Использование маски подсети в логической операции and

Значение IP-адреса	Значение маски	Результат
1	1	1
1	0	0
0	1	0
0	0	0

Таким образом, когда маска подсети 255.0.0.0 применяется по отношению к адресу класса С, только часть IP-адреса, содержащаяся в первом байте, определяется как адрес сети. Отсюда несложно рассчитать маски подсети для адресов класса В – 255.255.0.0 и класса С – 255.255.255.0.

Разделение адресного пространства с помощью масок подсетей

Маски подсетей могут использоваться для маскирования тех частей адреса, которые согласно структуре класса определяются как адреса сети. На практике разделение на подсети применяется в случае, когда конкретное сетевое адресное пространст­во разбивается дальше на отдельные подсети.

Например, маска подсети 255.255.255.128 может использоваться для разделения ад­ресного пространства класса С на две подсети. Если эту маску применить к сети с IP-адресом 192.113.255, в результате получается одна подсеть с диапазоном адресов от 192.113.255.1 до 192.113.255.128 и вторая подсеть – от 192.113.255.129 до 192.113.255.254. При этом адреса, которые содержали бы в последнем байте все нули или все единицы, исключены. Они являются адресами специального использования и, как правило, не присваиваются компьютерам (например, 192.113.255.0).

Маска подсети 255.255.255.192 разделила бы адресное пространство класса С на че­тыре подсети с доступными 62 адресами узлов в каждой. В двоичном формате значение 192 имеет вид 11000000. Таким образом, остается только шесть битов, которые могут быть ис­пользованы для определения адреса узла. Наибольшая величина, которая может быть записа­на шестью битами, – 63, а поскольку нельзя использовать адреса узлов со всеми нулями или единицами, остается только 62 доступные комбинации.

На рис. 5 показаны три составляющие IP-адреса: адрес сети, адрес подсети и адрес узла.

Рис. 5. Маска определяет адрес сети, адрес подсети и часть IP-адреса, задающую узел

Распознавание имен и вопросы маршрутизации

В сетях TCP/IP используются два типа адресации. МАС-адреса являются реальными адресами устройств и используются для связи на физическом уровне. IP-адресация позволяет создавать логические иерархические конструкции адресов для идентификации сетей, подсетей и отдельных узлов, что облегчает управление локальными сетями и адресным пространством. Однако существует уровень организации сети, еще более удаленный от физического уровня МАС-адресов, – имя узла.

Распознавание имен

Поскольку человеку гораздо проще запомнить имя, чем шестнадцатеричный МАС-адрес или десятичный IP-адрес, компьютерам в сети даются имена. Они могут нести какую-то ин­формацию, например Atlanta или Toronto, что указывает на место расположения компь­ютера, либо быть полностью произвольными. Например, некоторые пользователи дают своим компьютерам имена персонажей из "Звездных войн". Ведь не так важно имя само по себе, как-то, чтобы оно легко запоминалось, и было понятно каждому пользователю.

Для преобразования имен TCP/IP в МАС-адреса в локальной сети используется протокол АRP. Существует несколько способов совмещения IP-адреса с именем узла: от простых таб­лиц подстановок в текстовых файлах до постоянно развивающейся службы каталогов, кото­рая является сейчас самой популярной.

Файлы

Простейшим способом распознавания имени узла по IP-адресу является использование тексто­вого файла. Этот подход применялся на начальных этапах развития сетей, основанных на TCP/IP. Файл обычно имеет имя HOSTS или HOSTS. TXT, в зависимости от операционной системы и по­ставщика ПО TCP/IP для конкретной машины. В Windows NT 4.0 соответст­вующий файл находится в папке \<systemroot>\System32\ Drivers\Etc\hosts.

Файл построен просто. Каждая его строка содержит IP-адрес, за которым следует один или более пробелов, а затем имя узла. Вслед за именем можно поместить третью колонку с примечаниями, но им должен предшествовать символ #. Например, строки в файле HOSTS могут выглядеть так:

192.113.252.13 yoko.ono.com #Tim's workstation

192.113.252.14 Karma.ono.com #Sally's workstation

Этот способ определения имен лучше всего работает в малых сетях. Во-первых, достаточно сложно при большом количестве компь­ютеров поддерживать и обновлять информацию в файлах HOSTS. Во-вторых, на сегодняш­ний день существуют намного более эффективные способы совмещения адресов и имен.

