Грошев - Вопросы 116-124

Курсив – это мои комментарии

116. Типы ip-адресов.

Адресация в сети IP

Сетевой адрес – это пара, состоящая из номера сети и номера узла. В протоколах TCP/IP это называется IP-адресом.

Типы IPv4-адресов:

• Уникальный (unicast) – используется для идентификации отдельных интерфейсов и служит для однонаправленной передачи данных единственному адресату.

• Широковещательный (broadcast) – используется для доставки данных всем участникам сети.

• Групповой (multicast, IGMP) – идентифицирует группу сетевых интерфейсов. Пакет доставляется всем узлам, входящим в данную группу.

Что такое динамический IP адрес? IP-адрес, который не статичен и может быть изменен в любое время. Выше уже говорилось, ваш IP адрес дается из доступных вашей сетью IP адресов. Вы получает свой IP-адреса от провайдера, из назначенного ему диапазона адресов для его региона. Большинство частных клиентов не имеет постоянных IP адресов, об этом напишем ниже.

Что такое статический IP адрес? IP адрес, постоянный, никогда не меняющийся адрес. В отличие от вашего динамического IP адреса, который поменять в любое время.

Адреса IP v4: На сегодняшний самая распространенная версия протокола IP для соединения компьютеров в сети. Но с большим количеством пользователей, получающих на своих компьютеры доступ к Интернету, адреса IPv4 начинают заканчиваться. IP версии 4 ограничен 4,294,967,296 адресами.

Адреса IP v5: Это - экспериментальный протокол IP для систем UNIX. В соответствии со стандартами UNIX (Операционная система) все версии с нечетным номером считают экспериментальными. Этот протокол не используется в обычном доступе, и поэтому в интернете вы с ним не столкнетесь.

Адреса IP v6: новый протокол, предназначенный для последующей смены IPv4. IP адреса в нем предлагается записывать примерно так: IPv6 450,126,894,224,682,463,423,374,607,491,368,241,856 или 4^256. Текущий стандарт адресов такой: 192.168.122.122

117. Формат адреса IPv4. Разграничение номеров сети и узла.

IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (232) возможными уникальными адресами.

Удобной формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками, например, 192.168.0.1. (или 128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса).

IP-адрес состоит из 4 октетов. Обычно, он записывается в виде X.X.X.X, где каждая позиция, отделенная точкой — десятичное значение октета. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла — гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Один узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а один интерфейс.

IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. В случае изолированной сети её адрес может быть выбран администратором из специально зарезервированных для таких сетей блоков адресов (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 или 192.168.0.0/16). Если же сеть должна работать как составная часть Интернета, то адрес сети выдаётся провайдером либо региональным интернет-регистратором (Regional Internet Registry, RIR).

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей. Поэтому каждый порт маршрутизатора имеет собственный IP-адрес. Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей. В этом случае компьютер должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

118. Классовая адресация. Бесклассовая адресация. Маска сети, префикс.

IP-адреса делятся на 5 классов. К классам A, B и C относятся коммерческие адреса, присваиваемые узлам. Класс D зарезервирован для многоадресных рассылок, а класс E – для экспериментов. В адресах класса C сетевая часть состоит из трех октетов, а адрес узла – из одного. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 24 битов (255.255.255.0). Адреса класса C обычно присваиваются небольшим сетям. В адресах класса B сетевая часть и адрес узла состоят из двух октетов. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 16 бит (255.255.0.0). Обычно эти адреса используются в средних сетях. В адресах класса A сетевая часть состоит всего их одного октета, остальные отведены узлам. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 8 бит (255.0.0.0). Обычно такие адреса присваиваются крупным организациям. Класс адреса можно определить по значению первого октета. Например, если значение первого октета IP-адреса находится в диапазоне от 192 до 223, то это адрес класса C.

Д умаю, таблица ниже не нужна для запоминания, просто для ознакомления

Все адреса, состоящие только из нулей или единиц – недействительные адреса узлов.

