15. Построение сетей на основе tcp/ip. Архитектура tcp/ip. Ip-адресация. Диапазоны адресов по типу сетей, маски, порядок распределения адресов

Архитектура TCP/IP

Проектировщики вычислительных сетей часто используют семиуровневую модель ISO/OSI (International Standards Organization/Open Systems Interconnect, Международная организация по стандартизации/ Взаимодействие открытых систем), которая описывает архитектуру сетей. Каждый уровень в этой модели соответствует одному уровню функциональных возможностей сети. В самом основании располагается физический уровень, представляющий физическую среду, по которой "путешествуют" данные, - другими словами, кабельную систему вычислительной сети. Над ним имеется канальный уровень, или уровень звена данных, функционирование которого обеспечивается сетевыми интерфейсными платами. На самом верху размещается уровень прикладных программ, где работают программы, использующие служебные функции сетей.

На таблице показано, как TCP/IP согласуется с моделью ISO/OSI.

6,7	www,http	SNMP	FTP	SMTP	Telnet	TFTP	4
4,5	TCP					UDP	3
3	IP	ICMP	RIP,OSPF	ARP			2
1,2	Ethernet, Token Ring, FDDI, SLIP, PPP						1

прикладной	FPT, SMPT,Telnet
Транспортный	TCP,UDP
Межсетев.Взаимодействия	IP,RIP,OSPF,ICMP
Сетевых интерфейсов

Ip-адресация

IP-адрес любого узла сети представляется 32-х разрядным двоичным числом. Соответствие IP-адреса внутри сети MAC-адреса сетевой карты компьютера устанавливается динамически посредством широковещательных запросов ARP-протокола. Адрес состоит из префикса – сетевой части (n), общей для всех узлов сети, и хост-части (h), уникальной для каждого узла. Соотношение размеров частей определяется в зависимости от способа адресации.

Класс сети	1байт	2 байт	3 байт	4 байт	Число сетей	Число узлов в сети
A	0nnnnnnn	hhhhhhhh	hhhhhhhh	hhhhhhhh	126	~16 млн.
B	10nnnnnn	nnnnnnnn	hhhhhhhh	hhhhhhhh	~16 тыс.	~65 тыс.
C	110nnnnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	hhhhhhhh	~2 млн.	254
D	1110nnnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	~256 млн.	Не ограничено
E	11110nnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	nnnnnnnn	~128 млн	Резерв

Комбинации из всех нулей или всех единиц (первый и последний номера) в префиксе и/или хост-части зарезервированы под широковещательные сообщения и служебные цели:

• Нулевой адрес не используют.

• Нулевой префикс означает принадлежность получателя к (под)сети отправителя.

• Нулевая хост-часть в старых протоколах обмена маршрутной информацией (RIP) означает, что передается адрес (под)сети.

• Единицы во всех битах адреса означают широковещательность рассылки по всем узлам (под)сети отправителя.

• Единицы во всех битах хост-части (префикс ненулевой и неединичный) означают широковещательность рассылки пакета по всем узлам (под)сети, заданной префиксом.

• Адреса 127.х.х.х зарезервированы для отладочных целей. Пакет, посланный протоколом верхнего уровня по любому из этих адресов (обычно 127.0.0.1), по сети не распространяется, а сразу поступает по протокольному стеку того же узла.

В десятичном представлении диапазоны адресов и маски сетей стандартных классов имеют следующие значения:

Класс	Диапазон	Маска
A	1.0.0.0-126.0.0.0	255.0.0.0
B	128.0.0.0-191.522.0.0	255.255.0.0
C	192.0.0.0-223.255.255.0	255.255.255.0
D	224.0.0.0-239.255.255.255	255.255.255.255
E	240.0.0.0-247.255.255.255	255.255.255.255

IP-адреса назначаются узлам при их конфигурировании вручную или автоматически с использованием DHCP- или BootP-серверов. Ручное назначение может привести к некорректному назначению, что приводит к невозможности связи по IP, однако с точки зрения защиты от несанкционированного доступа имеет свои преимущества.

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) – протокол, обеспечивающий автоматическое динамическое назначение IP-адресов и масок подсетей для узлов-клиентов DHCP-сервера. Адреса вновь активированным узлам назначаются автоматически из стека адресов (пула), выделенных DHCP-серверу. По окончании работы узла его адрес возвращается в пул и в дальнейшем может назначаться для другого узла. Применение DHCP облегчает инсталляцию и диагностику для узлов, а также снимает проблему дефицита IP-адресов.

Протокол BootP выполняет аналогичные функции, но использует статическое распределение ресурсов. При инициализации узел посылает широковещательный запрос, на который BootP ответит пакетом с IP-адресом, маской, а также адресами шлюзов и серверов службы имен. Эти данные хранятся в списке, составленном по MAC-адресам клиентов BootP, хранящимся на сервере. Естественно, что при отключении узла его адрес не может быть использован другими узлами.