21. Понятие ip-адреса. Классы сетей. Адресация компьютеров

• Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба.

• Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов.

• Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей. В больших сетях, состоящих из многих тысяч узлов, отсутствие иерархии адреса может привести к большим издержкам - конечным узлам и коммуникационному оборудованию придется оперировать с таблицами адресов, состоящими из тысяч записей.

• Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен иметь символьное представление например, Servers или www.yandex.ru.

• Адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры - сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т.п.

Три схемы адресации узлов.

• Аппаратные (hardware) адреса. Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера локальной сети.

• Символьные адреса или имена. Эти адреса предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку

• Числовые составные адреса. Символьные имена удобны для людей, но из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична. Поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного и компактного форматов. Типичным представителями адресов этого типа являются IP- и IPX-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть - номер сети и младшую - номер узла.

Согласно концепции TCP/IP, каждый хост, чтобы работать в сети, должен иметь определенный IP-адрес

В сети Интернет это 32-разрядный (т.е. 32-битный = 4-байтный) адрес. Пример IP-адреса:

IP-адрес двоичный 11011100 11010111 00001110 00010110

IP-адрес десятичный 220 215 14 22

В точечно-десятичной нотации IP-адрес может выглядеть, например, так: 220.215.14.22. Каждая часть, разделенная точкой, представляет собой один байт, и, следовательно, максимальное десятичное число, которое может быть представлено одним байтом – 255 (2⁸ = 256, от 0 до 255).

Но для человека такая система адресации сложна, так же как нам сложно помнить, набирать и диктовать одиннадцатизначные телефонные номера, поэтому в 1984 г. Полом Мокапетрисом была разработана надстройка над IP-адресацией, называемая системой DNS (domain name system, система доменных имен).

Каждый компьютер в сетях, построенных на базе протокола IP, имеет адреса трех уровней:

1. физический адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена данная сеть. Для узлов, работающих в локальных сетях Ethernet, - это MAC-адрес сетевой платы или порта маршрутизатора. Данные адреса назначаются производителями оборудования. Формат физического адреса имеет шесть байтов: старшие три байта - идентификатор компании-производителя, младшие три байта уникальны и назначаются самим производителем;

2. четырехбайтный IP-адрес. Этот адрес используется на сетевом уровне эталонной модели OSI;

3. символьный идентификатор - имя. Данный идентификатор может назначаться администратором произвольно и служить, например, для упрощения взаимодействия с удаленным хостом.

Когда протокол IP был стандартизирован в сентябре 1981 года, его спецификация требовала, чтобы каждое устройство сети имело уникальный 32-разрядный адрес. Данный адрес разбивается на две части. Первая часть адреса идентифицирует сеть, в которой располагается устройство; вторая - само устройство.

Для обеспечения гибкости в назначении адресов компьютерным сетям разработчики определили, что адресное пространство протокола IP должно быть разделено на три основных класса - A, B и C. Каждый из этих основных классов фиксирует границу между сетевым префиксом и номером хоста в разных точках 32-разрядного адреса.

Существует три класса IP адресов

• Класс A IP сетевых адресов использует левые 8 бит (самый левый октет) для указания сети, оставшиеся 24 бита (оставшиеся три октета) для идентификации интерфейса хоста в этой сети. Адреса класса A всегда имеют самый левый бит самого левого байта нулевым, то есть значения от 0 до 127 для первого октета в десятичной нотации. Таким образом доступно максимум 128 адресов сетей класса A, каждый из которых может содержать до 33,554,430 интерфейсов.

Однако сети 0.0.0.0 (известная как маршрут по умолчанию) и 127.0.0.0 (loop back сеть) имеют специальное назначение и не доступны для использования в качестве идентификаторов сети. ПОэтому доступно только 126 адресов сетей класса A.

• Класс B IP сетевых адресов использует левые 16 бит (два левых октета) для идентификации сети, оставшиеся 16 бит (последние два октета) указывают хостовые интерфейсы. Адрес класса B всегда имеет самые левые два бита установленными в 1 0. Таким образом для номера сети остается 14 бит, что дает 32767 доступных сетей класса B. Первый октет адреса сети класса B может принимать значения от 128 до 191, и каждая из таких сетей может иметь до 32,766 доступных интерфейсов.

• Класс C IP сетевых адресов использует левые 24 бит (три левых октета) для идентификации сети, оставшиеся 8 бит (последний октет) указывает хостовый интерфейс. Адрес класса С всегда имеет самые левые три бита установленными в 1 1 0. Таким образом для номера сети остается 14 бит, что дает 4,194,303 доступных сетей класса B. Первый октет адреса сети класса B может принимать значения от 192 до 255, и каждая из таких сетей может иметь до 254 доступных интерфейсов. Однако сети класса C с первым байтом больше, чем 223, зарезервированы и не используются.

Особенности

• Подсети класса А самые дорогие, поэтому они по карману только крупным корпорациям. Все пулы адресов класса А уже распределены. В качестве их держателей выступают такие корпорации, как IBM, Xerox, Apple и Hewlett-Packard.

• Класс адресов В менее дорогой, однако и он по карману только состоятельным корпорациям, которые готовы выложить значительные суммы за достаточное количество IP-адресов. Одна из самых известных корпораций, являющаяся держателем пула адресов класса В — Microsoft.

Итак:

Сетевой класс Диапазон значений первого байта (десятичный)

A от 1 до 126

B от 128 до 191

C от 192 до 254

Существует также специальные адреса, которые зарезервированы для 'несвязанных' сетей - это сети, которые используют IP, но не подключены к Internet. Вот эти адреса:-

• Одна сеть класса A

10.0.0.0

• 16 сетей класса B

172.16.0.0 - 172.31.0.0

• 256 сетей класса С

192.168.0.0 - 192.168.255.0

В дальнейшем вы заметите, что в данном документе используются именно эти адреса, чтобы предотвратить пересечение с 'настоящими' сетями и хостами.

Помимо этих трех наиболее популярных классов адресов существует еще два дополнительных класса - D и E. В классе D старшие четыре бита равны "1110"; этот класс используется для поддержки многоадресной передачи данных. В классе E старшие четыре бита равны "1111", и этот класс зарезервирован для экспериментального использования.

Для удобства восприятия адресов в технической литературе, в прикладных программах и т. д., IP-адреса обычно записываются в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками, причем каждое из этих чисел представляет значение одного октета IP-адреса. (один октет соответствует 8 бит адреса, т. е. можно сказать, что весь IP-адрес состоит из четырех октетов.)

Пример записи IP-адреса в точечно-десятичной нотации.

Ниже приведены диапазоны десятичных значений трех классов адресов, где запись XXX представляет поле адреса хоста.

Диапазоны значений адресов трех классов:

• для класса А: 1.XXX.XXX.XXX - 126.XXX.XXX.XXX

• для класса B: 128.0.XXX.XXX - 191.255.XXX.XXX

• для класса C: 192.0.0.XXX - 223.255.255.XXX