Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

IP-адреса и маски подсетей

IP-адресация

Содержание:

1. IP-адрес

2. Классы IP-адресов

3. Назначение IP-адресов

4. IP-адреса и маски подсетей

5. IP-адресация в IP версии 6.0

IP-адрес

IP-адрес определяет местонахождение узла в сети подобно тому, как адрес дома указывает его расположение в городе. Как и обычный адрес, IP-адрес должен быть уникальным и иметь единый формат.

Каждый IP-адрес состоит из двух частей — идентификатора сети (network ID) и идентификатора узла (хост, host ID). Первый определяет физическую сеть. Он одинаков для всех узлов в одной сети и уникален для каждой из сетей, включенных в объединённую сеть.

Идентификатор узла соответствует конкретной рабочей станции, серверу, маршрутизатору или другому TCP/IP-узлу в данной сети. Он должен иметь уникальное значение в данной сети. Каждый узел TCP/IP однозначно определяется по своему логическому IP-адресу. Такой уникальный адрес необходим всем сетевым компонентам, взаимодействующим по TCP/IP.

IP-адреса присваиваются платам сетевых адаптеров, которых в компьютере может быть несколько. Маршрутизатору, например, нужны интерфейсы как минимум с двумя сетями, и каждому из этих адаптеров должен соответствовать собственный IP-адрес.

Идентификаторы сетей и узлов

IP-адрес может быть записан в двух форматах — двоичном (binary) и десятичном с точками (dotted decimal). Каждый IP-адрес имеет длину 32 бита и состоит из четырёх 8-битных полей, называемых октетами (octets), которые отделяются друг от друга точками. Каждый октет представляет десятичное число в диапазоне от 0 до 255. Эти 32 разряда IP-адреса содержат идентификатор сети и узла.

Формат записи адреса в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками, наиболее удобен для восприятия. Далее показаны различные формы записи IP-адреса.

Преобразование IP-адреса из двоичного формата в десятичный

Вы должны уметь определять значения битов в октетах и преобразовывать их в десятичные числа. В двоичном формате каждому биту в октете сопоставлено определенное десятичное число. Максимальное десятичное значение октета равно 255 (участвует каждый бит). Каждый октет преобразуются в число отдельно от других.

В следующей таблице показано, как биты одного октета преобразуются в десятичное число.

Двоичная запись	Значения бит	Десятичное число

	2^0 (1)
	2^0+2^1 (1+2)
	2^0+2^1+2^2 (1+2+4)
	2^0+2^1+2^2+2^3 (1+2+4+8)
	2^0+2^1+2^2+2^3+2^4
	…
	…
	2^0+2^1+2^2+2^3+2^4+2^5+2^6+2^7 (1+2+4+8+16+32+64+128)

Упражнения

В этом упражнении Вам предстоит преобразовать двоичную запись в десятичное число и наоборот.

1. Переведите следующие двоичные числа в десятичные.

Двоичное значение

10111111 11100000 00000111 10000001

01111111 00000000 00000000 00000001

2. Переведите следующие десятичные числа в двоичные.

Десятичное значение

109.128.255.254

131.107.2.89

2. Классы IP-адресов

Каждый класс IP-адресов определяет, какая часть адреса отводится под идентификатор сети, а какая — под идентификатор узла.

Класс IP-адреса идентифицируют по значению его первого октета, 32-разрядные IP-адреса могут быть присвоены в общей совокупности 3 720 314 628 узлам. Ниже показано, как определяются поля в IP-адресах разных классов.

Класс	Пер-вые биты	Значение первого байта	IP-адрес	Биты идентификатора сети	Биты идентификатора узла	Кол-во сетей	Кол-во узлоа
А		1 - 127	w.x.y.z	w (8)	x.y.z (24)	2^7(128) –2 (00000000 и 127) = 126	2^24(16777216) - 2(0.0.0 и 1.1.1)=
B		128-191	w.x.y.z	w.x (16)	y.z (16)	2^14=	2^16(65536) - 2 = 65534
D		192-223	w.x.y.z	w.x.y(24)	z (8)	2^21=	2^8(256)-2 = 254

Знатоки математики, конечно, заметили, что число поддерживаемых сетей и хостов не столь велико, как могло бы быть. 8-битовое число может принимать 256 значений, а не 254, как показано в таблице. Дело в том, что, согласно следующим правилам, некоторые значения идентификаторов не используются:

1) Биты идентификаторов сети не могут иметь только нулевые значения;

2) Биты идентификаторов сети не могут иметь только единичные значения;

3) Биты идентификаторов хостов не могут иметь только нулевые значения;

4) Биты идентификаторов хостов не могут иметь только единичные значения;

--------------------------------------------------------------------------------

В качестве идентификатора сети не может использоваться значение 127. Оно зарезервировано для диагностики и используется в качестве локальной заглушки.

