Обработка экспериментальных данных

Порядок выполнения работы

Цели работы

Дата: 13.09.13г

Емдеуші дәрігер (Лечащий врач): Тауасаров Е.М.

Бөлім меңгерушісі (Зав отделения): Сергазин Ж.Р.

Көшірмені өз қолыммен алдым 13.09.13ж Аббасова Ш.Х.

Изучение правил формирования IP-адреса, назначения маски подсети, классов IP-сетей.

Освоение навыков определения класса сети по IP-адресу.

Расчёт количества рабочих станций в локальной сети на основе заданной маски подсети.

Определение маски подсети по известному числу рабочих станций на примере проектирования сети, состоящей из нескольких подсетей.

Освоение принципов агрегирования (объединения) сетей.

Ознакомившись с представленными в методическом пособии к данной лабораторной работе основными принципами сетевых взаимодействий протокола TCP/IP, перейдём к выполнению практической части работы, соответствующей варианту индивидуального задания №3. В рамках этого необходимо:

· Определить в какую подсеть включен узел с заданным IP-адресом, указать класс сети, адрес подсети и широковещательный адрес, записав их в двоичной и десятичной нотации.

· Рассчитать общее количество возможных подсетей при использовании заданной маски подсети и количество IP-адресов в каждой подсети, которые могут быть использованы для назначения компьютерам.

· Соединить с помощью маршрутизаторов четыре локальных сети, одна из которых – исходная, а три оставшихся – содержат указанное количество локальных компьютеров, применяя технологию бесклассовой маршрутизации. В процессе этого необходимо использовать свободные подсети того же класса, что и у исходной сети, изменяя, при необходимости, маску подсети. В завершение данного пункта работы нужно привести схему соединения сетей с указанием адресов и масок каждой сети, а также адресов для использованных маршрутизаторов.

· Определить сетевой адрес и маску подсети для узлового маршрутизатора, объединяющего четыре рассчитанных сети. Нанести на схему, выполненную в предыдущем пункте задания, узловой маршрутизатор.

Требования индивидуального задания представлены в виде таблицы 1.1.

Таблица 1.1 – Индивидуальное задание

IP-адрес и маска подсети	Количество компьютеров в дополнительных подсетях
1-я подсеть	2-я подсеть	3-я подсеть
161.173.151.205/18

Стек протоколов TCP/IP, разработанный первоначально для глобальных компьютерных сетей, постепенно вытеснил применявшийся в 90-х годах прошлого века в локальных сетях стек протоколов IPX/SPX фирмы Novell и в настоящее время используется повсеместно в компьютерных сетях любого типа. В стеке протоколов TCP/IP всего четыре уровня. На уровне приложения (Application) существует достаточно много протоколов, используемых различными программами. Так программы, работающие с электронной почтой используют протоколы POP3 и SMTP, веб-браузеры протокол HTTP, программы для обмена файлами протокол FTP и так далее.

На транспортном уровне работают протоколы TCP и UDP. Протокол TCP используется при необходимости установления соединения и обеспечивает гарантированную доставку информации до адресата. Протокол UDP применяется в тех случаях, когда установления соединения не требуется. Этот протокол не гарантирует доставку каждого информационного пакета до адресата, но в некоторых случаях в такой строгой гарантии просто нет необходимости, например, когда она обеспечивается высоким качеством самих каналов связи.

На Интернет-уровне происходит выбор оптимального пути доставки информационного пакета, определение маршрута его движения или коротко – маршрутизация. Основным протоколом этого уровня является Интернет протокол – IP, протокол ICMP выполняет служебные функции, он используется, например, программами, тестирующими сетевое соединение. Протокол ARP обеспечивает сопоставление IP-адресу узла назначение его физический MAC-адрес, по которому информационные кадры передаются в локальных сетях. Протокол RARP выполняет обратную задачу – получения IP-адреса узла по его MAC-адресу.

Работа протокола Интернета (IP) основана на IP-адресации – присвоении каждому компьютеру в сети уникального IP-адреса. Изначально была разработана адресация с использованием 32-битных чисел, получившая впоследствии наименование IP Version 4 или IPv4, здесь 4 – количество байт в IP-адресе. Эта версия с некоторыми дополнениями и усовершенствованиями используется и в настоящее время. Хотя с ростом сети Интернет и возникновением проблемы недостаточности свободных IP-адресов была разработана новая система IP-адресации: IP version 6 (IPv6), использующая в качестве адресов 128-битные числа и расширяющая адресный диапазон во много раз.

