Системы адресации в стеке тср/ip.

Используются 3 типа адресов: локальные, числовые и символьные.

Первые два типа используются программами и аппаратными средствами. Третий – пользователями.

Локальные адреса – это адреса, которые используются в базовой технологии подсетей для доставки данных в своих пределах. Между локальным и IP адресом нет функциональной связи и зависимости, но соответствие должно быть. Для этих целей применяется протокол ARP. Он нужен для того, чтобы узнать МАС по IP адресу

Маршрутизаторы содержат ARP таблицы – соответствие IP-МАС. Если внешняя станция запрашивает компьютер, для которого нет в таблице соответствия, то формируется ARP запрос на поиск соответствия. Та станция, которая в запросе узнает свой адрес формирует ARP ответ со своим МАС. В это время ожидающий пакет для передачи чаще всего уничтожается. Через некоторое время в эту подсеть опять присылается этот пакет, но к этому времени уже в ARP таблице есть соответствие.

В стеке TCP/IP локальный адрес – это тот, который используется базовой технологией подсети, который служит для доставки данных в своих пределах.

MAC-адрес – это локальный адрес сетевого адаптера.

Между локальным адресом и IP-адресом нет никакой функциональной (алгоритмической) связи, но имеется взаимооднозначное соответствие.

IP-адрес соответственно определить локальный адрес (используя протокол ARP – address resolution protocol)

Локальный адр определить IP-адрес (RARP – reverse ARP)

ARP-протокол формирует ARP-запрос и ARP-адрес, для которого формируется IP-адрес, т.е. {собственный IP-адрес, локальный адрес}.

Этот запрос отправляется в локальную сеть (отправка широковещательная).

И станция, которая узнает свой IP-адрес, формирует ARP-ответ, в котором указывается искомый локальный адрес и в ARP-таблице появляется соответствие IP-адреса локальному адресу.

В это время IP-пакет уничтожается (очень редко остается в буфере). Сама ARP-таблица появляется в маршрутизаторе, и этот маршрутизатор посылает отправителю сообщение, что пакет уже передан и посылает он его по протоколу ICPM – Internet Control Message Protocol. С помощью этого же протокола отправитель посылает сообщение, после чего пакет посылается заново.

В глобальных сетях предусмотрены ARP сервера, которые решают соответствие IP-адреса локальному адресу.

Символьные имена – есть имена по географическому расположению (.ru), и по организациям (com,org,net). Соответствие между символьными и IP устанавливает DNS служба. Организация серверов DNS – иерархическая. DNS сервер знает узлы своего уровня и IP адреса DNS серверов нижележащего уровня.

фиксированный, связан с географическим положением

Домены

Поддомены

…. … …. …. ….

147.35.27.80

10001101.00100011.00011011.01010000

Адрес подсети: 141.35.0.0

Адрес узла: 0.0.27.80

Для каждого домена создается свой ДНС-сервер, в котором хранится отображение типа (Доменное имя – IP-адрес), и для всех узлов, которые находятся на нижележащих уровнях. Кроме того, создаются ссылки на ДНС-сервера нижележащих уровней.

ru

ZZZ

Fr

CCC

2

1 3

fff

juj

ffs

DNS

4 1 2 3 4

5

DNS

6

Пользователь может задать адрес + протокол,

например HTTP – hyper text transfer protocol,

http://www.microsoft.ru

протокол адрес

URL-ссылка

В ДНС-службе используется технология бесклассовой междоменной адресации.

Технология CIDR – classes Inter-Domain Routing

Если первый бит ip адреса подсети начинается с 0, то это класс А. если два первых бита равны 10, то это класс В и под адрес сети выделяется 15 бит и под адрес узла 16. если три первые бита 1 1 0, то это класс С. Здесь под адрес сети 21 бит, под адрес узла 8 бит. Если байт начинается 1 1 1 0, класс D. Остальные 28 битов образуют групповой адрес. Если в пакете стоит такой адрес, то этот пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам.

Основное назначение групповой адресации:

Распространение информации по модели: 1 источник – множество приемников. Для осуществления такой передачи используется протокол IGMP. Класс Е: начинается с комбинации 11110. адреса такого класса зарезервированы.

Содержимое первого байта IP адреса:

Класс А: 0 – 127, Класс В: 128 – 191, класс С: 192 – 223, класс D: 224 – 239, класс Е: 240 – 247.

Классы А, В и С предназначены для однонаправленной адресации, однако каждому классу соответствует свой размер сети. Класс А используется для самых крупных сетей, насчитывающих до 16 777 216 узлов. Класс В – это формат однонаправленной адресации для сетей среднего размера, содержащих до 65 536 узлов. Адреса класса С применяются в небольших сетях с однонаправленными коммуникациями и количеством хостов, не превышающем 254. Адреса класса D не связаны с размером сети, они предназначены лишь для групповых рассылок. Четыре байта адреса используются для указания группы адресов, которым предназначены широковещательные пакеты. Эта группа содержит узлы, являющиеся подписчиками таких пакетов. Адреса класса D выбираются из диапазона значений от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Пятый класс адресов, класс Е, используется для исследовательских задач и в первом байте содержит значения от 240 до 255.

Помимо классов, существуют некоторые IP-адреса специального назначения (например, адрес 255.255.255.255, который представляет собой широковещательный пакет, посылаемый всем узлам сети). Пакеты, имеющие в первом байте значение 127, используются для тестирования сети. Чтобы указать всю сеть, задается только идентификатор сети, а другие байты содержат нули.

Числовые адреса обычно называют IP адресами. Размер 4 байта.

Н-р: 141.35.27.80 (141.35-адрес subnet, 27.80-адрес узла).

