ІІІ. Викладення нового матеріалу

Види ІР-адрес

Загальну схему сеансу зв'язку між комп'ютерами, підключеними до ТСР/ІР-мережі через свої мережні карти, можна представити так:

1. Користувач формує повідомлення, вказує адресу одержувача в символьному (зручному для користувача) вигляді - доменне ім'я.

2. Передача повідомлень між вузлами мережі здійснюється з використанням адреси одержувача і відправника в числовому (зручному для комп'ютера) вигляді - ІР-адреси.

3. Однозначна ідентифікація інтерфейсу комп'ютера одержувача здійснюється по унікальній локальній МАС-адресі - апаратному номеру мережної карти.

При об'єднанні 3-х і більше комп'ютерів виникає проблема адресації вузлів мережі. Наприклад, у мережах TCP/IP повинні вирішуватися наступні завдан­ня адресації:

· завдання узгодженого використання адрес різного типу включає, наприклад, перетворення мережної IP-адреси в локальне, доменне ім'я - в ІР-адресу;

· забезпечення унікальності адрес. Залежно від типу адреси потрібно забезпечити однозначність адресації в межах комп'ютера, підмережі, кор­поративної мережі або Інтернету.

Кожне з цих завдань має достатньо просте рішення для мережі, число вузлів якої не перевищує декількох десятків. Наприклад, для відображення символьного доменного імені в IP-адресу досить підтримувати на кожному вузлі таблицю всіх символьних імен, що використовуються в мережі і від­повідні їм IP-адреси. Так само просто «вручну» привласнити всім інтерфей­сам у невеликій мережі унікальні адреси. Проте в крупних мережах ці ж завдання ускладнюються настільки, що вимагають принципово інших рішень.

Процедури, пропоновані в мережах TCP/IP для призначення і відображення адрес, однаково добре працюють у мережах різного масштабу, як у локальних, так і глобальних мережах.

Для перетворення адрес одного виду в інший використовуються спеціальні допоміжні протоколи (правила), які називають протоколами аналізу адрес.

Проблема встановлення відповідності між адресами різних типів може вирішуватися по-різному.

При централізованому підході в мережі виділяється один або декілька комп'ютерів (серверів імен), у яких зберігається таблиця відповідності імен різних типів, наприклад, символьних імен і числових адрес. Решта всіх комп'ютерів звертається до сервера імен із запитами, щоб за символьним іменем визначити числовий номер необхідного комп'ютера.

При розподіленому підході кожен комп'ютер сам зберігає всі призначені йому адреси різного типу. Тоді комп'ютер, якому необхідно визначити за відомою числовою адресою деякого комп'ютера його апаратну адресу, посилає в мережу широкомовний (для всіх) запит. Усі комп'ютери мережі порівнюють адресу, що міститься в запиті, з власною. Той комп'ютер, у яко­го виявився збіг, посилає відповідь, що містить шукану апаратну адресу (протокол аналізу адрес - Address Resolution Protocol, ARP) стека TCP/IP.

Основу протоколу розв'язування адрес складають ARP-таблиці відповідності фізичних адрес та IP-адрес, які періодично оновлюються, і, таким чином, містять записи не про всі вузли, а тільки про ті, які беруть активну участь у мережних операціях.

Достоїнство розподіленого підходу полягає в тому, що не потрібно виділяти спеціальний комп'ютер, який до того ж часто вимагає ручного за­давання таблиці відповідності адрес. Недоліком є необхідність широкомов­них повідомлень, які перенавантажують мережу. Тому розподілений підхід використовується в невеликих мережах, а централізований -у великих.

Особливості МАС-адрес (Media Access Control - управління досту­пом до середовища). Формат МАС-адреси - 6 байт, визначений спеціаль­ним стандартом (IEEE 802.3). Його зазвичай записують у вигляді 6 пар 16-річних цифр, розділених тире або двокрапкою, наприклад 11-A0-17-3D-ВС-01.

Комітет IEEE розподіляє між виробниками устаткування так звані ор­ганізаційно унікальні ідентифікатори. Кожен виробник поміщає виділе­ний йому ідентифікатор у 3 старших байта адреси. З байта (24 біта), що за­лишилися, кожен виробник використовує для створення приблизно 16 млн. (2²⁴) унікальних інтерфейсів.

Отже, кожен комп'ютер у мережі TCP/IP має три типи адрес:

Локальна адреса вузла, що визначається технологією, за допомогою якої побудована окрема мережа, в яку входить даний вузол. Для вузлів, що входять у локальні мережі, - це МАС-адреса мережного адаптера або пор­ту маршрутизатора.

