НОУ ІНТУЇТ | лекція | Адресація в IP-мережах

1. 7.1. Логічні адреси версії IPv4

Розглянуто логічні адреси IPv4 на основі класів. Види розсилки даних. Приватні і публічні адреси. Наведено параметри адресації IPv6. Типи адрес IPv6 (індивідуальні, групові, глобальні, локальні). Наведені приклади конфігурації інтерфейсів маршрутизаторів. Наведено основні параметри протоколаICMPv6.

7.1. Логічні адреси версії IPv4

Вузли IP-мережі мають унікальні фізичні і логічні адреси. Фізична адреса встановлюється виробником апаратних засобів, наприклад, МАС адресу мережевої карти NIC, який "прошивається" в ПЗУ. Логічна адреса встановлюється адміністратором або призначається динамічно протоколом DHCP з діапазону виділених провайдером адрес.

Логічні адреси вузлів в IP-мережі версії IPv4, використовуваної в даний час, містять 32 двійкових розряди, тобто 4 байта (4 октету). Кожен з 4 байт адреси в технічній документації відображається десятковим числом, а байти розділяються крапкою, наприклад, 172.100.220.14. Частина цієї адреси (старші розряди) є номером мережі, а інша частина (молодші розряди) - номером вузла в мережі. Таким чином, IP-адреси є ієрархічними, на відміну від плоских МАС-адрес.

Кордон між мережевий і вузловий частиною може проходити в довільній частині адреси, при цьому адресація називається безкласової (classless). Якщо ж межа проходить по межі байтів і мережева частина чітко визначеного розміру, то реалізується адресація на основі повної класу (classfull). Відповідно до того, скільки байт адреси відноситься до номера мережі, а скільки до номера вузла - адреси діляться на класи. Для унікальної адресації вузлів (unicast) використовуються три класи адрес.

В адресі класу А старший байт задає адресу мережі, а три молодших байта - адреса вузла (host). Причому старший біт адреси дорівнює 0.

0 x x x x x x x 2-ий байт 3-ий байт 4-ий байт № мережі - 1 байт № вузла - 3 байта

В адресі класу В два старших байта задають адресу мережі, а два молодших байти - адреса вузла. Значення двох старших біт адреси - 10.

1 0 x x x x x x 2-ий байт 3-ий байт 4-ий байт № мережі - 2 байта № вузла - 2 байта

В адресі класу С три старших байта задають адресу мережі, а молодший байт - адреса вузла. Значення трьох старших біт адреси - 110.

1 1 0 x x x x x 2-ий байт 3-ий байт 4-ий байт № мережі - 3 байта № вузла - 1 байт

Існує також багатоадресний або груповий (multicast) клас D і резервний клас E. При групової адресації повідомлення передається всім вузлам і інтерфейсів, на яких крім унікальних адрес unicast сконфігуровані адреси класу D (multicast). Додаткова інформація за класами і адресами приведена в табл. 7.1 .

Номер вузла (адреса host) не може складатися тільки з одних одиниць або нулів. Якщо в поле адреси вузла всі нулі, то це означає, що задається номер (адреса) мережі або підмережі. Якщо ж в цьому полі все виконавчі розряди дорівнюють одиниці, то це означає широкомовний (broadcast) адреса, коли повідомлення призначене всім вузлам мережі, в якій знаходиться вузол, який сформував даний пакет, тобто джерело інформації, що передається. Цим пояснюється зменшення максимального числа вузлів в мережі на 2 (див. табл. 7.1 ). Таким чином, максимальне число вузлів в мережі класу С дорівнюватиме .

Старший розряд адреси класу А завжди дорівнює 0, тому адреси мереж можуть перебувати в діапазоні від 1 до 127. Однак адреса 127.0.0.1 призначений для самотестування, за цією адресою вузол звертається до самого себе, перевіряючи, чи встановлений протокол TCP / IP на цьому вузлі . Тому адреса мережі 127.0.0.0 не входить до складу адрес таблиці 7.1 .

