Лекция 3. Методы психологии труда

Специальные классы сетей

Разбиение сетей на классы. Использование масок сетей

Классы сетей

План лекции

ПРИНЦИПЫ АДРЕСАЦИИ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ

1. Классы сетей

2. Разбиение сетей на классы. Использование масок сетей

3. Специальные классы сетей

Каждое подключенное к сети Internet устройство (узел, host) однозначно адресуется 32-значным уникальным двоичным числом (разбиваемым точкой на 4 октета - например, 198.137.240.91). Адрес узла логически разделяется на две части, одна из которых называется идентификатором сети (Network ID), а другая - идентификатором узла (Host ID). Глобальная сеть объединяет множество сетей, каждая из которых имеет свой идентификатор Network ID, в каждой сети может находиться некоторое количество узлов, каждый из которых имеет свой Host ID. Именно таким образом (с помощью пары чисел - Network ID и Host ID) можно адресовать любой подключенный к глобальной сети на базе протокола TCP/IP узел.

Существуют несколько классов адресов (A, B, C, D...), для которых используется различная разрядность полей Network ID и Host ID.

Старшие разряды первого октета имеют специальное значение - они определяют принадлежность адреса к одному из 5 классов (табл.1).

Таблица 1.

Классы адресов сети

Класс	Первый октет (двоичное)	Второй октет (десятичное)	Количество сетей	Количество host-компьютеров на сеть
Класс A	00000001	1126		16 млн.
Класс B	10000000	128191
Класс C	11000000	192223	2 млн.
Класс D	11100000	224239	группов.	группов.
Класс E	11110000	240247	эксперим.	эксперим.

В адресе класса А первый разряд равен 0, следующие 7 разрядов идентифицируют сеть, а последние 24 идентифицируют главный компьютер (host-компьютер) сети. При семи разрядах в части адреса сети минус два специальных номера сети (0 и 127) в классе А может быть всего 2²-2=126 сетей, но в каждой из них может быть до 2²⁴ или более 16 млн. компьютеров. Таким образом, адреса класса А используются только для большого бизнеса, в военных и исследовательских организациях (например, General Electric, Defence Intelligence Agency, AT&T Bell Laboratory, Massachusetts Institute of Technology).

Если первые два разряда адреса равны 10 - это адрес класса B, тогда последующие 16 разрядов указывают адрес сети, а последующие - адрес host-компьютера. Адреса класса В употребляются чаще адресов класса А для корпораций, университетов и поставщиков услуг Internet.

Первые три разряда в классе С равны 110, последующий 21 разряд указывают адрес сети, последние 8 - host-компьютер. Адреса класса С употребляются организациями, у которых имеется менее 250 подключенных к Internet устройств.

Адреса класса D, который начинаются с 110, только недавно начинают использоваться и поддерживают специальную службу групповой доставки сообщений (предназначены для компьютеров, совместно использующих общий протокол, а не для групп компьютеров, совместно использующих общую сеть). Групповая доставка сообщений Internet находится на стадии эксперимента, но в будущем может стать основой современной широковещательной технологии, такой как радио и телевидение.

Адреса класс Е начинаются разрядами 11110 и зарезервированы для будущего расширения Сети.

Некоторые адреса зарезервированы для специальных целей.

· Адрес 0.0.0.0 предназначен для передачи пакетов “самому себе”, т.е. на свой узел.

· Адрес 127.0.0.1 используется для тестирования сетевых приложений.

· Адрес, в котором указан номер сети, а номер узла нулевой, используется для обозначения сети (например, 191.24.2.0).

· Если все биты поля номера узла равны единице (например, 193.24.2.255), то это широковещательный адрес, пользуясь которым можно передавать пакеты сразу всем узлам данной сети.

· Если все биты идентификатора сети и все биты идентификатора узла единичные (например, 255.255.255.255), адресуются все узлы данной сети.

· Для адресации узла в данной сети можно вместо номера сети указать нулевое значение (например, 0.0.0.2).

При подключении к Internet пользователю выделяется постоянный или временный адрес (или диапазон адресов, если пользователь решит организовать собственную сеть, подключенную к Internet). Временный адрес обычно действует лишь на время сеанса связи с Сетью посредством телефонной линии, при создании собственного сервера WWW необходим постоянный адрес (а при подключении к этому серверу через ЛВС других пользователей - некоторый диапазон адресов).

В случае затруднений при соединении с Internet можно связаться с международной организацией InterNIC (Internet Network International Center) по адресу www.internic.net или через FTP ftp.internic.net или посредством электронной почты [e-mail].

Стандартная схема разбиения поля адресов на классы порождает ряд проблем (правилом установлено, что адрес одного класса (A, B или C) относится только к одной сети, а не к набору ЛВС):

· резкий рост таблиц маршрутизации в Интернете;

· нерациональное использование адресного пространства.

С этим столкнулось множество организаций, в результате чего были произведены небольшие изменения в системе адресации.

Проблема решилась предоставлением сети возможности разделения на несколько частей с точки зрения внутренней организации.

Был введен дополнительный уровень иерархии структуры IP-адреса: к номерам сети и хоста добавляется номер подсети (рис.1).

Рис.1. Двухуровневая и трехуровневая иерархии IP-адресов

Таким образом, снаружи адресация проводится по номеру сети; внутренняя организация сети не видна извне. Любое изменение топологии внутренней сети не влияет на таблицы маршрутизации в Интернете. Это уменьшает первую проблему.

С другой стороны, разбиение на подсети позволяет организации, которой выделена сеть, более гибко и экономно использовать адресное пространство, что смягчает вторую проблему.

