Адресация в ip-сетях

Для нахождения дейтограммой адресата в стеке TCP/IP существует маршрутизация с помощью IP-адресов, которая использует 3 типа адресов:

• локальные (аппаратные)- тип адреса используемого средствами базовой технологии для доставки кадров в пределах подсети (например, MAC-адрес, назначенный сетевому адаптеру)

• IP-адрес- уникальный 32-битный идентификатор на основании которого сетевой уровень осуществляет передачу между сетями. Имеет длину 4 байта, в виде 4 чисел представляющих значение каждого байта в десятичной форме, разделенных точкой и состоящий из номера сети и номера узла. Существует 5 классов сети. В первых 3 битах номера сети определяется, к какому из классов относится данная сеть, какая часть адреса относиться к номеру сети, а какая к номеру узла.

Класс А- к данному классу относят большие сети.

Старший бит адреса равен 0. Под номер сети отводиться 1 байт, остальные 3 занимает номер узла. Количество сетей класса А – 2⁷. Количество узлов -2 ²⁴ .

0	№ сети	№ узла
1 байт		3 байт

Класс В- к данному классу относят средние сети.

Значение двух старших бит адреса равно 10. Под номер сети отводиться 2 байта, остальные 2 занимает номер узла. Количество сетей класса В – 2¹⁴. Количество узлов -2¹⁶ .

1	0	№ сети	№ узла
2 байта			2 байта

Класс С- наиболее распространенные сети.

Значение трех старших бит адреса равно 110. Под номер сети отводиться 3 байта, 1 байт занимает номер узла. Количество сетей класса С – 2²¹. Количество узлов -2⁸ .

1	1	0	№ сети	№ узла
3 байта				1 байта

Класс D- особый зарезервированный класс, некоторые адреса которого используются для групповой рассылки. Значение первых четырех бит адреса равно 1110.

1

1

1

0

№ узла

Класс E- адреса данного класса в настоящее время не применяются и зарезервированы для будущих применений. Значение первых четырех бит адреса равно 1110.

1

1

1

1

0

Зарезервировано

Примечание. Наличие только нулей в номере узла IP-адреса обозначает собственно сеть, наличие только единиц – адрес широковещательной рассылки (то есть все дейтограммы будут получены всеми узлами сети). Например, адрес 194.124.84.255 будет разослан всем узлам сети 194.124.84.0 на 254 возможных адреса. Однако широковещательный IP-адрес имеет пределы распространения ограниченные либо сетью, к которой принадлежит источник, либо сетью номер которой указан в адресе назначения.

• символьные доменные –уникальное символьное обозначение адреса компьютера в сети, несущее полезную информацию об его местонахождении. Составляющие полного символьного имени в IP сетях разделены точкой и перечислены в следующем порядке: простое имя конечного узла, имя группы узлов и так до самого высокого уровня. Такое разделение имени на части позволяет решить проблему образования уникальных имен. Совокупность имен, с совпадающими старшими частями образуют домен, например www.rambler.ru и www.yandex.ru входят в доме ru, обозначающий домен Россия. Компьютеры, входящие в домен могут иметь совершенно различные IP-адреса, принадлежащие к различным сетям и подсетям. Соответствие между доменными именами и IP-адресами устанавливает специальная служба – система доменных имен DNS. Для каждого домена имен создается свой DNS- сервер, хранящий таблицы отображений доменное имя-IP-адрес.

Бесклассовая модель

Применение классового разделения сетей не всегда используется на практике. Поэтому широкое распространение получил признак разделения номера сети и номера узла, называемое маска. Маска-это 32 битное число, прилагающееся к IP-адресу, содержащее единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети.

Маршрутизация с помощью IP-адресов

При продвижении по сети дейтаграмма передается от одного сетевого устройства к другому, в зависимости от адреса назначения. При получении очередного кадра маршрутизатор или узел:

1. Извлекает из заголовка дейтаграммы адрес получателя;

2. Осуществляется выбор маршрута из нескольких возможных на основании:

• информации о текущей конфигурации сети;

• указанного критерия выбора маршрута (задержка прохождения пути пакетом, средняя пропускная способность, число пройденных маршрутизаторов, прогнозируемое суммарное время пересылки, стоимость канала связи);

• таблиц маршрутизации.

Для этого маршрутизатор последовательно сравнивает номер сети извлеченный из заголовка дейтаграммы, с номерами сетей из каждой строки своей таблицы, представленной на рис. В случае совпадения пакет будет направлен на указанный порт маршрутизатора. Если в таблице маршрутизации имеется несколько строк, соответствующих одному и тому же адресу сети, то принимается во внимание критерий выбора маршрута. Это так же позволяет передавать данные к этому узлу параллельно, по нескольким каналам связи, что повышает пропускную способность и надежность сети. В случае если запись с необходимым маршрутизатором отсутствует, то используется специальная запись в таблице «маршрутизатор по умолчанию» (default) см табл***1.

Конечный узел, как и маршрутизатор, имеет в своем распоряжении таблицу маршрутов унифицированного формата и на основании ее данных принимает решение, какому маршрутизатору нужно передавать пакет. Решение о маршрутизации конечным узлом принимается в случае, если имеется нескольких маршрутизаторов в локальной сети.

3. Отсылает пакет по выбранному маршруту.

Классификация алгоритмов и протоколов маршрутизации

Классификация	Описание
По степени гибкости и сходимости	неадаптивные (статические)	адаптивные (динамичес­кие)
	выбор маршрутов осуще­ствляют заранее и прописывают их вручную в таблицу маршрутизации, где хранится информация о том, на какой интерфейс отправить пакет с соответствующей адресной информацией. Недостаток:наличие нескольких маршрутов к одним и тем же информационным ресурсам является фактором повышения надежности, в случае отказа того или иного узла. Однако, в этом случае маршруты из таблицы приходится удалять и вносить новые, что достаточно проблематично при частых отказах. Целесообразно использовать данные протоколы только в простых и небольших сетях, где трафик является предсказуемым.	таблица маршрутизации меняется автоматически при изменении тополо­гии сети или трафика в ней. Существуют 2 типа протокола динамической маршрутизации: внешние служат для обмена информацией о маршрутах между автономными системами. Примером внешнего протокола является EGP (Exterior Gateway Protocol), по которому шлюз одной сети передает шлюзу другой сети информацию о подсетях из которых состоит его сеть. внутренние служат для обмена информацией о маршрутах внутри автономной системы. Примером внутреннего протокола служит протокол BGP (Border Gateway Protocol), позволяющего выбрать наилучший маршрут с помощью различных весов установленных администратором. К внутренним протоколам относятся протоколы RIP (Routing Information Protocol), HELLO, ISIS (Intermediate System to Intermediate System), SPF (Shortest Path First), OSPF (Open Shortest Path First).
По количеству одновременно поддерживаемых маршрутов к одному пункту на­значения	одномаршрутными	мно­гомаршрутными
	Для каждого адресата задан один маршрут. Используются в сетях с простой топологией связей или магистралей крупных сетей, имеющих простую структуру	Осуществляют мультиплексную передачу трафика сразу по нескольким каналам, что ускоряет передачу и увеличивает пропускную способность. К данным протоколам относят OSPF, IS­IS
По способу организации маршрутизаторов	одноуровневая организация	иерархическая организация
	предполагает равенство всех маршрутизаторов по отношению друг к другу. Примером протокола является протокол RIP	маршрутизаторы разделяются по уровням. Вводятся два уровня маршрутиза­ции — верхний и нижний. К нижнему уровню относятся маршрутизаторы отдельных областей сети, а к верхнему — маршрутизаторы межобластной связи. Передачу пакетов в пределах одной сетевой области обеспечивают маршрутизаторы нижнего уровня.. Передача пакетов в другую область осуществляется маршрутиза­торами нижнего уровня маршрутизаторам верхнего, которые доставляют пакеты в требуемую область, далее маршрутизаторам нижнего уровня. Алгоритмы иерархической организации реализованы в протоколах OSPF, IS-IS, NLSP.
По способу получения маршрутной информации	алгоритмы вектора расстояния	алгоритмы состояния канала
	Каждый маршрутизатор периодически рассылает копию своей таблицы маршрутизации. Соседние маршрутизаторы сверяя полученные данные со своими вносят необходимые изменения. Данные алгоритмы просты в реализации, но плохо работают в больших сетях. Используется в протоколах RIP, IGRP и др.	Маршрутизатор собирает информацию о своих непосредственных соседях, определяя текущие состояния соединяющих его с ними каналов связи. Для этого маршрутизатор осуществляет широковещательную рассылку списка непосредственно подключенных к нему маршрутизаторов и локальных сетей, а также сведений о состоянии его каналов связи в случае каких либо изменений в своих каналах связи, по запросам других маршрутизаторов и по истечении заданного периода времени. Алгоритмы состояния канала мень­ше склонны к образованию петель маршрутизации и оптимальны для больших сетей. Не­достатками алгоритма является сложность реализации, высокие требования к производительности процессора и объему оператив­ной памяти. Алгоритмы состояния канала лежат в основе протоколов OSPF, IS-IS, NLSP, EIGRP .