Служба каталогов и система доменных имен

Система доменных имен DNS (Domain Name System) была создана для автоматизации преобразований имен узлов в их IP-адреса и наоборот, а также для централизации процесса внесения изменений в назначенные IP-адреса. На первых этапах развития Internet хранение и поддержка файла HOSTS, который содержал имена и адреса всех существующий тогда в Internet узлов, осуществлялись с помощью одного компьютера.

Основной недостаток этой системы заключался в большом объеме данных и временных затратах на синхронизацию взаимодействий всех машин. Кроме того, при таком способе определения имен: перечень имен для узлов раньше или позже исчерпался бы. Поэтому для выполнения в 1984 году была разработана система имен доменов DNS. В дополнение к этому для упроще­ния процесса обновления базы данных имен и адресов компьютеров было принято использо­вание иерархической структуры доменов. Вместо употребления простого имени узла каждому компьютеру назначалось имя, где содержалось указание на его сеть или подсеть.

Например, вместо clunker в качестве имени узла нужно было использовать clunker.dunker.com. Это означало уникальное имя компьютера, названного clunker, принадлежащего домену dunker. corn. С использованием иерархической системы имен поя­вилась возможность существования более чем одного узла с именем clunker. Например, clunker.acme.com и clunker.dunker.com — это не одно и то же.

Итак, DNS – это иерархическая база данных, охватывающая множество компьютеров в Internet. Существует корневой сервер, содержащий информацию о доменах верхнего уровня, таких как .СОМ, .EDU, .GOV и некоторых других. Каждый из доменов имеет сервер имен доменов, который поддерживает список имен компьютеров и соответствующих им IP-адресов, используемых в этом домене. При необходимости получить адрес узла по имени компьютеры-клиенты запрашивают эту информацию на серверах DNS. Если локальный сер­вер DNS нашел соответствующую запись, то IP-адрес отправляется запрашивавшему узлу. Если же информации об IP-адресе для имени узла или домена в локальной базе данных на сервере нет, то он шлет запрос вверх по цепи серверов DNS, пока не будет найден сервер, знающий этот адрес.

Таблицы маршрутизации

В зависимости от используемой техноло­гии существует некоторый предел роста локальной сети связанный с ростом числа коллизий и ограничениями на время обхода сети. Такая локальная сеть была определена как домен коллизий. В других сетевых технологиях есть свои факторы, устанавливающие пре­дельный размер любого отдельного сетевого сегмента, все компьютеры которого могут сво­бодно напрямую обмениваться пакетами данных.

Для преодоления ограничений на размеры локальной сети используется маршрутизация. В IP-адресации возможна орга­низация иерархической структуры для разделения сетей на сегменты. Так как ад­рес сети отделен от адреса узла, можно обращаться либо к компьютеру, либо к конкретной сети.

Когда компьютеры обмениваются данными внутри одного и того же сетевого сегмента, для соединения друг с другом они используют МАС-адреса. Для получения же пакета данных от компьютера другого сетевого сегмента используется маршрутизатор. В настройках tcp/ip необходимо указать шлюз. Он представляет собой адрес, по которому будет послан пакет, ес­ли локальный компьютер определит, что адрес назначения находится за пределами локально­го сегмента. Затем пакет направляется на маршрутизатор, который непосредственно связан с сетевым сегментом назначения, либо на маршрутизатор, которому известен путь к нему.

На рис. 6 изображены рабочие станции, которые связаны друг с другом посредством кон­центратора в сеть А и могут обмениваться данными с помощью МАС-адресов. Однако при пе­ресылке пакета в сеть Б концентратор направляет его на маршрутизатор.

Рис. 6. Маршрутизаторы связывают локальные сегменты в более крупную сеть

Маршрутизатор сети А содержит в памяти адрес, который сообщает, что доставка в сеть назначения должна происхо­дить через маршрутизатор Б. Таким образом, пакет отправляется на маршрутизатор Б, который и отсылает его в соответствующий сетевой сегмент для конечной доставки.

Прежде чем достигнуть своего назначения, пакет может проследовать через несколько маршрутизаторов. Когда пакет попадает на маршрутизатор, который связан с сетью назначе­ния, этот маршрутизатор помещает в него МАС-адрес целевого компьютера и пакет достав­ляется получателю.

