1. Лабораторная работа №1 «Организация

стека протоколов TCP/IP»

1.1. Краткие теоретические сведения

1.1.1. IP-адресация

IP-адрес – это 32-х разрядное число однозначно определяющее узел (хост) в сети. В терминологии протокола TCP/IP существует понятие узла или иначе хоста, под которым понимается произвольный объект сети. В качестве объектов, как правило, выступают компьютеры и маршрутизаторы.

IP-адрес разбит на октеты – восьмибитовые группы. Например, IP-адрес 00010001010001001001000100100010 можно представить в виде четырех октетов (таблица 1.1). Для удобства работы с адресом каждый октет преобразуют в десятичную систему счисления.

Таблица 1.1 – Разделение IP-адреса на октеты

Октет	Первый октет	Второй октет	Третий октет	Четвертый октет
Двоичное значение	00010001	01000100	10010001	00100010
Десятичное значение	17	68	145	34

Наиболее привычной для администраторов является форма записи IP-адресов с октетами в десятичной форме разделенными точками (десятично-точечная форма записи адреса). Таким образом, наш IP-адрес в этой форме будет выглядеть так: 17.68.145.34.

ВНИМАНИЕ ________________________________________________

Обратите внимание, что максимальное значение октета 11111111₂ = 255₁₀. Адреса, в которых десятичная запись хотя бы одного октета превышает 255 являются недействительными.

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Как известно подсеть – представляет собой логический сегмент сети, в пределах которого компьютеры взаимодействуют друг с другом, используя широковещательные рассылки. Разделение сети на сегменты (подсети) позволяет изолировать и контролировать широковещательный трафик. Взаимодействие между компьютерами из разных подсетей, осуществляется при помощи маршрутизаторов (routers) – интеллектуальных устройств межсетевого взаимодействия, выполняющих маршрутизацию [1] при помощи логической или физической адресации. Таким образом, подсеть – это совокупность компьютеров общающихся между собой без помощи маршрутизаторов.

В любом IP-адресе можно выделить две составляющие (рис. 1.1) – адрес (идентификатор) подсети и адрес (идентификатор) узла в этой подсети. Адрес подсети определяет конкретную сеть (или подсеть) в которой узел физически находится. Этот адрес должен быть уникальным во всей TCP/IP-сети, вне зависимости от того, является ли эта сеть глобальной или это просто локальная сеть компании. Идентификатор узла определяет конкретный узел в данной подсети, он должен быть уникальным в рамках данной подсети.

Идентификатор подсети	Идентификатор узла
17.68.	145.34

Рис. 1.1. Пример разделения адреса на идентификаторы подсети и узла

Легко найти аналогию между такой системой адресации и обычной почтой. Можно считать, что идентификатор подсети соответствует названию улицы, а идентификатор узла номеру дома в рамках этой улицы.

Все IP-адреса разделены на несколько классов подсетей – А, В, С (таблица 1.2), существуют также классы D и Е но они для нас пока менее важны.

Таблица 1.2 – Классы адресов

Класс адреса	Старшие биты	Диапазон значений первого октета	Доступное количество подсетей	Доступное количество узлов
А	0	1-126	126	16 777 214
В	10	128-191	16 384	65 534
С	110	192-223	2 097 152	254

В адресах класса А первый октет используется в качестве идентификатора подсети, в адресах класса В первые два октета используются для идентификации подсети, в адресах класса С – первые три октета (рис. 1.2).

1-й октет

2-й октет

3-й октет

4-й октет

Класс А

0

Ид-тор сети

Идентификатор узла

Класс B

1

0

Идентификатор сети

Идентификатор узла

Класс C

1

1

0

Идентификатор сети

Ид-тор узла

Рис. 1.2. Структура IP-адресов различных классов

Обратите внимание, что в столбце "Количество до/ступных узлов" таблицы 1.2 указаны числа, которые не вполне соответствуют тем значениям, что следуют из теоретических рассуждений. Это обусловлено ограничениями, налагаемыми на назначение IP-адресов (рис. 1.3).

Идентификатор подсети

Идентификатор узла

0 . . . 0

Х . . . X

1 . . . 1

1 . . . 1

Х . . . X

1 . . . 1

Рис. 1.3. Некоторые ограничения, накладываемые на IP-адреса

• Если идентификатор сети состоит только из двоичных нулей, то по умолчанию считается, что узел назначения принадлежит той же самой подсети, что и узел, который отправил пакет. Например пакет с адресом класса С: 192.0.0.X будет отправлен в подсеть в которой находится отправитель (текущую подсеть), в узел с идентификатором узла равным Х.

• Если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета (ограниченное широковещательное сообщение – limited broadcast). Например адрес: 255.255.255.255 будет разослан всем узлам в сети источника.

• Если идентификатор узла состоит только из двоичных единиц, то пакет имеющий такой адрес, рассылается всем узлам подсети с заданным в IP-адресе идентификатором подсети (широковещательное сообщение – broadcast). Например пакет с адресом класса С: X..X.X.255 будет отправлен всем узлам подсети с идентификатором Х.X.X.

• Идентификатор сети класса А со значением 127 зарезервирован для локального сетевого адаптера (loopback adapter).

Таким образом, для выполнения основного принципа адресации в протоколе TCP/IP – однозначной идентификации узла, из множества возможных адресов отбрасываются адреса имеющие идентификатором узла все нули и все единицы. В связи с этим можно определить формулу для вычисления количества доступных адресов , где – количество разрядов идентификатора узла для данного класса адресов.

Существуют еще два класса адресов – классы D и E. Класс D используется для широковещательных сообщений – отправки информации группе узлов. Эти узлы включаются в группы после того, как они зарегистрируют себя на локальном маршрутезаторе, используя широковещательный адрес – один из адресов класса D. Старшие биты адреса класса D установлены в 1110, остальные биты используются для обозначения логической группы узлов. Класс Е – экспериментальный класс адресов, зарезервированный для будущего использования. Адреса в этом классе определяются четырьмя старшими битами, установленными в 1111.