Рейтинг@Mail.ru
Сети
Адресация в компьютерных сетях
anton
30-01-2017 00:31
5 мин на чтение
11 758 views
0

Понятие IP-адреса является одним из базовых при изучении сетей. Введение IP-адреса позволило создать независимую от других технологий передачи данных систему адресации, где каждому устройству присваивается номер из четырех байт, позволяющий идентифицировать его в сети. С таким подходом возможно присвоить около 4,22 миллиардов уникальных IP-адресов. На первый взгляд это кажется большим числом, однако уже сегодня ресурс практически исчерпан. Параллельно с этим создавались технологии, позволяющие сэкономить пространство IPv4 адресов, важнейшей из которых является NAT.

Но все-таки самым эффективным решением проблемы считается переход на расширенную версию IPv6. IPv6 поддерживает 128 бит. Я не буду писать точное количество IP-адресов, лучше скажу, что если каждому атому на Земле присвоить свой IP, то ресурса IPv6 хватит еще на сотню таких же планет. Вообщем IP-адресов хватит всем.

Разберем, какие вообще существуют адреса в компьютерных сетях. В TCP/IP все хосты распознаются с помощью трех типов адресов:

  1. MAC-адрес – тип адреса, который используется средствами Ethernet для доставки данных в пределах одной подсети. Адрес имеет формат 6 байт, назначается производителем оборудования и является уникальным. Например: 00-11-20-7A-3F-3E
  2. IP-адрес – тип адреса, на основании которого передаются пакеты между сетями. Адрес имеет формат 4 байта. Пример адреса: 192.168.0.1 
  3. Доменное имя – тип адреса, который использует символьное написание для обеспечения удобства чтения. Например: netclo.ru

Самое важное в данный момент понимать разницу между MAC и IP-адресом. MAC-адрес присваивается непосредственно сетевому адаптеру. Если у компа несколько сетевых карт, то и MAC-адресов у него будет не один. IP-адрес обрабатывается на уровне операционной системы. Операционная система связывает каждый сетевой адаптер с некоторым IP-адресом, который может быть задан как вручную (администратором), так и динамически (с помощью DHCP-сервера). При передаче пакета по сети, IP-адрес на всем протяжении пути не меняется, а вот MAC-адрес меняется. Поясним это на картинке.

ip-and-mac

Вот компьютер PC0 передает пакет к серверу. При этом на пути к серверу находится два маршрутизатора. При передаче пакета PC0 закладывает в пакет следующую информацию: IP-адрес отправителя: 192.168.1.0 (PC0), IP-адрес получателя: 192.168.3.50 (Server0), MAC-адрес отправителя: AAA (PC0), MAC-адрес получателя: BBB (R1). Как видим, IP и MAC-адреса отправителя отличаются. В качестве MAC-адреса указывается следующий на пути маршрутизатор. Далее MAC-адрес будет каждый раз подменяться. При передаче пакета с R1 MAC-адрес отправителя: CCC, MAC-адрес получателя: EEE. При этом важно что, на протяжении всего пути IP-адреса как отправителя, так и получателя меняться не будут.

Отметим несколько важных аспектов, касающихся IP-адреса:

  1. IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение
  2. Маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей, поэтому каждый порт маршрутизатора имеет собственный IP-адрес
  3. Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей, в этом случае компьютер должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей.

Структура IPv4-адреса

IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла в сети. Сети делятся на фрагменты для того, чтобы трафик был равномерно распределен в пределах одной подсети. IPv4 адрес содержит 4 байта. Каждый байт разделен от другого через точку.

format-ip-adresa

Для разделения всей сети на подсети используют маску. Маска накладывается на основной адрес и определяет какая часть относится к адресу сети, а какая к адресу узла в этой сети.

0906157657650446250-04117047

Как видно из таблицы выше, маска имеет такой же формат как и Ip-адрес. В двоичной форме она представляет из себя совокупность подряд идущих единиц и нулей. Префикс показывает число подряд идущих единиц. Количество адресов для данной маски можно посчитать по формуле:

Latex formula

Где p – префикс

Чтобы получить адрес сети, зная маску и IP-адрес, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции.

IP-адрес:   11000000.10101000.00000101.00000101 (192.168.5.5)
Маска сети: 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0)
Адрес сети: 11000000.10101000.00000101.00000000 (192.168.5.0)

Поразрядно умножаем каждый бит IP-адреса на соответствующий бит маски. В итоге получаем адрес сети.

В локальных сетях, основанных на протоколе IP, могут использоваться специальные адреса, назначенные IANA:

10.0.0.0 – 10.255.255.255

172.16.0.0 – 172.31.255.255

192.168.0.0 – 192.168.255.255

Такие адреса называются локальными или “серыми”, эти адреса не маршрутизируются в Интернет. В различных непересекающихся локальных сетях адреса могут повторяться и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за ее пределами – NAT и proxy. Для обеспечения связи локальных сетей (LAN) с глобальными сетями (WAN) используют маршрутизаторы

На моем сайте вы можете скачать программу для расчета параметров сети. Программа принимает в качестве входных данных IP-адрес и маске. По этим данным рассчитывает инверсию, префикс сети, адрес сети, широковещательный адрес (broadcast), минимальный и максимальный IP-адреса, а также показывает возможное число хостов. Может быть полезна системным администраторам, сетевым инженерам. Программа написана на Python.

prog

 


 

Друзья, если вам понравилась статья вы можете пожертвовать любую сумму на развитие сайта Netcloud. 


Подписывайтесь на нашу группу ВК. Вы будете в курсе всех последних обновлений на сайте. Помимо прочего в этой группе будет много интересного и полезного материала, которого нет на сайте. Так что прошу подписаться