Internet - лк 4 - адрессация

Проблема дефицита IP-адресов

Можно решить расширением адресного пространства:

переход на новую версию протокола IP — протокол IPv6,

расширение текущей версия протокола IP (IPv4) при помощи технологий, направленные на более экономное расходование IP-адресов - NAT и CIDR (технология бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Inter-Domain Routing, CIDR)).

Форма записи IP-адреса

IP-адрес имеет длину 32 бита (IPv4) или 128 бит (IPv6) и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например:

128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,

10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса,

80.0A.02.1D - шестнадцатиричный формат.

Проблема. Запись адреса не предусматривает специального разграничительного знака между номером сети и номером узла. А, например, маршрутизация, осуществляется на основании номера сети, поэтому каждый маршрутизатор, получая пакет, должен прочитать из соответствующего поля заголовка адрес назначения и выделить из него номер сети.

Как выделить номер сети в IP-адресе

1.Использование маски сети - число, применяемое в паре с IP-адресом, причем двоичная запись маски содержит непрерывную последовательность единиц в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети. Маска подсети — это тоже 32-бита. Но в отличии от IP-адреса, нули и единицы в ней не могут чередоваться. Всегда сначала идет сколько-то единиц, потом сколько-то нулей. Граница между последовательностями единиц и нулей в маске соответствует границе между номером сети и номером узла в IP-адресе.

2.Использование классов адресов. При этом вводится пять классов адресов: А, В, С, D, Е. Три из них — А, В и С — предназначены для адресации сетей, а два — D и Е — имеют специальное назначение. Размеры сетей хотя и не могут быть произвольными, как при использовании масок, но и не должны быть одинаковыми, как при установлении фиксированных границ.

Для каждого класса сетевых адресов определено собственное положение границы между номером сети и номером узла.

Классы IP-адресов IPv4

Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216 , но не превышать 224.

Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28 - 216. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта.

Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов.

Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.

Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений.

Классы IP-адресов IPv4

Данная классификация помогает маршрутизаторая определить, какая часть из 32 бит, отведенных под IP-адрес, относится к номеру сети, а какая — к номеру узла.

Классы IP-адресов IPv4

Диапазоны номеров сетей в каждом классе:

Специальные IP-адреса IPv4

Если IР-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет:

Если в поле номера сети стоят 0, то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет:

Специальные IP-адреса IPv4

Если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета – ограниченное широковещательное сообщение (limited broadcast):

Если в поле адреса назначения стоят сплошные 1, то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером - широковещательным сообщением (broadcast):

Специальные IP-адреса IPv4

Адрес

127.0.0.1

зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети – loopback адрес.

Использование маски при IP-адресации

С их помощью администратор может разбивать одну, выделенную ему поставщиком услуг сеть определенного класса на несколько других, не требуя от него дополнительных номеров сетей — эта операция называется разделением на подсети

(subnetting).

С их помощью поставщики услуг могут объединять адресные пространства нескольких сетей путем введения так называемых «префиксов» с целью уменьшения объема таблиц маршрутизации и повышения за счет этого производительности маршрутизаторов — такая операция называется объединением подсетей (supernetting).