Всем узлам, подключенным непосредственно к Интернету, необходим уникальный глобальный (публичный) IP-адрес. Поскольку количество 32-битных адресов конечно, существует риск, что их не хватит. В качестве одного из решений было предложено зарезервировать некоторое количество частных адресов для использования только внутри организации. Таким образом, внутренние узлы смогут обмениваться данными друг с другом без уникальных общих IP-адресов.

В соответствии со стандартом RFC 1918 несколько диапазонов адресов класса A, B и C были зарезервированы. Как видно из таблицы, в диапазон частных адресов входит одна сеть класса A, 16 сетей класса B и 256 сетей класса C. Таким образом, сетевые администраторы получили определенную степень свободы в плане предоставления внутренних адресов.

Класс адреса	Число адресов	Сетевые адреса
A	1	10.0.0.0
B	16	172.16.0.0 – 172.31.0.0
C	256	192.168.0.0 – 192.168.255.0

В очень большой сети можно использовать частную сеть класса A, где можно создать более 16 миллионов частных адресов. В средних сетях можно использовать частную сеть класса B с более чем 65 000 адресов. В домашних и небольших коммерческих сетях обычно используется один частный адрес класса C, рассчитанный на 254 узла.

Узлы из внутренней сети организации могут использовать частные адреса до тех пор, пока им не понадобится прямой выход в Интернет. Соответственно, один и тот же набор адресов подходит для нескольких организаций. Частные адреса не маршрутизируются в Интернете и быстро блокируются маршрутизатором Интернет-провайдера. Частные адреса можно использовать как меру безопасности, поскольку они видны только в локальной сети, а посторонние получить прямой доступ к этим адресам не могут. Кроме того, существуют частные адреса для диагностики устройств. Они называются адресами обратной связи. Для таких адресов зарезервирована сеть 127.0.0.0 класса А.

В таблице ниже приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей. ( а вот это можно запомнить)

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

Бесклассовая адресация (англ. Classless InterDomain Routing, англ. CIDR) — метод IP-адресации, позволяющий гибко управлять пространством IP-адресов, не используя жёсткие рамки классовой адресации. Использование этого метода позволяет экономно использовать ограниченный ресурс IP-адресов, поскольку возможно применение различных масок подсетей к различным подсетям.

Современные маршрутизаторы используют форму IP адресации называемую бесклассовой междоменной маршрутизацией (Classless Interdomain Routing (CIDR)), которая игнорирует классы. В системах, использующих классы, маршрутизатор определяет класс адреса и затем разделяет адрес на октеты сети и октеты хоста, базируясь на этом классе. В CIDR маршрутизатор использует биты маски для определения в адресе сетевой части и номера хоста. Граница разделения адреса может проходить посреди октета.

CIDR значительно улучшает масштабируемость и эффективность IP по следующим пунктам:

- гибкость;

- экономичное использование адресов в выделенном диапазоне;

- улучшенная агрегация маршрутов;

- Supernetting - комбинация непрерывных сетевых адресов в новый адрес надсети, определяемый маской.

CIDR позволяет маршрутизаторам агрегировать или суммировать информацию о маршрутах. Они делают это путём использования маски вместо классов адресов для определения сетевой части IP адреса. Это сокращает размеры таблиц маршрутов, так как используется лишь один адрес и маска для представления маршрутов ко многим подсетям.

Без CIDR и агрегации маршрутов маршрутизатор должен содержать индивидуальную информацию для всех подсетей.

Маской сети называется битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети. Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.255.0 находится в сети 12.34.56.0/24 с длиной префикса 24 бита.

Другой вариант определения — это определение подсети IP-адресов. Например, с помощью маски подсети можно сказать, что один диапазон IP-адресов будет в одной подсети, а другой диапазон соответственно в другой подсети.

Префикс сети (подсети) в терминологии сетей TCP/IP — определяется маской подсети. Длина префикса - количество двоичных единиц в маске подсети.

119. Особые IPv4-адреса.

0.0.0.0 - может фигурировать как адрес источника в IP-пакете. Означает, что станция, пославшая пакет, не имеет IP-адреса.

