Структура ip сетей и адресация в них

IP протокол основан на понятиях хостов и сетей. Хост – это любое устройство, входящее в компьютерную сеть, которое способно передавать и получать IP пакеты через сеть. Т.о. в качестве IP-хостов могут выступать маршрутизаторы, рабочие станции, серверы или любые другие устройства, имеющие IP-адрес. Хосты, находящиеся в пределах одной сети, могут взаимодействовать между собой напрямую, но если они находятся в разных сетях, то для взаимодействия им необходим маршрутизатор. С точки зрения модели OSI: маршрутизатор действует на 3 уровне модели OSI, так же как и IP протокол. Если два хоста расположены в двух разных сетях Интернет, у них будут два разных сетевых адреса. Другими словами у них будут два разных адреса уровня 3. Поэтому для различения этих адресов требуется устройство, которое работает на том же уровне.

В некоторых конфигурациях разные хосты, входящие в одну сеть, физически могут располагаться на разных кабельных сегментах. В этом случае они должны быть соединены при помощи моста, что является функцией уровня 2. Устанавливая связь между двумя сегментами, мост имитирует для передающего устройства станцию, будто целевое устройство физически находиться на том же кабельном сегменте. Передающее устройство отправляет кадр на кабель, а мост направляет его на целевой кабельный сегмент.

IP-адрес состоит из двух частей: одна служит для обозначения хоста, а другая – для обозначения той сети, в которой этот хост расположен.

IP-протокол версии 4 использует схему адресации, состоящую из 32 бит (4 байт), которые выражены четырьмя десятичными числами, разделенными точками. Четыре байта обозначают некоторый конкретный хост и является его сетевым адресом. Разделять сеть и хост можно следующими способами:

• Простейший способ в использовании фиксированной границы. При этом все боле 4 байт делиться на две части, не обязательно равные, но фиксированной длины, в одной из которых всегда будет размещаться номер сети, а в другой – номер узла. Такое решение подразумевает, что все сети будут одного размера, но такой подход не способен удовлетворить отдельные предприятия, поэтому не используется.

• Второй подход основан на использовании маски, которая позволяет максимально гибко устанавливать границу между номером сети и номером узла. Такое пространство можно использовать для создания множества сетей разного размера.

Маска – число, применяемое в паре с IP-адресом, причем двоичная запись маски содержит непрерывную последовательность единиц в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети.

• Использование классов адресов. Этот способ представляет собой компромисс по отношению к двум предыдущим. Вводиться пять классов адресов: A, B, C, D, E. Три из них – A, B, С – предназначены для задания сетей, а два: D, E – имеют специальное назначение. Для каждого класса определено собственное положение границы между номером сети и номером узла.

• К классу A относится адрес, в котором старший бит имеет значение 0. В адресах этого класса под идентификатор сети отводиться 1 байт, а остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети, все IP-адреса которых имеют значение первого байта от 1 до 126 называются сетями класса A. 0 не используется, а 127 – используется для специальных целей. Сетей этого класса не много, зато узлов в них может достигать 2²⁴, то есть 16777216 узлов.

• К классу B относятся все адреса, старшие два бита которых имеют значение 10. В адресах этого класса под номер сети отводятся первые 2 байта. Они находятся в диапазоне от 128 до 191.255. Следовательно таких сетей больше, чем A, но их размер меньше. Максимальное количество узлов в них составляет 2¹⁶ (65536).

• К классу С относятся все адреса, старшие три бита которых имеют значение 110. Здесь под номер сети отводиться 3 первых байта, а под номер узла только 1. Такие сети находятся в диапазоне 192.0.0 до 223.255.255. Такие сети наиболее распространены и максимальное количество узлов в них равно 2⁸ (256).

• Если адрес начинается с последовательности 1110, то это сеть класса D, она обозначает особый групповой адрес (multicast address). Такие адреса идентифицируют не отдельные адреса, а группу сетевых интерфейсов, которые в общем случае могут принадлежать разным сетям. Если при отправке пакета в качестве адреса указан адрес класса D, то такой пакет должен быть доставлен всем узлам, которые входят в группу.

• Если же адрес начинается с последовательности 1111, то это значит , что данный адрес относится к классу Е. Адреса этого класса зарезервированы для будущих применений.

Чтобы получить из IP-адреса номера сети и узла, требуется не только разделить адрес на две соответствующие части, но и дополнить каждую из них нулями до полных 4 байтов. Например адрес 129.64.134.5. Первые два байта, идентифицирующие сеть, а последующие два – узел. Т.о., номером сети является адрес 129.64.0.0,а номером узла – адрес 0.0.134.5.