--------------------------------------------------------------------------------

В каждом классе двоичным значение первых битов заданы возможные десятичные значения первого байта адреса. Например, первый бит адресов класса А всегда равен 0, соответственно, двоичное значение первого байта варьируется от 00000001 до 01111111, т.е. в десятичной форме от 1 до 127. Значит, увидев в IP-адрес, первый байт которого заключен в пределах от 1 до 127, Вы сразу поймете, что это адрес класса А.

В таком адресе идентификатор сети занимает первые 8 битов, о оставшиеся 24 бита отведены идентификатору хоста. Таким образом, всего может существовать 126 сетей класса А (идентификатор сети 127 зарезервирован для диагностики), но в каждую из них можно включить до 16777214 сетевых адаптеров. В классах В и С под идентификатор сети отводится больше битов, значит, и самих таких сетей может быть больше. Правда, за счет сокращения количества битов идентификатора хоста в такие сети можно включить меньшее число адаптеров.

Класс D

Адреса класса D предназначены для рассылки групповых сообщений. Группа получателей может содержать один, несколько или ни одного узла. Четыре старших бита в IP-адресе класса D всегда равны 1110. Оставшиеся биты обозначают конкретную группу получателей и не разделяются на части. Пакеты с такими адресами рассылаются избранной группе узлов в сети. Их получателями могут быть только специальным образом зарегистрированные узлы.

Класс Е

Класс Е — экспериментальный. Он зарезервирован для использования в будущем и в настоящее время не применяется. Четыре старших бита адресов класса Е равны 1111.

Упражнения

Определите, к какому классу принадлежат указанные IP-адреса.

1. Укажите классы следующих IP-адресов.

--------------------------------------------------------------------------------

Адрес Класс

131.107.2.89

3.3.57.0

200.200.5.2

191.107.2.10

--------------------------------------------------------------------------------

2. В сетях каких классов IP-адресов более 1 000 узлов?

3. В сетях каких классов IP-адресов только 254 узла?

3. Назначение IP-адресов

Хотя и не существует строгих правил назначения IP-адресов, Вам следует учитывать некоторые тонкости, чтобы выбирать корректные идентификаторы узлов и сетей. Повторим еще раз основные правила назначения IP-адресов:

· Идентификатор сети не может равняться 127. Это значение зарезервировано для локальной заглушки и диагностики.

Все биты идентификатора сети или узла не могут быть одновременно установлены в 1.
Такой идентификатор применяется для широковещательных сообщений.
Все биты идентификатора сети или узла не могут быть одновременно установлены в 0. В этом случае идентификатор означает всю локальную сеть.
Каждый идентификатор узла должен быть уникальным для соответствующего иден- тификатора сети.

Назначение идентификаторов сетей

Уникальный идентификатор необходим каждой сети и каждому внешнему соединению. Если Ваша сеть подключена к Интернету, Вам надо получить идентификатор сети от Информационого Центра Интернета (Internet Network Information Center, InterNIC). Если же Вы не планируете подключаться к Интернету, то можете использовать любой корректный идентификатор сети.

Идентификатор сети обозначает узлы TCP/IP, подключенные к одной физической сети. Поэтому, чтобы взаимодействовать друг с другом, все узлы одной физической сети должны иметь одинаковый идентификатор сети.

Если несколько сетей соединены через маршрутизаторы, уникальный идентификатор сети необходим для каждой из них. Такая ситуация проиллюстрирована ниже:

сети 1 и 3 соединены через маршрутизаторы;

маршрутизаторы соединяются через глобальную сеть 2;

для сети 2 необходим отдельный идентификатор, чтобы соответствующие ей интерфейсы маршрутизаторов могли иметь уникальные идентификаторы узлов.