Для выполнения этих функций маршрутизаторы хранят список адресов, известный как таблица маршрутизации. Формат таблицы зависит от протокола, используемого маршрутиза­тором, и может варьироваться от одного маршрутизатора или компьютера к другому. Табли­ца маршрутизации – это всего лишь список сетевых адресов и адре­сов, которые могут быть использованы для направления данных в другие сетевые сегменты. Некоторые таблицы маршрутизации ведут счет переприемов: регистрацию количества уст­ройств между текущим маршрутизатором и сетью назначения. Число переприемов также мо­жет быть использовано для расчета кратчайшего пути пакета, если он проходит более чем че­рез один маршрутизатор.

Таблицы маршрутизации хранятся также и на локальном компьютере. Это обусловлено тем, что с локальной сетью может быть связано более одного маршрутизатора. Помимо шлю­за по умолчанию, в таблицу маршрутизации администратор может поместить статические за­писи. Когда пунктом назначения выходящего пакета не является локальная сеть, компьютер обращается к таблице маршрутизации. Если адрес сети назначения найден, пакет направляет­ся адресату. Если указание на сеть адресата не найдено в таблице, пакет отправляется на шлюз по умолчанию.

Приведенное описание принципов маршрутизации показывает, что адре­сация в TCP/IP тесно связана с формированием иерархической структуры сети. Если бы вме­сто сетевых адресов использовались МАС-адреса, обслуживание таблицы, которая содержала бы маршруты к каждому компьютеру в сети (даже если бы она была намного меньше совре­менной Internet), была бы для администратораочень сложной задачей.

Если при формировании или обновлении сети в качестве сетевого протокола будет использоваться ТСР/IР, необходимо назначить IP-адреса для каждого компьютера и настроить подсеть (установить маску подсети и шлюз) для каждого сетевого сегмента. Кроме того, что­бы успешно решать возникающие в сети проблемные ситуации, следует четко понимать ос­новные принципы маршрутизации.

Команды диагностики

Пакет TCP/IP включает не только протоколы, но и много полезных утилит, таких как FTP и Telnet. Этот набор содержит также несколько утилит, которые упрощают администрирование, поиск и устранение неисправностей.

Использование PING для проверки связи

Если предполагается, что отсутствует связь с некоторым узлом в сети, команда PING – это первое средство, к которому следует обратиться. С помощью этой команды можно проверить, правильно ли выполнены установки TCP/IP на локальном (или удаленном) компьютерах.

Термин PING означает Packet Internet Groper, что можно перевести как пакетный группировщик Internet. Основная функция этой утилиты – проверка наличия физической свя­зи между двумя системами в сети. Для обмена пакетами с удаленной системой PING исполь­зует протокол ICMP. Удаленная система отсылает пакеты обратно и, таким образом, круг за­мыкается. Команда PING выдает информацию о том, сколько времени (в миллисекундах) заняла эта операция, а также сообщает об ошибке, если пакеты не вернулись.

Синтаксис команды PING может варьироваться в зависимости от типа операционной сис­темы, а в системах UNIX отличается даже от версии к версии. В общем случае запись команды выглядит как PING имя узла или PING IP-адрес.

Синтаксис этой команды в операционной системе Windows NT таков:

ping [-t] [-a] [-n число] [-l длина] [-i время] [-v тип] [-r число]

[-s число] [-j список узлов] [-k список узлов] [-w время] список назначений

Используются следующие ключи:

• -t – продолжает отправку PING-запросов, пока работа не будет прервана сочетанием клавиш <Ctrl+C>. Статистика выводится на экран после останова команды;

• -а – разрешает использование имен узлов вместо IP-адресов;

• -n число – указывает количество эхо-запросов для отправки;

• -l длина – указывает длину эхо-запросов;

• -f – запрещает фрагментирование пакета; определяет, изменяло ли устройство раз­мер пакета между узлами;

• -i время – устанавливает значение времени жизни (Time to Live – TTL) отправляе­мых пакетов;

• -v тип – устанавливает тип обслуживания (Type of Service — TOS);

• -r число – отображает пути для заданного числа переприемов;

• -s число – отмечает время для указанного числа переприемов;

• -j список узлов – маршрутизация пакетов через указанные узлы. Последователь­ные узлы могут быть разделены шлюзами;

• -k список узлов – маршрутизация пакетов через указанные узлы. Последова­тельные узлы не могут быть разделены шлюзами;

• -w время – устанавливает время ожидания ответа в миллисекундах.