В используемой в данной лабораторной работе версии IPv4, как уже было сказано ранее, применяются 32-битные IP-адреса.

Для более удобной работы с такими числами, 32 разряда числа делится на байты, которые записываются в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками. Каждое десятичное число представляет соответствующее двоичное восьмиразрядное число. На рисунке 2.1 приведём запись используемого IP-адреса как в десятичной нотации, так и в вид 32-разярдном двоичном виде.

Рисунок 2.1 - Запись IP-адреса в десятичной и двоичной нотациях.

Любой компьютер, использующий функции сети и имеющий сетевой адрес, входит в состав какой-либо локальной компьютерной сети. И поэтому IP-адрес условно делится на две части, одна из которых адресует локальную сеть (NETWORK), а другая – сам компьютер (HOST). Проиллюстрируем на конкретном примере (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Структура IP-адреса, представленная по принципу разделения на сеть и сам компьютер

Для компьютерных сетей различных масштабов была предложена система классов. В крупных сетях, класса А, только первый байт указывает на адрес сети, остальные три адресуют узлы в этой сети. В средних сетях, класса В, адрес сети определяется первыми двумя байтами. Наконец, в малых сетях, класса С, адрес сети определяется тремя первыми байтами.

Кроме представленных выше классов IP-сетей также были определены специальные классы адресов D и E, которые используются для групповых и широковещательных рассылок в локальных сетях. Принадлежность сети к тому или другому классу определяется значением двоичного числа в первом байте IP-адреса (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Соответствие значения первого байта IP-адреса классу сети

Первый байт исследуемого IP-адреса имеет значение численно равное 161. Исходя из значений классов сети, представленных на рисунке 2.3, можно с уверенностью говорить о том, что в нашем случае рассматривается сеть класса B, а значит адрес данной сети определяется первыми двумя байтами, со значениями 161 и 173 соответственно.

В любой локальной компьютерной сети два IP-адреса из всего адресного пространства: первый и последний, используются как служебные и их нельзя назначать компьютерам в этой сети. Это адрес самой сети и широковещательный адрес. В нашем случае, а именно, как уже было определено ранее, в компьютерной сети класса B с адресом 161.173.151.205, адреса, назначаемые компьютерам, начинаются с номера 161.173.128.1, а заканчиваются номером 161.173.191. 254 Адрес сети (161.173.0.0) используется при передаче информационных сообщений, идущих извне для всех узлов этой сети. При отправке сообщений изнутри локальной сети, адресованных всем узлам этой сети, используется широковещательный адрес (161.173.255.255). Такое ограничение адресного пространства необходимо учитывать при определении количества допустимых IP-адресов в локальной сети. Количество доступных IP-адресов (N) в произвольной локальной сети определяется по формуле 2.1:

(2.1)

где: n – число разрядов двоичного числа, используемых при адресации узлов локальной сети.

В исследуемой сети под часть IP-адреса адресующую сам компьютер отведено 15 двоичных разрядов. А значит, согласно формуле 2.1, количество доступных IP-адресов в нашей сети составит 16382, что подразумевает ровно такое же число работающих в данной сети компьютеров.

Тем не менее, иерархия на основе классов компьютерных сетей оказывается недостаточно гибкой при построении реальных сетей. Технология CIDR – бесклассовой маршрутизации позволяет разделить сеть на подсети более точно. Изменяя значение маски по умолчанию мы можем создавать нужное число подсетей в локальной сети соответствующего класса, руководствуясь количеством необходимых для компьютеров IP-адресов. При этом размер сети (количество IP-адресов в этой сети) может быть, как увеличен, так и уменьшен.

. Для выполнения операции получения из IP-адреса адреса сети вводится дополнительное 32-разрядное двоичное число получившее название маски сети (или подсети). Маска подсети состоит из подряд идущих единичных разрядов, сменяющихся рядом нулевых разрядов. Адрес компьютерной сети получается из IP-адреса при наложении на него маски подсети: то есть биты IP-адреса, которым соответствуют единицы маски подсети определяют адрес сети. Например, маска подсети 255.0.0.0 по умолчанию устанавливается для сети класса А, 255.255.0.0 для сети класса В, 255.255.255.0 – для сети класса С.