З метою скорочення кількості адрес, якими оперує маршрутизатор, в його таблиці маршрутизації (див. "Мережевий рівень моделі OSI" ) Задаються адреси мереж, а не вузлів. У той же час, в адресній частині пакета задаються адреси вузлів (див. Мал. 6.1 ). Тому маршрутизатор, отримавши пакет, повинен з адреси вузла призначення отримати адресу мережі. Цю операцію маршрутизатор реалізує шляхом логічного множення мережевого адреси вузла на маску. Число розрядів маски дорівнює числу розрядів IP-адреси. Безперервна послідовність одиниць в старших розрядах маски відповідає числу розрядів адреси, що відносяться до номера мережі. Молодші розряди маски, рівні нулю, відповідають розрядам адреси вузла в мережі. При логічному множенні адреси вузла на маску виходить адреса мережі. Наприклад, при множенні IP-адреси 192.100.12.67 на стандартну маску класу С, рівну 255.255.255.0, виходить наступний результат:

11000000.01100100.00001100.01000011 11111111.11111111.11111111.00000000 11000000.01100100.00001100.00000000

тобто отриманий адресу мережі 192.100.12.0.

Аналогічний запис попереднього адреси з відповідною маскою класу С може також мати наступний вигляд: 192.100.12.67/24, що означає, що маска містить одиниці в 24 старших розрядах. При цьому 24 старших розряду будуть однакові для всіх вузлів мережі, тобто утворюють загальну частину адреси, звану префіксом. Саме префікс має позначення / 24 в даному прикладі.

Стандартна маска адреси класу В має 16 одиниць в старших розрядах і 16 нулів в молодших. Тому, якщо адреса вузла буде дорівнює 172.16.37.103/16, то адреса мережі буде дорівнює 172.16.0.0. Маска адреси класу А має 8 одиниць в старших розрядах і 24 нуля в молодших. Тому, наприклад, адресу вузла 10.116.37.103/8 відповідає адреса мережі 10.0.0.0.

Розбиття адрес на класи жорстко задає максимальну кількість вузлів в мережі. Цьому типу адресації відповідають протоколи маршрутизації типу Classful, які вимагають, щоб використовувалася єдина (стандартна) маска мережі. Наприклад, мережі з адресою 192.168.187.0 відповідає стандартна маска 255.255.255.0, а мережі 172.16.0.0 - стандартна маска 255.255.0.0.

IP-адреси вузлів можуть призначатися адміністратором вручну (статична адресація), що дуже ретельно. Протокол динамічної конфігурації вузлів (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP) дозволяє вузлу динамічно без участі адміністратора отримувати IP-адресу. Потрібно тільки визначити діапазон дозволених IP-адрес на DHCP-сервер.

Для призначення адреси вручну в головному меню комп'ютера потрібно послідовно вибрати: "Пуск", "Налаштування", "Панель управління", "Мережеві підключення", "Підключення по локальній мережі". Під сплив вікні ( Мал. 7.1 а) вибрати "Властивості". У наступному вікні вибрати "Протокол Інтернету (TCP / IP)" ( Мал. 7.1 б), потім "Властивості".

При використанні статичної адресації адміністратор повинен вручну призначити IP-адреса, маску підмережі і основний шлюз ( Мал. 7.2 ).

Мал.7.2.

Призначення IP-адреси адміністратором вручну

Крім того, при конфігуруванні можуть задаватися адреси серверів системи доменних імен (Domain Name System - DNS), які перетворять імена сайтів призначення в IP-адреси.

Вручну призначаються адреси мережевих принтерів, серверів і інтерфейсів маршрутизаторів.

Протокол динамічної конфігурації вузлів DHCP дозволяє вузлу динамічно без участі адміністратора отримувати IP-адресу, полегшуючи роботу адміністратора і виключаючи помилкове призначення адрес, які вже використовуються іншим користувачами. Протокол DHCP присвоює вузлів IP-адреси тимчасово з пулу (набору) адрес, отриманого у мережевого оператора (провайдера). Якщо користувач йде з мережі, то його IP-адресу повертається в пул і може бути використаний іншим користувачем або колишнім при поверненні в мережу. Протокол DHCP намагається зберігати за користувачем раніше використовувався IP-адреса.

Налаштування адрес комп'ютера можна подивитися по команді ipconfig у командному рядку ( Мал. 7.3 ). В даному прикладі на комп'ютері задано адресу IPv4 - 10.0.100.62 і адреса IPv6 - 2001: 0: 9d38: 6ab8: 10d7: 3e31: f5ff: 9bc1.

Мал.7.3.

Результат виконання команди ipconfig