Классы IP-адресов.

Сообщество Интернета определило пять классов IP-адресов в соответствии с различными размерами компьютерных сетей. Класс адреса определяет, какие биты относятся к идентификатору сети, а какие — к идентификатору узла. Также он определяет максимально возможное количество узлов в сети.

Адреса класса А назначаются узлам очень большой сети. Старший бит в адресах этого класса всегда равен нулю. Следующие семь бит первого октета представляют идентификатор сети. Оставшиеся 24 бита содержат идентификатор узла.

Адреса класса В назначаются узлам в больших и средних по размеру сетях. В двух старших битах IP-адреса класса В записывается двоичное значение 10. Следующие 14 бит содержат идентификатор сети (два первых октета). Оставшиеся 16 бит представляют идентификатор узла.

Адреса класса С применяются в небольших сетях. Три старших бита IP-адреса этого класса содержат двоичное значение 110. Следующие 21 бит составляет идентификатор сети (первые три октета). Оставшиеся 8 бит (последний октет) отводится под идентификатор узла. В качестве идентификатора сети не может использоваться значение 127. Оно зарезервировано для диагностики и используется в качестве локальной заглушки.

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

85. Особые IP-адреса

Среди всех IP-адресов имеется несколько зарезервированных под специальные нужды. Ниже приведена таблица зарезервированных адресов.

IP-адрес Значение

все нули данный узел сети

номер сети | все нули данная IP-сеть

все нули | номер узла узел в данной (локальной) сети

все единицы все узлы в данной локальной IP-сети

номер сети | все единицы все узлы указанной IP-сети

127.0.0.1 "петля"

Особое внимание в таблице уделяется последней строке. Адрес 127.0.0.1 предназначен для тестирования программ и взаимодействия процессов в рамках одного компьютера. В большинстве случаев в файлах настройки этот адрес обязательно должен быть указан, иначе система при запуске может зависнуть (как это случается в SCO Unix).

Вообще, зарезервирована вся сеть 127.0.0.0. Эта сеть класса A реально не описывает ни одной настоящей сети.

86. Подсети: назначение

Важным элементом разбиения адресного пространства Internet являются подсети. Подсеть - это подмножество сети, не пересекающееся с другими подсетями. Это означает, что сеть организации (скажем, сеть класса С) может быть разбита на фрагменты, каждый из которых будет составлять подсеть. Реально, каждая подсеть соответствует физической локальной сети (например, сегменту Ethernet). Вообще говоря, подсети придуманы для того, чтобы обойти ограничения физических сетей на число узлов в них и максимальную длину кабеля в сегменте сети.

Разбиение сети на подсети использует ту часть IP-адреса, которая закреплена за номерами хостов. Администратор сети может замаскировать часть IP-адреса и использовать ее для назначения номеров подсетей. Фактически, способ разбиения адреса на две части, теперь будет применятся к адресу хоста из IP-адреса сети, в которой организуется разбиение на подсети.

Использование подсетей имеет целый ряд преимуществ. В организациях подсети применяют для объединения нескольких физических сегментов в одну логическую сеть. Применяя подсети, Вы можете:

-совместно использовать различные сетевые технологии (Ethernet, Token Ring);

-преодолеть существующие ограничения, например на максимальное количество узлов в одном сегменте;

-уменьшить нагрузку на сеть, перенаправляя сетевой трафик и сокращая число широковещательных пакетов.

87. Маска IP-адреса

Маска подсети - это четыре байта, которые накладываются на IP-адрес для получения номера подсети. Например, маска 255.255.255.0 позволяет разбить сеть класса В на 254 подсети по 254 узла в каждой.

При этом первые два байта задают адрес сети и не участвуют в разбиении на подсети. Номер подсети задается тремя старшими битами третьего байта маски. Такая маска позволяет получить 6 подсетей. Для нумерации подсети нельзя использовать номер 000 и номер 111.

88. CIDR

Беcклассовая адресация (Classless InterDomain Routing, англ. CIDR) - метод IP-адресации, позволяющий гибко управлять пространством IP-адресов, не используя жёсткие рамки классовой адресации. Использование этого метода позволяет экономно использовать конечный ресурс IP-адресов.

Беcклассовая адресация основывается на переменной длине маски подсети (Variable Length Subnet Mask - VLSM), в то время, как в классовой адресации длина маски строго фиксирована 0, 1, 2 или 3 установленными байтами. Вот пример записи IP-адреса с применением беcклассовой адресации: 10.1.2.33/27.

Маски подсети являются основой метода бесклассовой маршрутизации (CIDR). При этом подходе маску подсети записывают вместе с IP-адресом в формате IP-адрес/количество единичных бит в маске. Число после слэша означает количество единичных разрядов в маске подсети.

Рассмотрим пример записи диапазона IP-адресов в виде 10.96.0.0/11. В этом случае маска подсети будет иметь двоичный вид 11111111 11100000 00000000 00000000, или то же самое в десятичном виде: 255.224.0.0. 11 разрядов IP-адреса отводятся под номер сети, а остальные 32 - 11 = 21 разряд полного адреса - под локальный адрес в этой сети. Итого, 10.96.0.0/11 означает диапазон адресов от 10.96.0.1 до 10.127.255.255

89. Формат IP-пакета

Имеется прямая связь между количеством полей заголовка пакета и функцио­нальной сложностью протокола, который работает с этим заголовком. Чем про­ще заголовок — тем проще соответствующий протокол. Большая часть действий протокола связана с обработкой той служебной информации, которая перено­сится в полях заголовка пакета. Изучая назначение каждого поля заголовка IP-пакета, мы получаем не только формальные знания о структуре пакета, но и зна­комимся с основными функциями протокола IP.

