2.7.1. Адресация в Интернете: ip-адреса и доменные имена

 Для правильной доставки данных с одного компьютера на другой необходимо знать адреса отправителя и получателя. Одной из главных и важнейших особенностей Интернет является общее адресное пространство, в котором каждый подключаемый компьютер имеет собственный уникальный адрес. Так как в компьютерах вся информация представляется в цифровом виде, то и адрес, который используют компьютеры, является цифровым.

IP-адрес – уникальный числовой адрес компьютера в сети, который имеет длину 32 бита и записывается в виде четырех частей по 8 бит каждая.

По формуле определения количества информации легко подсчитать, что общее количество различных IP-адресов составляет более 4 миллиардов: N=2³² =4 294 967 296.

Поскольку двоичное представление IP-адреса для человека крайне не удобно, то на практике используется так называемая десятичная форма записи IP-адреса. В данном представлении IP-адрес записывается в виде четырех десятичных чисел, называемых октетами, разделенных точками:  W.X.Y.Z. Следовательно, каждая часть может быть числом от 0 до 255, а весь IP-адрес имеет вид 192.23.34.45 или 255.2.0.12.

Существует 5 классов IP – адресов – A, B, C, D,E. Принадлежность IP – адреса к тому или иному классу, определяется значением первого октета.

Три основных класса IP-адресов

IP-адрес имеет длину 4 байта 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.

На рисунке показана структура IP-адреса.

Класс А

0000 0000 0111 1111
N сети	N узла

Класс В

1 0хх хххх
N сети		N узла

Класс С

1 10х хххх
N сети			N узла

Класс D

1110хххх

адрес группы multicast

Класс Е

11110ххх

зарезервирован

Рис. 3.1. Структура IР-адреса

Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса:

В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.

Класс	Наименьший адрес	Наибольший адрес
A	01.0.0	126.0.0.0
B	128.0.0.0	191.255.0.0
C	192.0.1.0.	223.255.255.0
D	224.0.0.0	239.255.255.255
E	240.0.0.0	247.255.255.255

Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

• если IР-адрес состоит только из двоичных нулей,

0 0 0 0 ................................... 0 0 0 0

то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет;

• если в поле номера сети стоят 0,

0 0 0 0 .......0

Номер узла

то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет;

• если все двоичные разряды IP-адреса равны 1,

1 1 1 1 .........................................1 1

то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast);

• если в поле адреса назначения стоят сплошные 1,

Номер сети

1111................11

то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast);

• адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback.

Уже упоминавшаяся форма группового IP-адреса - multicast - означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Такие сообщения в отличие от широковещательных называются мультивещательными. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом.

IP – адреса первых трех классов предназначены для адресации отдельных узлов и отдельных сетей. Такие адреса состоят из двух частей – номер сети и номер узла.    Адреса разных классов отличаются разрядностью их номеров, что определяет возможный их диапазон значений. Адреса D используются для адресации групп компьютеров, а диапазон адресов E зарезервирован и в настоящее время не используется.

IP-адреса могут быть статическими и динамическими.    Для сервера, на котором хранится информация, необходим постоянный IP-адрес, иначе данные не будут найдены. Для пользователя, входящего в Интернет на несколько часов, IP-адрес может быть выделен динамически из некоторого количества имеющихся у провайдера свободных номеров. По желанию пользователь может иметь и постоянный IP-адрес, работая в режиме сеансного подключения dial-up. Обычно это указывается в договоре с провайдером.

Числовые адреса - единственно возможный метод идентификации для компьютеров, но для пользователей Интернет они неудобны, поскольку не несут смысловой нагрузки, а значит, практически не запоминаются. Поэтому в Интернете предусмотрена возможность использования их аналогов в текстовом представлении. Это так называемые доменные адреса DNS (Domain Name System) - доменная система имен.

Доменная система имен ставит в соответствие числовому IP-адресу каждого компьютера уникальное доменное имя. Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены второго уровня - домены третьего уровня и т.д.    В отличие от IP-адресов, мало говорящих пользователю, кому принадлежит и где находится ресурс Интернет, доменные имена несут много полезной информации. Расшифровку доменного имени легко провести, читая его составляющие справа налево. В любом имени справа записывается домен первого уровня, состоящий из двух, трех или четырех букв. Он означает страну или принадлежность к определенной области деятельности. Количество имен первого уровня ограничено. Сначала InterNIC - организация, ответственная за систему имен – ввела в обращение семь доменных имен первого уровня. Так как система доменных имен впервые появилась в США, то эти семь доменов по умолчанию означают, что хост расположен на территории США. Слева от имени домена первого уровня записывается одно или несколько имен доменов второго, иногда третьего и более низких уровней. Имя домена второго уровня выбирается компанией и несет информацию о ее названии или услугах, имя домена третьего уровня может означать подразделение этой компании. И, наконец, слева в доменном имени стоит имя компьютера, на котором хранится информация. Например, www.microsoft.com означает, что компьютер (сервер) с именем www находится в домене microsoft, который входит в домен первого уровня .com.

 Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные - каждой стране соответствует двухбуквенный код) и административные (трехбуквенные). России принадлежит географический домен ru. Давно существующие серверы могут относиться к домену su (СССР). Обозначение административного домена позволяет определить профиль организации, владельца домена. Например, некоторые имена доменов верхнего уровня

Административные	Тип организации	Географические	Страна
Com	Коммерческая	ca	Канада
Edu	Образовательная	de	Германия
Gov	Правительственная США	jp	Япония
Int	Международная	ru	Россия
Mil	Военная США	su	Бывший СССР
Net	Компьютерная сеть	uk	Англия/Ирландия
Org	Некоммерческая	us	США

   

Распределением адресного пространства в пределах каждого домена, выделенного по географическому признаку, занимаются уполномоченные национальные агентства. В России эта функция возложена на Российский научно-исследовательский институт развития общественных сетей - РосНИИРОС (http://www.ripn.net/). Именно в нем производится регистрация всех доменных имен второго уровня, стоящих за .ru. Там же находится и база данных, позволяющая установить, кому принадлежит тот или иной домен в российском сегменте Сети. Для регистрации выбранного владельцем доменного имени второго уровня необходимо подать заявку, представить обоснование и заплатить определенную сумму. Важно, чтобы выбранное имя не совпало с уже имеющимися именами. Если вы желаете использовать доменное имя третьего уровня, то вам его может предоставить владелец домена второго уровня – провайдер либо компания, подразделением которой вы являетесь. Иногда используются и домены более низких уровней.

 Компьютеры используют IP-адреса, для людей удобней и понятней доменные имена. Следовательно, должен существовать механизм преобразования вводимых пользователем доменных имен в IP-адреса. Этим занимается служба доменных имен Интернет – DNS (Domain Name Service).

Работа службы имен состоит в том чтобы, получив от пользователя доменное имя, отыскать соответствующую ему запись в таблице DNS – распределенной базе данных, хранящейся на тысячах компьютеров в сети. Найденный IP-адрес возвращается на компьютер пользователя, пославший запрос. И только после этого по IP-адресу запрашивается информация из Интернета. Система серверов DNS представляет собой тысячи компьютеров с определенной иерархией.