Таким образом, класс C допускает максимум 2 097 152 сети, по 254 компьютера в каждой. Адреса этого класса назначают малым сетям. Например, 222.222.222.0. с маской подсети по умолчанию 255.255.255.0.

Класс D

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
1	1	1	0	Адрес группы multicast (многоадресной рассылки)

Класс E

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
1	1	1	1	0	Резерв

Класс A поддерживает 16 млн. хостов в каждой из 126 сетей.

Класс B поддерживает 65 тыс. хостов в каждой из 16 тыс. сетей.

Класс C поддерживает 2 млн. хостов в каждой из 254 сетей.

Принято, что адрес сети и адрес хоста не может содержать все единицы или все нули. Например, адрес сети класса А 118.0.0.5 является допустимым, а адрес 118.255.255.255 является недопустимым. Если адрес хоста содержит все 1, то это широковещательный адрес сети (это означает, что пакет адресован всем хостам).

С ростом сети Интернет классовая адресация оказалась неэффективной и была вытеснена бесклассовой адресацией (англ. Classless InterDomain Routing, англ. CIDR). Бесклассовый метод IP-адресации позволяет гибко управлять пространством IP-адресов, не используя жёсткие рамки классовой адресации. Использование этого метода позволяет экономно использовать ограниченный ресурс IP-адресов, поскольку возможно применение различных масок подсетей к различным подсетям. В CIDR адреса не принадлежат к какому-либо классу (на нее ссылаются как на «бесклассную» адресацию). Вместо этого, адреса назначаются вместе со связанным значением маски, как способом различения сетей. Например, сеть компании может быть представлена как 182.14.48.0/20. Такая запись называется CIDR записью. Сеть однозначно определяется битами, которые совпадают с маской подсети. В данном случае это означает, что у вас есть сеть с ID 182.14.48. с 20-битной маской подсети (255.255.240.0).

Беcклассовая адресация основывается на переменной длине маски подсети (англ. Variable Length Subnet Mask — VLSM), в то время, как в классовой адресации длина маски строго фиксирована 0,1, 2 или 3 установленными байтами.

В терминологии сетей TCP/IP маской подсети или маской сети называется битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети. Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.0.0 находится в сети 12.34.0.0. Это бесклассовая адресация, т.е. адресация, основанная на переменной длине маски подсети. Чтобы получить адрес сети, зная IP-адрес и маску подсети, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции (логическое И). Например, в случае более сложной маски:

IP-адрес: 00001100 00100010 00111000 01001110 (12.34.56.78)

Маска подсети: 11111111 11111111 11100000 00000000 (255.255.224.0)

Адрес сети: 00001100 00100010 00100000 00000000 (12.34.32.0)

Маску подсети иногда записывают вместе с IP-адресом в нотации CIDR (Classless InterDomain Routing), в формате «IP-адрес/количество бит в маске, установленных в единицу»). Для вышеприведённого примера это будет 12.34.56.78/19.

Сети класса A - 127.0.0.0/8

Сети класса B - 192.168.0.0/16

Сети класса С - 192.168.0.0/24