Синтаксис команды PING, так же как и ее эффективность в качестве диагностического средства, может варьировать в зависимости от приложения. Простейший пример выполнения команды PING:

F:\>ping 10.10.10.10

Pinging 10.10.10.11 with 32 bytes of data:

Reply from 10.10.10.11: bytes=32 time=10ms TTL=128

Reply from 10.10.10.11: bytes=32 time=10ms TTL=128

Reply from 10.10.10.11: bytes=32 time=10ms TTL=128

Reply from 10.10.10.11: bytes=32 time=10ms TTL=128

Ping statistics for 10.10.10.11:

Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

Approximate round trip times in milliseconds:

Minimum=0ms, Maximum = 10ms, Average — 2ms

В данном примере команда выполнена успешно. Ни один из пакетов не был утерян при пересылке, и время ответа составляло 10 или меньше миллисекунд. Размер отправленных па­кетов измерялся 32 битами.

Техническое примечание. Если удаленный узел не отвечает на команду ping, это еще не означает, что он физически разъединен с сетью, т.е. нельзя утверждать, что отсутствие ответа указывает на неполадки с проводами. Ошибка может заключаться в каком-либо промежуточном устройстве, таком как маршрутизатор или мост. Поэтому для успешной работы всегда необходимо иметь подроб­ную схему сети. При поиске причин неполадок нужно проверять не только конечные узлы, но и все устройства и кабели между ними.

Команда TRACEROUTE

Команда диагностики TRACEROUTE походит на PING тем, что использует протокол ICMP для определения всех устройств, через которые проходит пакет на пути к своему назначению. Она может предоставить полезную информацию о пройденном пакетом маршруте при диаг­ностике медленного ответа на команду PING. Также путем проверки каждого этапа маршрута с помощью этой команды можно отыскать точку в сети, где проявляются неполадки.

Команда TRACEROUTE, названная в Windows NT tracert, устанавливает время жизни пакета (TTL) и анализирует возможность получения сообщения протокола ICMP об истече­нии времени ожидания TIME_EXCEEDED от каждого из маршрутизаторов на пути пакета. Время жизни TTL представляет собой число разрешенных переприемов, которые может сде­лать пакет до своего уничтожения. Таким образом, начав с 1 и увеличивая каждый раз вели­чину времени жизни на единицу, команда TRACEROUTE может получить сообщение об исте­чении времени от любого маршрутизатора или другого устройства, через которое должен пройти пакет. На каждом этапе отсылаются три пакета.

В Windows NT команда TRACEROUTE имеет следующий синтаксис:

tracert [-d] [-h максимальное число переприемов] [-j список узлов]

[-w время] имя мишени

Используются такие ключи:

• -d – использование имен узлов вместо IP-адресов не разрешается;

• -h максимальное число переприемов – максимально допустимое число пе­реприемов для достижения цели;

• -j список узлов – маршрутизация пакетов через указанные узлы. Последователь­ные узлы могут быть разделены шлюзами. Свободный выбор пути среди систем в ука­занном списке;

• -w время – установка времени ожидания в миллисекундах.

С помощью этой команды можно получить доста­точно обширную информацию о том, как функционирует сеть. Три временных колонки показы­вают, сколько времени занимает каждая из трех попыток связи с конкретным устройством. Знак звездочки, появившийся в любой из этих колонок, показал бы, что пакет ICMP не возвратился. Имя узла и адрес указываются по умолчанию. Если в каком-то месте произошел сбой команды, можно возобновить поиски неисправности с последнего успешного переприема.

Пример выполнения команды TRACEROUTE в Windows NT.

