Принципы распределения ip-адресов в локальной сети

Содержание

1. Протокол IP……………………………………………………………c. 3
2. IP-адресация…………………………………………………………...c. 3
3. Классы адресов………………………………………………………..c. 4
4. Особые IP-адреса……………………………………………………...c. 6
5. Применение масок при IP-адресации………………………………..c. 7
6. Недостатки IP версии 4………………………………………………..c. 7
7. Список используемой литературы…………………………………...c. 8
8. Примечания…………………………………………………………….c. 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Протокол IP

Протокол IP (Internet Protocol, протокол сети Интернет) впервые был определен в 1974 году и к 1982 году был выбран в качестве протокола сетевого уровня ARPANet. Сегодня четвертая версия протокола IP (IPv4) является краеугольным камнем Интернета, а также самым распространенным протоколом в объединенных частных сетях.^[1] Протокол IP обеспечивает сервис Сетевого уровня без установления соединения для сквозной передачи между уровнями. Его главной обязанностью является обеспечение маршрутизации пакетов через соединенные сети.

Протокол IP реализует сеть передачи дейтаграмм. Дейтаграмма — это общее

название для единиц данных, которыми оперируют протоколы без  установления соединений. Дейтаграмму  протокола IP называют также пакетом. Пакеты маршрутизируются друг за другом от одного IP-узла к другому IP-узлу. Для каждого канала связи и каждого узла протокол IP делает все, чтобы как можно лучше доставить пакет. Для выполнения этого, протокол IP определяет механизмы для фрагментации и сборки пакетов, иерархическое структурирование IP-адресов, контроль над временем жизни пакетов в сети и проверку целостности заголовка IP-пакета. Как протокол без установления соединений, протокол IP обрабатывает каждую дейтаграмму индивидуально, т. е. каждый пакет маршрутизируется индивидуально, это означает, что пакеты могут быть динамически направлены в обход проблемных сетевых точек. Узлам не нужно устанавливать логическое соединение перед обменом IP-пакетами.

2. IP-адресация

Каждому устройству, подключенному  к сети на основе протокола TCP/IP, должен быть присвоен свой уникальный адрес. Эти адреса передаются в IP-пакетах, чтобы идентифицировать исходящий хост и хост назначения.

Протокол IP определяет 32-разрядные  адреса (четыре октета), которые позволяют  подключить к одной объединенной сети более четырех миллиардов хостов. IP-адреса представляются в формате, известном как десятичное представление с разделительными точками, где каждый октет, в свою очередь, представляется своим десятичным эквивалентом, и эти четыре десятичных числа разделяются точкой (.)- Используя 8 битов, можно представить числа от 0 до 255. Таким образом, IP-адрес, представление которого в двоичном коде выглядит как 10000000 01000011 00100110 00010111, в десятичном представлении с разделительными точками записывается (и произносится) как 128.67.38.23.^[2]

Каждый IP-адрес состоит  из двух частей: идентификатора сети (NETID, network identifier) и идентификатора хоста (HOSTID, host identifier). NETID

идентифицирует определенную сеть, к которой подключен хост. HOSTID —

уникальный идентификатор  хоста внутри сети. Это различие важно, т. к. маршрутизаторы работают, используя идентификатор NETID и не учитывая

HOSTID.^[3]

Протокол IP не допускает, чтобы  идентификаторы NETID и HOSTID были составлены только из одних 1 или 0. Все 1 означают широковещательный адрес (broadcast), и он может использоваться для всех сетей и всех узлов. Например, IP-адрес 128.17.255.255 имеет идентификатор сети (NETID) 128.17 и идентификатор хоста (HOSTID) 255.255. Это означает, что все хосты в сети имеют идентификатор NETID 128.17. Для любого IP-устройства адрес 128.17.0.0 относится ко всей сети 128.17 независимо от идентификато-

ра хоста (HOSTID).

3. Классы адресов

Признаком, на основании  которого IP-адрес относят к тому или иному классу, являются значения нескольких первых битов адреса. Таблица  ниже иллюстрирует структуру IP-адресов разных классов.