В таблице маршрутизации адрес сети 0.0.0.0 означает маршрут "по-умолчанию" - он применяется при пересылке пакетов, которые не попадают под другие записи таблицы.

Попытка устанавливать соединение с адресом 0.0.0.0 или посылать на него пакеты в разных операционных системах приводит к разным результатам. Например, Windows сообщит о неправильном адресе, Linux - пошлет пакет самому себе.

255.255.255.255 - широковещательный адрес. Отправка пакета на этот адрес вызывает его доставку всем машинам в одной сети с отправителем

Также широковещательным считается адрес сети, в котором все хостовые биты установлены в "1". Это "направленное широковещание".

Адрес, в котором хостовые биты установлены в "0" называется адресом сети.

Адрес, в котором биты адреса сети установлены в "0", означает адрес хоста в текущей сети.

Диапазон адресов 127.0.0.0-127.255.255.255 - это адрес замыкания на себя. Применяется для проверки правильности установки стека TCP/IP на машине и для обращения хоста к самому себе.

10.0.0.0-10.255.255.255, 172.16.0.0 - 172.31.255.255 и 192.168.0.0-192.168.255.255 - это так называемые "приватные" диапазоны, которые не маршрутизируются в интернет и предназначены для назначения внутри локальных сетей. Они гарантировано не пересекаются с адресами хостов в сети Интернет, так как IANA не выдает адреса из этого диапазона в аренду.

169.254.0.0 - 169.254.255.255 - диапазон адресов для Zeroconf - технологии автоматической настройки сети, позволяющей хостам автоматически создавать работающую IP-сеть без специальной настройки. Выбирается DHCP-клиентами при недоступности DHCP-сервера. Описан в RFC 3927

UDP:

192.0.2.0 - 192.0.2.255 - "Test-Net", адресный диапазон для использования в документации и примерах. Обычно используется в документации на оборудование или протоколы в качестве примеров IP-адресов. Не должен использоваться в Internet.

192.88.99.0/24 - специальные адреса для пересылки IPv6 в IPv4-сети, соответственно RFC 3068.

198.18.0.0/15 - специальные адреса для проведения тестов производительности сети. Методика и применение описаны в RFC 2544

120. IPv6. Формат адреса IPv6. Типы адресов.

В 6-й версии IP-адрес (IPv6) имеет 128-битовое представление. Адреса разделяются двоеточиями (напр. fe80:0:0:0:200:f8ff:fe21:67cf или 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). Большое количество нулевых групп может быть пропущено с помощью двойного двоеточия (fe80::200:f8ff: fe21:67cf). Такой пропуск может быть единственным в адресе.

Адреса в IPv6 настолько длинные, что их запись в привычной десятичной нотации становится весьма неудобной (128 бит = 16 байт). Поэтому их записывают в шестнадцатеричном формате. Но даже и в этом случае адреса оказываются слишком длинными, поэтому придуманы некоторые способы сокращённой записи.

Итак, адреса делят на 8 пар байт символом двоеточия: FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210. Лидирующие нули в паре байт можно не записывать, нулевые пары байт можно заменять на ::. Таким образом, следующие три строки обозначают один и тот же адрес: 1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A, 1080:0:0:0:8:800:200C:417A, 1080::8:800:200C:417A. Разумеется, в адресе может встретиться только один знак :: иначе возникнет неоднозначность.

Допустимо записывать часть адреса в десятичном формате, разделяя десятичные знаки точками: ::FFFF:129.144.52.38. Такая форма удобна в случаях, когда адрес IPv4 является частью адреса IPv6

Адреса IPv6 бывают:

Unicast - предназначенные конкретному интерфейсу.

Anycast - предназначенные некоторому набору хостов. Пакет посланный на адрес anycast будет доставлен только одному хосту — ближайшему с точки зрения маршрутизатора.

Multicast - предназначенные некоторому набору хостов. Пакет посланный на адрес multicast будет доставлен всем хостам из этого набора.

Широковещательных (broadcast) адресов в IPv6 нет, их функции выполняют адреса multicast.