Поля номеров сети и подсети образуют расширенный сетевой префикс. Для выделения расширенного сетевого префикса используется маска подсети (subnet mask). Маска подсети - это 32-разрядное двоичное число (по длине IP-адреса), в разрядах расширенного префикса содержащая единицу, в остальных разрядах находится нуль. Расширенный сетевой префикс получается побитным сложением по модулю два IP-адреса и маски подсети.

При таком построении очевидно, что число подсетей представляет собой степень двойки, где n - длина поля номера подсети.

Таким образом, характеристики IP-адреса полностью задаются собственно IP-адресом и маской подсети.

Для упрощения применяют следующую нотацию (CIDR-нотация): IP-адрес/длина расширенного сетевого префикса. Например, адрес 192.168.0.1 с маской 255.255.255.0 будет в данной нотации выглядеть как 192.168.0.1/24 (24-число единиц, содержащихся в маске подсети).

Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:

· Класс А - 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0); длина расширенного сетевого префикса - 8.

· Класс В - 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0); длина расширенного сетевого префикса - 16.

· Класс С - 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0); длина расширенного сетевого префикса - 24.

Снабжая каждый IP-адрес маской, можно отказаться от понятий классов адресов и сделать более гибкой систему адресации. В масках количество единиц в последовательности, определяющей границу номера сети, не обязательно должно быть кратным 8, чтобы повторять деление адреса на байты.

Механизм масок широко распространен в IP-маршрутизации, причем маски могут использоваться для самых разных целей. С их помощью администратор может структурировать свою сеть, не требуя от поставщика услуг дополнительных номеров сетей.

В RFC 1009 был определен порядок использования в сети, разделенной на подсети, нескольких масок подсети. В этом случае расширенные сетевые префиксы имеют разную длину, и маски подсетей называются масками переменной длины. Таким образом мы можем разбить сеть на подсети разного размера.

Подсети выделяются рекурсивно: сеть разбивается на подсети, далее некоторые из этих подсетей в свою очередь тоже делятся на подсети и т.д.

В связи с безудержным расширением сети Internet в последнее время ощущается нехватка IP-адресов; проблему призван решить стандарт IP версии 6 (сокращенно IPv6). Протокол IPv6 подвергается критике за включение во все IP-адреса уникального кода, однозначно идентифицирующего включенный в сеть компьютер (таким образом может быть идентифицирован конкретный пользователь).

Однако IP-адреса, задаваемые в виде 4-х десятичных чисел, неудобны для восприятия человеком. Поэтому была разработана т.н. доменная система имен узлов, обеспечивающая уникальность имен за счет иерархической структуры (рис.2); при этом полный доменный адрес формируется справа налево путем добавления имен вложенных дом е нов, разделенных точкой. Регистрацию доменного имени осуществляет организация InterNIC, регистрация платная.

Рис.2. Пример иерархической доменной структуры системы имен (слева) и полные доменные имена узлов (справа)

Для отображения доменных имен на адреса IP в сети Internet существует специальная распределенная база данных DNS (Domain Name System), пользуясь которой (через т.н. сервер DNS) узлы могут преобразовывать дом е нные адреса в численные IP-адреса. Для ОС Windows применяются также серверы WINS, управляющие базой данных, в которой устанавливается соответствие адресов TCP/IP и имен компьютеров NetBIOS сети Microsoft. Для установления соответствия между адресами IP и дом е нными адресами используется файл HOSTS (соответствия для NetBIOS-адресов задаются файлом LMHOST); оба файла редактируются вручную.

При создании сети Internet для нее было определено несколько доменов высшего уровня, разделявших доменные адреса по их принадлежности к различным организациям (табл.2).

Таблица 2.

Имена доменов высшего уровня

Имя домена	Организация
gov	Правительственные организации
mil	Военные организации
com	Коммерческие организации
org	Некоммерческие организации
edu	Исследовательские организации, учебные заведения
net	Занимающиеся сетевыми технологиями организации

По мере дальнейшего развития сети Internet в ней появились домены верхнего уровня, принадлежащие различным странам (полный список находится на сервере ftp.wisc.edu).

Таблица 3.

Имена доменов верхнего уровня

Имя домена	Страна
au	Австралия
de	Германия
ru	Российская Федерация
ua	Украина
us	США

В России до сих пор используется имя домена su, принадлежащего в прошлом СССР.

Адрес каждого ресурса (файла) Internet задается с использованием т.н. адреса URL (Uniform Resource Locator), имеющего следующий формат:

протокол://доменный_адрес_узла/путь_к_файлу/имя_файла.

Как видно из вышеприведенного описания, URL-адрес по синтаксису близок к принятым в современных ОС полным (с учетом пути по файловой системе) адресам файлов и является расширением этой системы, дополнительно введена информация о протоколе обмена сообщениями и понятие узла сети. URL-адрес однозначно определяет конкретный файл в Сети, причем для пользователя абсолютно неважно, находится ли этот файл на данной ЭВМ или на компьютере, расположенном на расстоянии многих тысяч километров и включенном в сеть Internet.

Для серверов WWW применяется следующая форма универсального идентификатора ресурсов URL:

http://host[:port][path].

Параметр host обязателен. Он должен быть указан в виде доменного адреса или как IP-адрес (в форме четырех десятизначных чисел), например

http://www.microsoft.com;

http://154.23.12.101.

Необязательный параметр port задает номер порта для работы с протоколом HTTP, по умолчанию это порт с номером 80. Номер порта идентифицирует программу, работающую в узле сети TCP/IP и взаимодействующую с другими программами, функционирующими на том же или на другом узле сети. Ниже показано, как нужно указывать в URL-адресе номер порта

http://www.my_server.srv/:82.

Для адресов электронной почты используется несколько иной (использующий символ ‘@’ между именем почтового ящика и дом е нным именем узла) синтаксис адреса.

Дата добавления: 2014-01-20