МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра информационной безопасности

Лабораторная РАБОТА №4

по дисциплине «Сети и системы передачи данных»

Тема: Основы передачи данных на сетевом уровне

Студент _________________

Преподаватель _________________ Абазина Е.С.

Санкт-Петербург

2026

Содержание

Y

Формулировка определений и их свойств 3

Общие сведения о передаче данных на сетевом уровне. 3

Деление сети на подсети при IPv4 адресации. 4

Задача 3.1.4 9

Задача 3.1.14 10

Задача 3.2.4 11

Задача 3.2.14 13

Список использованных источников 15

Теоретическое введение

Цель лабораторной работы:

• Ознакомиться с функциями сетевого уровня и основными подходами к их реализации в различных протоколах.

• Изучить основные подходы к адресации и делению сетей на подсети при адресации IPv4.

• Изучить навык деления сети на подсети при адресации IPv4.

Формулировка определений и их свойств

Общие сведения о передаче данных на сетевом уровне.

Сетевой уровень — это третий уровень в модели OSI (Open System Interconnection), который отвечает за маршрутизацию данных между сетями (в том числе функционирующими по разным технологиям), логическую адресацию и определение пути передачи информации от источника к получателю.

Основные функции сетевого уровня:

- логическая (сетевая) адресация - присвоение глобально уникальных идентификаторов (IP-адресов) устройств и управление ими для маршрутизации;

- фрагментация - разделение больших пакетов данных на более мелкие фрагменты для передачи (MTU — Maximum Transmission Unit) для оптимальной загрузки сети или для продвижения трафика в сетях с ограничением по величине пакета;

- маршрутизация – процесс определения и выбора оптимального пути для передачи данных между сетями, реализуется в маршрутизаторах на основе анализа IP-адреса пакетов и сверки их с таблицами маршрутизации с последующим направлением пакетов в промежуточные узлы;

- контроль трафика и управление перегрузкой сети - обеспечение эффективной отправки данных за счёт управления потоком информации и предотвращения перегрузок.

Деление сети на подсети при iPv4 адресации.

1 Классовая адресация

На сетевом уровне назначается и используется логический IP-адрес. В версии 4 протокола сетевой адресации IPv4 IP-адрес имеет длину 4 байта или 32 бита. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

На заре рождения Интернета возникла задача, заключавшаяся в том, что IP-адреса нужно как-то группировать и контролировать их выдачу. Решением было разделить все пространство IP-адресов на классы. Это решение получило название классовая адресация (от англ. Classful), применялась с 1981 по 1995 год.

Пространство было поделено на 5 классов. Каждому классу был назначен блок адресов. Маршрутизатор, анализируя старшие биты старшего октета, определял, к какому классу относится адрес, а следовательно, какая часть заголовка – адрес сети, а какая – адрес подсети (таблица 1)

Таблица 1 – IP- адреса с классовой адресацией

Класс A. - самый большой блок адресов, половина всего адресного пространства. Предназначался данный класс для крупных сетей.

Старший бит старшего октета всегда 0. За адресом сети закреплен только первый (старший) октет (то есть 8 бит), а 3 последних октета (то есть оставшиеся 24 бита) назначаются хостам.

Старший бит старшего октета так же задает начальный и конечный диапазон адресов. Если в двоичном виде записать на всех октетах единицы, кроме первого бита в первом октете (там всегда 0), то получится 127.255.255.255, что является границей класса.

Таким образом, адреса класса А – адреса с возможностью организации крупных подсетей, и таких адресов относительно немного 2⁸=256, но в каждой подсети может быть по 2²⁴-2.

Класс B

Старшие два бит старшего октета всегда 10. За адресом сети закреплены два старших октета (то есть 16 бит), а 2 младших октета (то есть оставшиеся 12 бит) назначаются хостам. Адреса из этого блока предназначались для сетей средних масштабов. Первые биты строго 10. А остальные меняются.

Класс C

Старшие три бита старшего октета всегда 110. За адресом сети закреплен три старших октета (24 бит), а младший октет (8 бит) назначается хостам. Адреса этого класса ориентированы на подсети до 254 хостов.

Классы D и E. Адреса из этих блоков зарезервированы и не могут назначаться сетям и хостам. Класс D предназначен для многоадресной рассылки.

Первые биты у класса D — это 1110. Пример адреса — 224.0.0.5.

Первые биты у класса E — это 1111.

Для того, чтобы показать, какой кусок относится к сети, а какой к хостам, используется маска – последовательность единиц и нулей, которая анализируется вместе с IP-адресом. По структуре записи маска аналогична записи IP-адреса. Отличие маски от IP-адресов в том, что 0 и 1 не могут чередоваться. Сначала идут 1, а потом 0. Логика использования маски заключается в том, чтобы «1» стояли на тех же позициях, где в IP-адресе биты, относящиеся к номеру сети, а нули – там, где в IP-адресе биты, относящиеся к номеру подсети.

Маска класса A, записанная в двоичной записи имеет вид: 11111111.00000000.00000000.00000000, а в десятичной - 255.0.0.0. Для класса А маска не может содержать меньшее число единиц (так как 1й октет – всегда адрес сети). Поскольку именно число единиц имеет значение в маске, ее часто записывают вместе с адресом через дробь, где «знаменатель» равен числу единиц в маске: 127.0.0.0/8.

Маска класса В не может содержать меньше, чем 16 единиц, так как два старших октета – всегда адрес сети:

11111111.11111111.00000000.00000000₂ или 255.255.0.0₁₀ или 128.0.0.0/16

Маска класса С не может содержать меньше, чем 24 единицы, так как три старших октета – всегда адрес сети:

11111111.11111111.11111111.00000000₂ или 255.255.255.0₁₀ или 192.0.0.0/24

Таким образом, назначение маски – делить сети на подсети и определять границу подсетей: одна из границ подсети – адрес (и младшие биты хоста установлены в «0»), а другая – широковещательный адрес в рамках формируемой под сети (младшие биты хоста установлены в «1»). Остальные адреса в рамках множества возможных адресов хостов можно назначать устройствам подсети.