 

 

 

Класс	Первые биты	Наименьший номер  сети	Наибольший номер  сети	Максимальное  число узлов сети
A	0	1.0.0.0 (0 – не используется)	126.0.0.0 (127 – зарезервирован)	224, поле 3 байта
B	10	128.0.0.0	191.255.0.0	216, поле 2 байта
C	110	192.0.0.0	223.255.255.0	28, поле 1 байт
D	1110	224.0.0.0	239.255.255.255	Групповые адреса
E	11110	240.0.0.0	247.255.255.255	Зарезервировано

 

• К классу А относится адрес, в котором старший бит имеет значение 0. В адресах класса А под идентификатор сети отводится 1 байт, а остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети, все IP-адреса которых имеют значение первого байта в диапазоне от 1 (00000001) до 126 (01111110), называются сетями класса А. Значение 0 (00000000) первого байта не используется, а значение 127 (01111111) зарезервировано для специальных целей. Сетей класса А сравнительно немного, зато количество узлов в них может достигать 224, то есть 16 777 216 узлов.^[4]

• К классу В относятся все адреса, старшие два бита которых имеют значение 10. В адресах класса В под номер сети и под номер узла отводится по 2 байта. Сети, значения первых двух байтов адресов которых находятся в диапазоне от 128.0 (10000000 00000000) до 191.255 (1011111111111111), называются сетями класса В. Ясно, что сетей класса В больше, чем сетей класса А, а размеры их меньше. Максимальное количество узлов в сетях класса В составляет 216 (65 536).^[5]

• К классу С относятся все адреса, старшие три бита которых имеют значение 110. В адресах класса С под номер сети отводится 3 байта, а под номер узла — 1 байт. Сети, старшие три байта которых находятся в диапазоне от 192.0.0 (11000000 00000000 00000000) до 223.255.255 (11011111 11111111 11111111), называются сетями класса С. Сети класса С наиболее распространены, и наименьшее максимальное число узлов в них равно 28 (256).^[6]

• Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый групповой адрес (multicast address). В то время как адреса классов А, В и С служат для идентификации отдельных сетевых интерфейсов, то есть являются индивидуальными адресами (unicast address), групповой адрес идентифицирует группу сетевых интерфейсов, которые в общем случае могут принадлежать разным сетям. Интерфейс, входящий в группу, получает наряду с обычным индивидуальным IP-адресом еще один групповой адрес. Если при отправке пакета в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должен быть доставлен всем узлам, которые входят в группу.^[7]

• Если адрес начинается с последовательности 11110, то это значит, что данный адрес относится к классу Е. Адреса этого класса зарезервированы для будущих применений.^[8]

4. Особые IP-адреса

Протокол IP предполагает наличие  адресов, которые трактуются особым образом. К ним относятся следующие:

1. Адреса, значение первого  октета которых равно 127. Пакеты, направленные по такому адресу, реально не передаются в сеть, а обрабатываются программным  обеспечением узла-отправителя.  Таким образом, узел может направить  данные самому себе. Этот подход  очень удобен для тестирования  сетевого программного обеспечения  в условиях, когда нет возможности  подключиться к сети.^[9] 
 
2. Адрес 255.255.255.255. Пакет, в назначении которого стоит адрес 255.255.255.255, должен рассылаться всем узлам сети, в которой находится источник. Такой вид рассылки называется ограниченным широковещанием. В двоичной форме этот адрес имеет вид 11111111 11111111 11111111 11111111.^[10] 
 
3. Адрес 0.0.0.0. Он используется в служебных целях и трактуется как адрес того узла, который сгенерировал пакет. Двоичное представление этого адреса 00000000 00000000 00000000 00000000.^[11]

5. Применение масок при IP-адресации

В вычислительной технике  маска — это электронный фильтр, используемый для извлечения определенных частей блока данных. Подобно этому, в протоколе IP маска используется для извлечения идентификатора NETID из