IP-пакет состоит из заголовка и поля данных. Ниже перечислены поля заголовка

90.Принципы маршрутиризации

В архитектуре TCP/IP сети соединяются друг с другом коммутаторами IP-пакетов, которые называются шлюзами или IP-маршрутизаторами. Основная задача IP-маршрутизатора — определение по специальному алгоритму адреса следующего IP-маршрутизатора. Для решения этой задачи каждый IP-маршрутизатор должен располагать матрицей маршрутов (специальной базой данных, обеспечивающей маршрутизацию), которую необходимо регулярно обновлять.

Алгоритм маршрутизации является тем фундаментом, на котором строится вся работа базовой сети с архитектурой TCP/IP. Неожиданные изменения в связности базовой сети должны рассматриваться как обычные явления и соответствующим образом обрабатываться, так же как и перегрузки отдельных направлений и каналов.

Существует ряд требований, которые следует учитывать при выборе приемлемого алгоритма маршрутизации:

алгоритм маршрутизации должен распознавать отказ и восстановление каналов связи или других IP-маршрутизаторов и переключаться на другие, подходящие маршруты. Время переключения маршрутов должно быть меньшим, чем типичный тайм-аут пользователя протокола ТСР (примерно 1 мин);

алгоритм должен исключать образование циклов, петель и эффекта «пинг-понг» в назначаемых маршрутах как между соседними IP – маршрутизаторами, так и для удалённых IP – маршрутизаторов.

Нагрузка, создаваемая управляющими сообщениями, которые необходимы для работы алгоритма маршрутизации, не должна ощутимо ухудшать или нарушать нормальную работу сети. Изменение состояния сети, которое может прервать нормальную работу в некоторой локальной области сети, не должно оказывать воздействия на удалённые участки;

поскольку размеры сети постоянно увеличиваются, необходимо обеспечить эффективное использование сетевых ресурсов, например, изменение матриц маршрутов выполнять по частям, передавая по глобальным сетям только дополнения к базам данных по маршрутизации;

размер базы данных по маршрутизации не должен превышать некоторой константы, не зависящей от топологии сети, умноженной на количество узлов и на среднюю связность сети. Хорошая реализация не должна требовать хранения полной базы данных по маршрутизации в каждом IP - маршрутизаторе;

маршруты по умолчанию следует использовать в качестве первоначальных предположений о маршрутизации, чтобы затем выбирать окончательное направление передачи.

Наконец, алгоритм маршрутизации должен обеспечивать надёжный алгоритм определения состояния каждого канала связи и узла в базовой сети и, если требуется, состояние хост-ЭВМ.

90. Протоколы ARP, RARP: назначение

ARP (англ. Address Resolution Protocol - протокол разрешения адресов) представляет собой сетевой протокол, предназначенный для преобразования IP-адресов (адресов сетевого уровня) в MAC-адреса (адреса канального уровня) в сетях TCP/IP. Т.е. для отображения IP-адресов в Ethernet адреса.

ARP-преобразование адресов выполняется путем поиска в таблице. Эта таблица, называемая также ARP-таблицей, хранится в памяти и содержит строки соответствия MAC/IP для каждого узла сети.

Протокол RARP применяется во время загрузки узла (например, компьютера), когда он посылает групповое сообщение-запрос со своим физическим адресом. Сервер принимает это сообщение и просматривает свои таблицы (либо перенаправляет запрос куда-либо еще) в поисках соответствующего физическому IP-адреса. После обнаружения найденный адрес отсылается обратно на запросивший его узел. Другие станции также могут "слышать" этот диалог и локально сохранить эту информацию в своих ARP-таблицах. RARP позволяет разделять IP-адреса между не часто используемыми хост-узлами. После использования каким-либо узлом IP-адреса он может быть освобожден и выдан другому узлу.

Протокол RARP предполагает наличие специального сервера, обслуживающего RARP-запросы и хранящего базу данных о соответствии аппаратных адресов протокольным.

91. Протокол DHCP

DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации узла) — это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Для этого компьютер обращается к специальному серверу, называемому сервером DHCP. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве крупных сетей TCP/IP.

91. DNS

DNS (Domain Name System) - это распределенная база данных, поддерживающая иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети Internet. Служба DNS предназначена для автоматического поиска IP-адреса по известному символьному имени узла.

com - коммерческие организации (например, microsoft.com);

edu - образовательные (например, mit.edu);

gov - правительственные организации (например, nsf.gov);

org - некоммерческие организации (например, fidonet.org);

net - организации, поддерживающие сети (например, nsf.net).

Каждый домен DNS администрируется отдельной организацией, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и передает функции администрирования этих поддоменов другим организациям. Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена. Имя домена может содержать до 63 символов.

92. Методы доступа к сети Интернет

В настоящее время известны следующие способы доступа в Интернет:

1. Dial-Up компьютер пользователя подключается к серверу провайдера, используя телефон

2. DSL (Digital Subscriber Line) - семейство цифровых абонентских линий, предназначенных для организации доступа по аналоговой телефонной сети, используя кабельный модем.

3. ISDN - коммутируемый доступ по цифровой телефонной сети

4. Доступ в Интернет по выделенным линиям (аналоговым и цифровым). Доступ по выделенной линии - это такой способ подключения к Интернет, когда компьютер пользователя соединен с сервером провайдера с помощью кабеля (витой пары) и это соединение является постоянным.

5. Доступ в Интернет по локальной сети (Fast Ethernet).Подключение осуществляется с помощью сетевой карты (10/100 Мбит/с)