Адресация узлов в tcp/ip-сетях Стек протоколов и адресное пространство

Использование сетевых протоколов предполагает наличие той или иной системы адресации взаимодействующих объектов. Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках конкретной системы, называется адресным пространством.

Адресное пространство может иметь плоскую (линейную) организацию и представлять собой простое неструктурированное множество точек, или быть организованным, чаще всего иерархически. Адреса могут быть как числовыми, так и символьными, но в основе символьных адресов все равно лежат числа.

Стек протоколов TCP/IP предусматривает использование следующих типов сетевых адресов:

• числовой физический адрес узла сети;

• числовой логический IP-адрес хоста;

• символьное доменное имя хоста (DNS-имя).

Физические mac-адреса

Физический адрес узла сети (станции) определяется используемой сетевой технологией. В технологии локальных сетей в качестве физического адреса узла используется так называемый МАС-адрес сетевого адаптера станции или порта маршрутизатора.

МАС-адрес (от англ. Media Access Control) представляет собой уникальный код из разделенных дефисами шести байтов, например, 10-А1-17-3D-BC-01. Напомним, что для представления одного байта кода используется две цифры шестнадцатеричной системы счисления.

Уникальность МАС-адресов обеспечивается при производстве оборудования. Старшие 3 байта МАС-адреса содержат централизовано назначаемый код производителя, а значение младших 3 байтов выбирает он сам. Отметим, что адресное пространство MAC адресов технологии локальных сетей не является структурированным.

Числовые логические ip-адреса

При использовании TCP/IP для идентификации узлов сети и межсетевой маршрутизации пакетов каждый из хостов должен иметь уникальный числовой логический IP-адрес. Этот адрес обычно назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов сети. При этом в случае, если узел одновременно входит в несколько IP-сетей, то он должен иметь несколько IP-адресов (по числу сетевых связей). Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Отметим, что IP-адреса не зависят от локальных физических MAC адресов и организованы иерархически. IP-адрес станции-хоста состоит из двух частей:

• левая (сетевая часть) адреса обозначает логическую сеть, в которую входит адресуемый хост;

• правая (машинная, компьютерная часть) адреса указывает на конкретный номер этого хоста в содержащей его логической сети.

Трансляция физических и логических адресов в tcp/ip

Независимость логических и физических адресов предоставляет значительные удобства для управления и администрирования сетей. Иначе, например, при смене на одном из компьютеров сетевой карты всем остальным узлам сети пришлось бы учитывать это изменение.

Согласно TCP/IP физические адреса (MAC) используются только в пределах локальной сети при обмене данными между ее узлами. Маршрутизатор для передачи пакета в одну из IP-сетей, непосредственно подключенных к его портам, должен оформить его в соответствии с требованиями принятой в этой сети технологии и указать в нем МАС-адрес получателя. Однако в пакете этот адрес отсутствует, поэтому перед маршрутизатором встает задача определения этого MAC-адреса по известному IP-адресу. С аналогичной задачей сталкивается и хост, при необходимости отправить пакет в удаленную IP-сеть через маршрутизатор.

В стеке протоколов с условным названием TCP/IP для определения локального физического MAC-адреса по IP-адресу используется протокол ARP (Address Resolution Protocol), особенности работы которого зависят от того, какая технология применена в данной сети.

В TCP/IP входит также и протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol), решающий обратную задачу - нахождение IP-адреса по известному локальному физическому адресу. RARP используется при старте тонких сетевых клиентов (бездисковых станций). Они при включении знают физический адрес своего сетевого адаптера, но не знают своего IP-адреса.