адреса. Маска имеет ту же длину, что и адрес (32 бита), и  обычно записывается с использованием того же десятичного представления  с разделительными точками. В  маске каждый бит, который является частью идентификатора NETID, равен 1, а  биты, являющиеся частью идентификатора HOSTID, равны 0. Также довольно часто можно увидеть маску, представленную с использованием слэшей. В таком случае количество битов идентификатора NETID явно устанавливается слэшем (/), следующим после IP-адреса. Например, 150.128.110.1/16 означает, что первые 16 битов этого адреса — это идентификатор NETID 150.128.0.0.

За счет управления битами в маске подсети группа IP-адресов  может быть разбита на меньшие сети. Например, добавив 2 бита к 24-разрядной маскеподсети, мы получим 4 новых сети, каждая из которых содержит меньшее количество идентификаторов хостов. Объяснением этого явления является то, что эти 2 бита можно использовать для создания четырех возможных комбинаций: 00, 01, 10 и 11. Таким образом, добавив 3 бита к 24-разрядной маске, мы бы получили 8 новых сетей.^[12]

6. Недостатки IP версии 4

Перечислим общие недостатки протокола IPv4:

1. Дефицит адресного пространства - количество различных устройств, подключаемых к сети Internet, растет экспоненциально, размер адресного пространства 2³² быстро истощается;
2. Слабая расширяемость протокола - недостаточный размер заголовка IPv4, не позволяющий разместить требуемое количество дополнительных параметров в нем;
3. Проблема безопасности коммуникаций - не предусмотрено каких-либо средств для разграничения доступа к информации, размещенной в сети.
4. Отсутствие поддержки качества обслуживания - не поддерживается размещение информации о пропускной способности, задержках, требуемой для нормальной работы некоторых сетевых приложений;
5. Проблемы, связанные с механизмом фрагментации - не определяется размер максимального блока передачи данных по каждому конкретному пути;
6. Отсутствие механизма автоматической конфигурации адресов;
7. Проблема перенумерации машин.^[13]
7. Список используемой литературы

1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. / Авторы: Олифер В. Г., Олифер Н. А. – СПб.: Питер, 2010 г.
2. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. / Авторы: Мур М., Притски Т., Риггс К., Сауфвик П. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005 г.
3. CITforum - http://citforum.ru/
4. Сетевые технологии - http://net.e-publish.ru
5. Российский национальный IPv6 форум - http://www.ipv6.ru/index.php

 

8. Примечания

[1]. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. / Авторы: Мур М., Притски Т., Риггс К., Сауфвик П. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005 г. (с. 481)

[2]. Адресация в IP-сетях(http://citforum.ru/internet/tifamily/adres_inter.shtml)

[3]. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. / Авторы: Мур М., Притски Т., Риггс К., Сауфвик П. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005 г. (с. 483)

[4]. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. / Авторы: Олифер В. Г., Олифер Н. А. – СПб.: Питер, 2010 г. (с. 490)

[5]. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. / Авторы: Олифер В. Г., Олифер Н. А. – СПб.: Питер, 2010 г. (с. 490)

[6]. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. / Авторы: Олифер В. Г., Олифер Н. А. – СПб.: Питер, 2010 г. (с. 490)

[7]. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. / Авторы: Олифер В. Г., Олифер Н. А. – СПб.: Питер, 2010 г. (с. 490)

[8]. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. / Авторы: Олифер В. Г., Олифер Н. А. – СПб.: Питер, 2010 г. (с. 490)

[9]. IP-адресация(http://net.e-publish.ru/p234aa1.html)

[10]. IP-адресация(http://net.e-publish.ru/p234aa1.html)

[11]. IP-адресация(http://net.e-publish.ru/p234aa1.html)

[12]. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. / Авторы: Мур М., Притски Т., Риггс К., Сауфвик П. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005 г. (с. 486)

[13]. IPv4 и его недостатки(http://www.ipv6.ru/russian/history/ipv4.php)