11.1.4 Определение сети: логическое и
Логическая операция И — одна из трех основных двоичных операций, используемых в дискретной логике. Двумя другими операциями являются ИЛИ (OR) и НЕ (NOT). Операция И используется для определения сетевого адреса.
Логическое И — это сравнение двух битов, результаты которого показаны на рисунке ниже. Обратите внимание, что 1 И 1 = 1. Любая другая комбинация приводит к 0.
1 И 1 = 1
0 И 1 = 0
1 И 0 = 0
0 И 0 = 0
Примечание: В цифровой логике 1 представляет True, а 0 — False. При использовании операции AND оба входных значения должны быть True (1), чтобы результат был True (1).
Для того чтобы определить сетевой адрес IPv4-узла, к IPv4-адресу и маске подсети побитово применяется логическая операция И. Применение логической операции И к адресу и маске подсети в результате дает сетевой адрес.
Для демонстрации использования операции И для определения сетевого адреса рассмотрим узел с IPv4-адресом 192.168.10.10 и маской подсети 255.255.255.0, как показано на рисунке.
IPv4 адрес узла (192.168.10.10) - IPv4-адрес хоста в десятичном формате с точками и в двоичном виде.
Маска подсети (255.255.255.0) - Маска подсети узла в десятичном формате с точками и в двоичном виде.
Сетевой адрес (192.168.10.0) - Логическая операция AND между адресом IPv4 и маской подсети приводит к тому, что сетевой адрес IPv4 отображается в десятичном формате с точками и в двоичном виде.
Используя первую последовательность битов в качестве примера, обратите внимание, что операция логического И выполняется на 1 бите адресе хоста с 1 битом маски подсети. Это приводит к 1 биту сетевого адреса. 1 И 1 = 1.
Операция логического И между адресом узла IPv4 и маской подсети приводит к созданию IPv4-адреса сети для этого узла. В этом примере операция логического И между адресом узла 192.168.10.10 и маской подсети 255.255.255.0 (/24) приводит к созданию IPv4-адреса сети 192.168.10.0/24. Это важная операция IPv4, так как она сообщает хосту, к какой сети он принадлежит.
11.1.5 Видео - Сетевой адрес, адрес хоста и широковещательный адрес
Нажмите Воспроизвести, чтобы посмотреть, как определяется сетевой адрес, адрес узла и широковещательный адрес для конкретного IPv4-адреса и маски подсети.
(здесь видео)
11.1.6 Сетевой адрес, адрес хоста и адрес трансляции
В каждой сети есть три типа IP-адресов:
Сетевой адрес
Адрес хоста
Широковещательный адрес
Используя топологию на рисунке, эти три типа адресов будут изучены.
NСетевой адрес
Сетевой адрес — это адрес, представляющий определенную сеть. Устройство принадлежит этой сети, если оно удовлетворяет трем критериям:
Он имеет ту же маску подсети, что и сетевой адрес.
Он имеет те же биты сети, что и сетевой адрес, как указано маской подсети.
Он расположен в том же домене широковещательной рассылки, что и другие узлы с тем же сетевым адресом.
Узел определяет свой сетевой адрес, выполняя операцию логического И между IPv4-адресом и маской подсети.
Как показано в таблице, сетевой адрес имеет все 0 бит в части узла, как определено маской подсети. В этом примере сетевой адрес — 192.168.10.0/24. Сетевой адрес не может быть назначен устройству.
Сетевой адрес, адрес хоста и адрес трансляции
|
Сетевая часть |
Хостовая часть |
Биты хоста |
Маска подсети 255.255.255.0 или /24 |
255 255 255 11111111 11111111 11111111 |
0 00000000 |
|
Сетевой адрес 192.168.10.0 или /24 |
192 168 10 11000000 10100000 00001010 |
0 00000000 |
Все 0 |
Первый адрес 192.168.10.1 или /24 |
192 168 10 11000000 10100000 00001010 |
1 00000001 |
Все 0 и 1 |
Последний адрес 192.168.10.254 или /24 |
192 168 10 11000000 10100000 00001010 |
254 11111110 |
Все 1 и 0 |
Широковещательный адрес 192.168.10.255 или /24 |
192 168 10 11000000 10100000 00001010 |
255 11111111 |
Все 1 |
Адреса узлов
Адреса узлов — это адреса, которые могут быть назначены устройству, например компьютеру, ноутбуку, смартфону, веб-камере, принтеру, маршрутизатору и т.д. Основной частью адреса являются биты, обозначенные 0 битами в маске подсети. Адреса хоста могут иметь любую комбинацию битов в части хоста, за исключением всех 0 битов (это будет сетевой адрес) или всех 1 битов (это будет широковещательный адрес).
Все устройства в одной сети должны иметь одинаковую маску подсети и одинаковые биты сети. Только биты хоста будут отличаться и должны быть уникальными.
Обратите внимание, что в таблице есть первый и последний адрес хоста:
Первый используемый адрес - этот первый узел в сети имеет все 0 бит с последним (самым правым) битом в 1 бит. В этом примере это 192.168.10.1/24.
Последний используемый адрес - этот последний узел в сети имеет все 1 бит с последним (самым правым) битом в 0 бит. В этом примере это 192.168.10.254/24.
Любые адреса между 192.168.10.1/24 по 192.168.10.254/24 включительно могут быть назначены устройству в сети.
Broadcast address
Широковещательный адрес — это адрес, который используется, когда он необходим для доступа ко всем устройствам в IPv4-сети. Как показано в таблице, сетевой широковещательный адрес имеет все 1 бит в части узла, определяемой маской подсети. В этом примере сетевой адрес — 192.168.10.255/24. Широковещательный адрес не может быть назначен устройству.
11.1.7 Activity - ANDing to Determine the Network Address
Инструкция:
Для определения сетевого адреса (в двоичном и десятичном форматах) используйте операцию И.
Проверка:
11.1.8 Check Your Understanding - IPv4 Address Structure
Host-A has the IPv4 address and subnet mask 10.5.4.100 255.255.255.0. What is the network address of Host-A?
10.0.0.0
10.5.0.0
10.5.4.0
10.5.4.100
Host-A has the IPv4 address and subnet mask 172.16.4.100 255.255.0.0. What is the network address of Host-A?
172.0.0.0
172.16.0.0
172.16.4.0
172.16.4.100
Host-A has the IPv4 address and subnet mask 10.5.4.100 255.255.255.0. Which of the following IPv4 addresses would be on the same network as Host-A? (Choose all that apply)
10.5.4.1
10.5.0.1
10.5.4.99
10.0.0.98
10.5.100.4
Host-A has the IPv4 address and subnet mask 172.16.4.100 255.255.0.0. Which of the following IPv4 addresses would be on the same network as Host-A? (Choose all that apply)
172.16.4.99
172.16.0.1
172.17.4.99
172.17.4.1
172.18.4.1
Host-A has the IPv4 address and subnet mask 192.168.1.50 255.255.255.0. Which of the following IPv4 addresses would be on the same network as Host-A? (Choose all that apply)
192.168.0.1
192.168.0.100
192.168.1.1
192.168.1.100
192.168.2.1