D:> tracert www.bellsouth.net

Tracing route to www.bellsouth.net [205.152.0.46]

over a maximum of 30 hops:

1	231ms	200ms	220ms	envlnjewsap02.bellatlantic.net. [192.168.125.189]
2	161ms	160ms	160ms	192.168.125.158
3	180ms	200ms	181ms	206.125.199.71
4	181ms	160ms	180ms	Hssi4-1-0.border2.teb1.IConNet.NET.[209.3.188.201]
5	241ms	180ms	180ms	POS10-0-0.core2teb1.IConNet.NET. [204.245.71.221]
6	180ms	181ms	280ms	HssiO-0-0.peeri.pski.IConNet.NET. [204.245.69.174]
7	180ms	181ms	180ms	BRl.PSKl.Alter.net. [192.157.69.60]
8	180ms	181ms	240ms	HssiO-1-0.hrl.nycl.alter.net. [137.39.100.2]
9	180ms	181ms	200ms	101.ATM2-0.XR2.NYC1.ALTER.NET. [146.188.177.90]
10	240ms	181ms	200ms	194.ATM3-0.TR2.EWR1.ALTER.NET. [146.188.178.230]
11	301ms	200ms	200ms	105.ATM6-0.TR2.ATL1.ALTER.NET.[146.188.136.37]
12	241ms	220ms	180ms	198.ATM7-0.XR2.ATL1.ALTER.NET. [146.188.232.101]
13	201ms	200ms	220ms	194.ATM11-0-0.GW2.ATL1.ALTER.NET. [146.188.232.69]
14	321ms	200ms	220ms	bs2-atl-gw.customer.alter.net. [157.130.69.106]
15	220ms	220ms	221ms	205.152.2.178
16	200ms	281ms	200ms	205.152.3.74.
17	220ms	220ms	201ms	www.bellsouth.net. [205.152.0.46]

Trace complete

Использование команды ipconfig для проверки настройки узла

Команда ipconfig используется для получения информации о настройке TCP/IP сервера или рабочей станции Windows NT.

Команда ipconfig для Windows NT

Выполнение команды ifconfig без ключей выводит информацию обо всех сетевых кар­тах системы и установленных связях РРР. В базовую информацию входит:

• IP-адрес;

• маска подсети;

• шлюз по умолчанию,

• серверы DNS;

• домен NT.

Применив ключ команды /all, также получите аппаратные МАС-адреса устройств и информацию по DHCP.

Кроме того, эти команды могут быть использованы для внесения изменений в настройку устройств:

• ipconfig /release – удаляет IP-адрес, полученный посредством DHCP;

• ipconfig/renew – обновляет IP-адрес, установленный ранее посредством DHCP,

• ipconfig /flushdns – очищает буферную память DNS;

• ipconfig /registerdns – обновляет все установки, полученные посредством DHCP, и перерегистрирует имена DNS;

• ifconfig /displaydns – показывает содержимое буферной памяти DNS.

Эта команда полезна при решении проблем, связанных с функ­ционированием DNS и DHCP. Информация, получаемая с помощью этой команды, может при­годиться при создании информационных карточек и других вспомогательных документов на сеть. Один из способов, позволяющий хранить текущие настройки для каждого компьютера, – включение в сценарий регистрации или в файл автозагрузки следующей строки:

ipconfig /all > <сетевое устройство>%computername%.config

Глобальная переменная среды %computername% замещается именем, назначенным компьютеру, и создается текстовый файл с соответствующим именем. Разместив выходной файл на центральном сетевом устройстве, вы будете всегда иметь под рукой информацию о текущих настройках всех рабочих станций сети.

Команда аrр

IP-адреса и имена компьютеров используются для удобства при управлении сетью. Одна­ко на самом нижнем уровне при связи друг с другом сетевые карточки используют аппарат­ные МАС-адреса. Помните, что один компьютер находит аппаратный адрес другого компью­тера локального сегмента, используя протокол сопоставления адреса ARP (Address Resolution Protocol). Подобно тому как узел хранит информацию о таблицах маршрутизации, он также хранит таблицу преобразования МАС-адресов в IP-адреса, известную как arp-таблица.

Команда arp позволяет просматривать и редактировать аrр-таблицы. Синтаксис команды варьируется в разных системах, но в большинстве из них должны работать следующие команды:

• arp -а – показать текущее содержание аrр-таблицы;

• arp -d – удалить запись, соответствующую указанному узлу;

• arp -s IР_адрес Ethernet адрес – добавить запись в таблицу.

Например, для добавления записи используйте следующий синтаксис:

аrр -s 192.123.111.2 08-00-2b-34-cl-01