Основной вид адресов – это 4х-байтовый адрес, каждый из которых хранится в виде десятичного числа, разделенные точками. Граница между адресами подсети и узла зависит от класса

Различают следующие классы IP-адресов:

A, B, C, D, У – классовая система адресации.

Адрес класса А

Если 1 бит IP-адреса = 0 -> класс А

0

Адрес Адрес узла

сети

Граница

0000 0000. 0000 0000. 0000 0000. 0000 0000

0111 111. 0.0.0 – граница этого класса

0 – особый адрес, устанавливающий границу класса – нельзя пользоваться

127 – зарезервирован

В классе А доступно пространство от 1 до 126 включительно.

Это громадные сети, до 2²⁴ = 16,8 млн адресов, поэтому редко встречаются

Адрес класса В

10

Адрес сети Адрес узла

Граница

1000 0000. 0000 0000. 0. 0

1011 111. 1111 1111 .0.0 – граница этого класса

128.0.0.0

191.255.0.0 – границы класса

№ сети 2¹⁴ сетей

Узлов 2¹⁶ - средние сети

Адреса класса С

1110

Адрес сети адрес узла

2 ²¹ возможностей вариантов подсетей

2⁸ – 256 вариантов узлов

Самые распространенные системы адресации в сетях

Сети небольшие, но имеют широкие возможности

Адреса класса D

1110 0000. 0. 0. 0 – Класс групповых адресов

|<- 28 бит под адреса различных узлов->

Граница 28 адресов

28 бит – это адрес multicast, выделен группе

От 1110 0000. 0. 0. 0

До 1110 1111. 255. 255. 255

Т.е. от 224.0.0.0 до 239.255.255.255

Имеем 2²⁸ таких адресов

Если в пакете адрес назначения является multicast, то этот пакет должен быть сразу доставлен нескольким узлам, которые и образуют группу с соответствующими адресами.

Основное назначение групповой адресации – это распространение информации по схеме для всей модели: 1 источник – много адресатов (аудио, видео- информация)

Для распространения информации многим адресатам используется IGMP – Internet Group Management Protocol, и маршрутизаторы, которые поддерживают данный протокол доводят информацию до всех узлов. Все станции, желающие подключиться к этому протоколу, информируют источника создания инициатора группы. Модифицируются сами маршрутизаторы и их протоколы.

Адреса класса Е

1111 0 000. 0 .0 0.

Граница

От 240.0.0.0 до 247.255.255.255

Адреса этого класса реально не используются, они все зарезервированы.

А: 0 – 127

В: 128 – 191

С: 192 – 223

D: 224 – 239

Е: 240 – 247

Т.о. 141.35.27.80 – класс В

141.35.0.0 – подсеть

0.0.27.80 – узел

Адреса класса С

Не все 256 адреса узлов могут быть использованы из комбинации 2⁸ из-за особых IP-адресов.

Особые IP-адреса

[ IP-адрес] = 0 =0.0.0.0 - такой адрес не используется

[ IP-адрес] = 1 =255.255.255.255 – нет соответствующего разделения на адреса сети и узлов, пакет с таким адресом передается всем узлам той же сети, которой принадлежит источник – ограниченная широковещательная передача (в рамках одной подсети)

[Адрес сети] = 0 - адреса такого пакета предполагаемо принадлежат одной и той же сети.

[Адрес узла] = 1 – такой пакет будет передан всем узлам той подсети, адрес которой указан в IP-пакете – широковещательная неограниченная передача

Особый смысл имеет IP-адрес, у которого первой содержимое – 127 – loopback – он используется для передачи данных самому себе, имитируя таким образом работу в сети – используется для тестирования работы всех уровней стека

Стек TCP/IP

4
3
2
1

Некоторые IP-адреса зарезервированы для локального использования, например в класса А: 10.0.0.0

В: 172.16.0.0 – 172.31.0.0 – 16 адресов

С: 192.168.0.0 – 192.168.255.0 – 256 адресов

Система адресации является негибкой системой и для достижения определенной гибкости был предусмотрен механизм масок, который имеет широкое распространение.

Маска – это 4х байтовое число, которое используется в паре с IP-адресом и позволяет гибко устанавливать границу между адресами сетей и узлов.

В тех разрядах, которые относятся к адресу сети, в маске установлена единица (непрерывная последовательность 1) и «налагая» - умножая – IP-адрес на маску из IP-адреса можно извлечь адрес сети.

А: 10.0.0.0 – адрес

255.0.0.0 – маска

В: 141.35.27.80 - адрес

255.255.0.0 - маска

С: 192.168.254.1 – адрес

255.255.255.0 - маска

Пример

141.35.27.80

141 35 27 80

IP 1000 1101. 00100011. 0001 1011. 0101 0000

х

М 1111 1111. 1111 1111. 0000 0000. 0000 0000

= Адрес сети

1111 1111. 1111 1111. 1111 0000. 0000 0000

<-Расширенная маска-> Адреса узлов

Размер маски как правило кратен 8, но это не обязательно

141.35.16.0 – адреса сети

0.0.11.80 – адреса узлов

Расширяем маску на 2 бита, остается 2¹⁴ на адреса, минус 2 адреса – точки соединения маршрутизаторов, и еще 2 адреса – особые адреса

IP: 141.35.0.0

141.35.64.0

141.35.128.0 + М: 255.255.192.0

141.35.192.0

Сеть разбита на 4 части

Экономное израсходование адресов используется с использованием масок с переменной длиной

Маска для 2х-точечных соединений:

255.255.255.252 ->оптимальная маска для соединения 2х станций

…………….253 – если без особых адресов, не очень правильно

1 бит (0 и 1) и особый адрес

1…1 . 1…1 . 1…1. 111111 _ _ - адрес сети