Запись маски подсети может быть выполнена двумя способами: в виде полной и краткой записей, при этом краткая запись просто показывает, сколько бит IP-адреса использовано для адресации сети.

В нашем случае, в исходном задании, маска подсети представлена в краткой форме записи и соответствует 18 битам IP-адреса, используемых для адресации сети. На основании всего вышесказанного, полная запись маски подсети для исследуемого IP-адреса имеет следующий вид: 255.255.192.0.

На основании всего вышесказанного, приступим к созданию четырёх локальных сетей, одной из которых является исходная, а три оставшихся – содержат указанное в таблице 1.1 количество локальных компьютеров. Построение данных сетей должно основываться на применении технологии бесклассовой маршрутизации.

Разделим исходную сеть на 4 подсети, в равной степени использующие указанные ранее диапазоны. Таким образом, на основании формулы 2.1, каждая из сетей будет содержать по компьютера, что также соответствуют такому же числу IP-адресов для использования в каждой из четырёх локальных сетей. Полученное число компьютеров (4094) будет полностью удовлетворять всем заданным требованиям. Значение маски подсети для всех случаев примет значение 255.255.240.0. Подробные параметры данных локальных сетей представим в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры локальных сетей.

Маска подсети	Размер подсети	Адрес подсети	Диапазон значений IP-адресов	Широковещательный адрес	Номер подсети
255.255.240.0		161.173.128.0	161.173.128.1 – 161.173.142.254	161.173.142.255
161.173.143.0	161.173.143.1 – 161.173.157.254	161.173.157.255
161.173.158.0	161.173.158.1 – 161.173.172.254	161.173.172.255
161.173.173.0	161.173.173.0 – 161.173.191.254	161.173.191.255

· Исходный адрес исследуемой сети имеет вид 161.173.151.205, что позволяет отнести её к подсети 2 таблицы 2.1.

· Первую подсеть таблицы 1.1, содержащую 400 компьютеров, отнесём к подсети 1 таблицы 2.1.

· Вторую подсеть таблицы 1.1, содержащую 38 рабочих станций, отнесём к подсети 3 таблицы 2.1.

· Третью подсеть таблицы 1.1, содержащую 19 машин, отнесём к подсети 4 таблицы 2.1.

На основании всего вышесказанного, на рисунке 2.4 представим получившуюся схему рассчитанной сети, содержащей четыре подсети.

Рисунок 2.4 – Конечная схема рассчитанной сети

Обратный процесс (агрегирование сети, то есть определение параметров конечной сети на основе известных характеристик составляющих её подсетей) осуществляется аналогичным образом, за исключением того, что параметры исходной сети определяются в диапазоне параметров всех имеющихся подсетей.

Заключение

В процессе выполнения данной лабораторной работы нами была рассмотрена модель сетевого взаимодействия протокола TCP/IP на примере изучения структуры формирования IP-адресов, разделения системы адресации на классовую и бесклассовую, а также деления сети на подсети. Также решался ряд промежуточных задач, в процессе рассмотрения которых были определены:

· Класс сети (класс B);

· Двоичная запись IP-адреса (10100001.10101101.10010111.11001101);

· Адрес сети (161.173.128.0);

· Маска подсети (255.255.192.0);

· Диапазон значений всех возможных IP-адресов сети (161.173.128.1 – 161.173.191.254);

· Количество доступных IP-адресов в сети (16382);

В качестве окончательного результата исходная сеть была разделена на четыре подсети, одной из которых являлась исходная сеть, а три оставшихся содержали указанное в индивидуальном задании количество локальных компьютеров (400, 38 и 19). Проводилось данное разделение с применением технологии бесклассовой маршрутизации, в результате чего получились четыре подсети с маской 255.255.240.0, каждая из которых способна максимально содержать по 4094 компьютера. Помимо всего прочего, в завершение работы, была приведена схема, содержащая подробные параметры всех четырёх рассчитанных подсетей и узловой маршрутизатор, соединяющий их в сеть исходную.

В целом, на основании всего сказанного в данном разделе, результаты данной лабораторной работы можно целиком признать успешными.

Дата добавления: 2017-01-14