Пространство IP-адресов, предназначенных для использования в изолированных сетях:

Класс

А от 10.0.0.0 до 10.255.255.255

В от 172.16.0.0 до 172.31.255.255

С от 192.168.0.0 до 192.168.255.255

Назначение идентификаторов узлов

Идентификатор узла служит для обозначения TCP/IP-узла в некоторой сети и должен иметь уникальное значение для данного идентификатора сети. Всем TCP/IP-узлам, включая интерфейсы маршрутизаторов, необходимы уникальные идентификаторы. Идентификатор узла для маршрутизатора соответствует значению IP-адреса, указываемого в качестве адреса шлюза по умолчанию в конфигурации рабочей станции. Например, для узла из подсети 1, имеющего IP-адрес 124.0.0.27, адресом шлюза по умолчанию будет 124.0.0.1.

Методика назначения IP-адресов

Не существует конкретных правил назначения правильных IP-адресов. Вы можете назначать их последовательно или же выбирать легко запоминающиеся значения:

назначать IP-адреса, группируя узлы по типу, например серверы и рабочие станции;

выделять специальные IP-адреса маршрутизаторам.

Подобный подход позволит Вам избежать конфликтов, вызываемых повторением IP-адресов.

Упражнения

Определите, какие IP-адреса не могут быть назначены узлам. Объясните, почему такие IP-адреса не являются корректными.

А. 131.107.256.80______________________________

В. 222.222.255.222_____________________________

С. 231.200.1.1.________________________________

D. 126.1.0.0___________________________________

Е. 0.127.4.100_________________________________

F. 190.7.2.0___________________________________

G. 127.1.1.1___________________________________

Н. 198.121.254.255_____________________________

I. 255.255.255.255_____________________________

IP-адреса и маски подсетей

Маска подсети необходима каждому узлу TCP/IP. Каждый узел TCP/IP должен иметь маску подсети — либо задаваемую по умолчанию (в том случае, когда сеть не делится на подсети), либо специальную (если сеть разбита на несколько подсетей).

Маска подсети, задаваемая по умолчанию

Задаваемая по умолчанию маска подсети используется в том случае, если сеть TCP/IP не разделяется на подсети. Даже в сети, состоящей из одного сегмента, всем узлам TCP/IP необходима маска подсети. Значение маски подсети по умолчанию зависит от используемого в данной сети класса IP-адресов.

В маске подсети биты, соответствующие идентификатору сети, устанавливаются в 1. Таким образом, значение каждого октета будет равно 255. Все биты, соответствующие идентификатору узла, устанавливаются в 0.

Определение адреса назначения пакета

Протокол IP использует операцию логического «И» для определения того, какому узлу предназначен пакет — расположенному в локальной или удаленной сети. Эта операция осуществляется за счет внутренних механизмов протокола IP, и Вам, вероятнее всего, не придется ее выполнять.

Когда инициализируется поддержка TCP/IP, IP-адрес узла складывается с его маской подсети с помощью логического «И». Перед отправкой каждого IP-пакета, IP-адрес назначения точно также складывается с той же маской подсети. Если результаты двух перечисленных выше операций совпадают, это означает, что получатель пакета находится в локальной сети. В противном случае пакет отправляется на IP-адрес маршрутизатора.

Для того чтобы выполнить операцию логического «И», TCP/IP сравнивает попарно соответствующие биты адреса и маски. Если оба бита равны 1, результат также равен 1. В остальных случаях результирующий бит равен 0.

Сопоставление бит Результат

1 «И» 1 1

1 «И» 0 0

0 «И» 0 0

0 «И» 1 0

Упражнения

Выполните логическую операцию «И» с перечисленными ниже IP-адресами и маской подсети и определите, принадлежит ли IP-адрес получателя к локальной или удаленной сети.

IP-адрес отправителя 10011001 10101010 00100101 10100011

Маска подсети 11111111 11111111 00000000 00000000

IP-адрес получателя 11011001 10101010 10101100 11101001

Маска подсети 11111111 11111111 00000000 00000000

1. Получен ли одинаковый результат?

2. Принадлежит IP-адрес получателя к локальной или удаленной сети?

Воспользуйтесь поиском по сайту: