Глава 5. Ip-адресация (к оглавлению)
В главе 3 «Сетевые устройства» рассказывалось, что сетевые устройства используются для объединения сетей. Было выяснено, что повторители восстанавливают форму и усиливают сигнал, а затем отправляют его дальше по сети. Вместо повторителя может использоваться концентратор, который также служит центром сети.
Кроме того, говорилось, что область сети, в пределах которой формируются пакеты и возникают конфликты, называется доменом конфликтов; что мосты устраняют ненужный трафик и минимизируют вероятность возникновения конфликтов путем деления сети на сегменты и фильтрации трафика на основе МАС-адресов. В заключение речь шла о том, что маршрутизатор способен принимать решение о выборе наилучшего пути доставки данных по сети.
В этой главе будут рассмотрены IP-адресация и три класса сетей в схеме IP-адресации; будет рассказано, что некоторые IP-адреса зарезервированы ARIN и не могут быть присвоены ни одной сети. В заключение будут рассмотрены подсеть, маска подсети и их схемы IP-адресации.
Обзор адресации
В главе 2 говорилось, что МАС-адресация существует на канальном уровне эталонной модели OSI и поскольку большинство компьютеров имеют одно физическое подключение к сети, то они имеют один МАС-адрес. МАС-адреса обычно уникальны для каждого сетевого подключения. Перед тем как отправить пакет данных ближайшему устройству в сети, передающее устройство должно знать МАС-адрес назначения. Поэтому механизм определения местоположение компьютеров в сети является важным компонентом любой сетевой системы. В зависимости от используемой группы протоколов применяются различные схемы адресации. Другими словами, адресация Apple Talk отличается от IP-адресации, которая в свою очередь отличается от адресации OSI, и т.д.
В сетях используются две схемы адресации. Одна из этих схем, МАС-адресация, была рассмотрена ранее. Второй схемой является IP-адресация. Как следует из названия, IP-адресация базируется на протоколе IP (Internet Protocol). Каждая ЛВС должна иметь свой уникальный IP-адрес, который является определяющим элементом для осуществления межсетевого взаимодействия в глобальных сетях.
Рис. 5.1. Адреса сетей и хостов
В IP-сетях конечная станция связывается с сервером или другой конечной станцией. Каждый узел имеет IP-адрес, который представляет собой уникальный 32-битовый логический адрес. IP-адресация существует на уровне 3 (сетевом) эталонной модели OSI. В отличие от МАС-адресов, которые обычно существуют в плоском адресном пространстве, IP-адреса имеют иерархическую структуру.
Каждая организация, представленная в списке сети, видится как одна уникальная сеть, с которой сначала надо установить связь, и только после этого можно будет связаться с каждой отдельной хост-машиной этой организации. Как показано на рис. 5.1, каждая сеть имеет свой адрес, который относится ко всем хост-машинам, принадлежащим данной сети. Внутри сети каждая хост-машина имеет свой уникальный адрес.
IP-адрес устройства состоит из адреса сети, к которой принадлежит устройство, и адреса устройства внутри этой сети. Следовательно, если устройство переносится из одной сети в другую, его IP-адрес должен быть изменен так, чтобы отразить это перемещение.
Так как IP-адреса имеют иерархическую структуру, в некотором смысле подобную структуре телефонных номеров или почтовых кодов, то он более удобен для организации адресов компьютеров, чем МАС-адреса, имеющие плоскую структуру, IP-адреса могут устанавливаться программно и поэтому более гибки в использовании, в отличие от МАС-адресов, которые прошиваются аппаратно. Обе схемы адресации являются важными для эффективной связи между компьютерами.
IP-адреса имеют сходство с почтовыми адресами, которые описывают местонахождение адресата, включая страну, город, улицу, номер дома и имя.
IP-адресация позволяет данным находить пункт назначения в сети Internet. Причина, по которой IP-адреса записываются в виде битов, состоит в том, что содержащаяся в них информация должна быть понятной компьютерам. Для того чтобы данные могли передаваться в среде передачи данных, они должны быть сначала преобразованы в электрические импульсы.
Когда компьютер принимает эти электрические импульсы, он распознает только два состояния: наличие или отсутствие напряжения в кабеле. Поскольку распознаются только два состояния, то для представления любых данных, передаваемых по сети, может быть использована схема на основе двоичной математики. В этой схеме для связи между компьютерами используются числа 0 и 1.