 |
Соглашения о специальных адресах
|
|
|
|
Связь между уровнями стека протоколов сети Интернет и адресацией
В сети Интернет (в сетях TCP/IP) используются три различных уровня адресов (рис.1.4):
· физический адрес (МАС-адрес, MAC — Media Access Control) сетевого адаптера или порта маршрутизатора;
· интернет-адрес (IP-адрес);
· адрес порта.
Рис. 1.4. Адреса TCP/IP.
Каждый адрес принадлежит заданному уровню TCP/IP-архитектуры, как это показано на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Отношения уровней стека протоколов Интернет и адресов.
Физический адрес (МАС-адрес)
Физический адрес (МАС-адрес) для всех существующих технологий построения локальных сетей имеет формат 6 байтов, записанных в виде шестнадцатеричных чисел, разделенных дефисом, например: 00-17-9A-51-BF-D0. Этот адрес совпадает с номером сетевого адаптера (сетевой карты) компьютера и жестко устанавливается заводом-изготовителем из диапазона отведенных ему адресов. Старшие 3 байта являются идентификатором фирмы-производителя (00-10-5A-xx-xx-xx – 3Com, 00-03-BA-xx-xx-xx – Sun, 00-01-E3-xx-xx-xx – Siemens), младшие – назначаются самим производителем. Теоретически, двух совпадающих MAC-адресов сетевых устройств быть не должно, однако ряд современных сетевых устройств допускают их переназначение.
Компьютер может иметь несколько сетевых карт и, соответственно, несколько МАС-адресов. При замене аппаратуры изменяется и MAC-адрес, поэтому их использование в качестве сетевых адресов неудобно.
IP-адрес
IP-адрес — это логический 32-разрядный адрес, однозначно определяющий узел TCP/IP. Каждый IP-адрес состоит из двух частей: идентификатора сети и идентификатора узла, первый служит для обозначения всех узлов в одной физической сети, второй обозначает конкретный узел сети.
|
|
|
IP-адресназначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. В автономной IP-сети номер сети может быть выбран администратором произвольно. Если сеть должна работать как составная часть Интернета, то IP-адрес назначается по рекомендации специального подразделения Интернет NIC (Network Information Center). Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.
Адрес порта
IP-адрес и физический адрес необходимы для порции данных, перемещающихся от источника до хоста пункта назначения. Однако прибытие в хост пункта назначения — не конечная цель обмена сообщениями данных в IP-сетях (в Интернете). Система, которая передает только данные от одного компьютера до другого, не может считаться законченной. Сегодня компьютеры — устройства, которые могут выполнить множество процессов в одно и то же время. Конечная цель сети Интернет — коммутация процесса, работающего с другим процессом. Например, компьютер A общается с компьютером C, используя TELNET. В то же самое время компьютер A общается с компьютером B с использованием протокола передачи файлов (FTP). Для этих процессов, возникающих одновременно, нам надо иметь метод, позволяющий маркировать различные процессы.
Другими словами, процессы нуждаются в адресах. В архитектуре TCP/IP метка, назначаемая процессу, названа адресом порта. Адрес порта в TCP/IP — 16 битов длиной.
Порты нумеруются от 0 до 65535. Для системных и некоторых популярных программ выделены общепринятые порты с номерами от 0 до 1023, называемые привилегированными или зарезервированными. Порты с номерами 1024 – 49151 называются зарегистрированными портами. Порты с номерами 49152 – 65535 называются динамическими портами.
В приведенной ниже таблице приводятся номера портов популярных прикладных протоколов.
|
|
|
| Порт | Прикладной протокол |
| 20, 21 | FTP |
| Telnet | |
| SMTP | |
| DNS | |
| HTTP | |
| POP3 | |
| SNMP | |
| HTTPS | |
IP-адресация
IP-адрес имеет длину 32 бита (4 байта) и состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Наиболее распространенной формой представления IP-адреса является запись в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками. Также IP-адрес может записываться в двоичной и шестнадцатиричной формах.
Пример различных форм записи IP-адреса:
десятичная форма: 128.10.2.30
двоичная форма: 10000000 00001010 00000010 00011110
шестнадцатиричная форма: 80.0A.02.1D
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:
- Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей) В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216, но не превышает 224.
- Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28 - 216. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта.
- Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов.
- Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.
- Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений.
В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.
| Класс | Первые биты | Наименьший адрес | Наибольший адрес | Максимальное число узлов в сети |
| A | 1.0.0.0 (0-не используется) | 126.0.0.0 (127-зарезервирован) | 224, поле 3 байта | |
| B | 128.0.0.0 | 191.255.0.0 | 216, поле 2 байта | |
| C | 192.0.0.0 | 223.255.255.0 | 28, поле 1 байт | |
| D | 224.0.0.0 | 239.255.255.255 | Групповые адреса | |
| E | 240.0.0.0 | 247.255.255.255 | Зарезервировано |
|
|
|
Чтобы получить из IP-адреса номер сети и номер узла, требуется не только разделить адрес на две соответствующие части, но и дополнить каждую из них нулями до полных 4 байт. Номер сети дополняется нулями справа, а номер узла – нулями слева.
Соглашения о специальных адресах
В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов - broadcast, multicast, loopback.
Широковещательный адрес или broadcast определяется следующим образом.
Если IР-адрес состоит только из нулей – 0.0.0.0, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет.
Если в поле номера сети стоят нули, а в поле адреса узла – реальный адрес узла, например, 0.0.0.128, 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 (в десятичной интерпретации – 255) 255.255.255.255, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета и такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast).
Если в поле сети указан реальный адрес сети, а в поле адреса назначения стоят двоичные единицы (десятичное значение – 255), например – 217.15.24.255, то пакет, имеющий такой адрес, будет рассылаться всем компьютерам в сети 217.15.24.1 – 217.15.24.254.
Если в поле адреса назначения стоят сплошные 1. 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.
|
|
|
|
|
|