IP-адреса, що складається з 4 байтів. Вона призначається адміністра­тором під час конфігурації комп'ютерів та маршрутизаторів і використову­ється на мережному рівні. IP-адреса складається з двох частин: номера мережі і номера вузла. Ділення IP-адреси на поле номера мережі і поле номера вузла - гнучке, і межа між цими полями може встановлюватися до­вільно. Унікальність IP-адреси досягається дуже просто - вона признача­ється централізовано спеціальним підрозділом Інтернет - Мережним ін­формаційним центром (Network Information Center, NIC), якщо мережа по­винна працювати як складова частина Інтернету. Якщо мережа не припус­кає роботу у складі мережі Інтернет, то IP-адреса може бути вибрана адмі­ністратором мережі довільно. Зазвичай провайдери послуг мережі Інтернет отримують діапазони адрес у підрозділів NIC, а потім розподіляють їх між своїми абонентами. У загальному випадку IP-адресу ідентифікує не окремий комп'ютер або маршрутизатор, а одне мережне з'єднання.

Доменне ім'я - це символьне ім'я, яке служить для зручності роботи користувачів. Символьні ідентифікатори мережних інтерфейсів у межах складеної мережі будуються за ієрархічною ознакою. Складові повного символьного (або доменного) імені в ІР-мережах розділяються крапкою і перераховуються в наступному порядку: спочатку просте ім'я хоста (комп'ютера), потім ім'я групи хостів (наприклад, ім'я орга­нізації), потім ім'я крупнішої групи (домена) і так до імені домена найвищого рівня (наприклад, домена, що об'єднує організації за державною принале­жністю; иа -Україна, rи - Росія, us - США і т. п.). Найвищий рівень - коре­невий, він не має імені, а позначається крапкою «.» (root). Прикладом доменного імені може служити ім'я banker.corn.ua.

Між доменним ім'ям і IP-адресою вузла немає ніякої функціональної залежності, єдиний спосіб встановлення відповідності - це таблиця. У мережах TCP/IP використовується спеціальна система доменних імен (Do main Name System, DNS), яка встановлює цю відповідність на підставі створюваних адміністраторами мережі таблиць відповідності. Тому доменні імена називають також DNS-іменами.

Формат ІР-адреси

Найбільш поширеною формою подання адреси у вигляді чотирьох чисел, що представляють значення кожного байта, які розділені крапками, наприклад:

128.10.2.30

Ця ж адреса може бути подана у двійковому форматі:

10000000 00001010 00000010 00011110

і в шістнадцятирічному форматі:

80.0A.02.1D

Як уже було сказано, IP-адреса складається з двох логічних частин - з номера мережі і з номера вузла в мережі.

Запис адреси не передбачає спеціального розмежувального знака між номером мережі і номером вузла. Разом з тим при передачі пакета по ме­режі часто виникає необхідність розділити адресу на ці дві частини. Напри­клад, маршрутизація, як правило, здійснюється на підставі номера мережі, тому кожен маршрутизатор, отримуючи пакет, повинен прочитати з відпові­дного поля заголовка адресу призначення і виділити з нього номер мережі.

Це завдання вирішується з використанням класів адрес і маски.

Класи ІР-адрес

Для характеристики масштабу мереж визначено п'ять класів: А, В, С, D, Е. Три з них - А, В, С - використовуються для адресації мереж, а два -D, Е - мають спеціальне призначення. Для кожного класу мережних адрес визначено власне положення межі між номером мережі і номером вузла.

Ознакою, на підставі якої IP-адреса відноситься до того або іншого класу, є значення декількох перших бітів адреси.

Класи IP-адрес

Клас	Перші біти	Найменший номер мережі	Найбільший номер мережі	Максимальне число вузлів у мережі
А		1.0.0.0 (0 - не використовується)	126.0.0.0 (127 - зарезервований)	2^24, поле - 3 байта
В		128.0.0.0	191.255.0.0	2^16, поле - 2 байта
С		192.0.0.0	223.255.255.0	2^8, поле - 1 байт
D		224.0.0.0	239.255.255.255	Групові адреси
Е		240.0.0.0	247.255.255.255	Зарезервовано

До класу А відноситься адреса, в якій старший біт має значення 0. У адресах класу А під ідентифікатор мережі відводиться 1 байт, а інші 3 інтерпретуються як номер вузла в мережі. Мережі, всі IP-адреси яких мають значення першого байта в діапазоні від 1 (00000001) до 126 (01111110), на­зиваються мережами класу А. Значення 0 (00000000) першого байта не ви­користовується, а значення 127 (01111111) зарезервовано для спеціальних цілей, про що буде розказано далі. Мереж класу А порівняно небагато, зате кількість вузлів у них може досягати 2²⁴, тобто 16 777 216 вузлів. Це крупні мережі загального користування.

До класу В відносяться всі адреси, старші два біта яких мають зна­чення 10. У адресах класу В під номер мережі і під номер вузла відводиться по два байти. Мережі, значення перших двох байтів адрес яких знаходять­ся в діапазоні від 128.0. (10000000 00000000) до 191.255 (10111111 11111111), називаються мережами класу В. Зрозуміло, що ме­реж класу В більше, ніж мереж класу А, а розміри їх менші. Це корпоративні мережі середніх розмірів. Максимальна кількість вузлів у мережах класу В складає 2¹⁶ (65 536).

До класу С відносяться всі адреси, старші три біта яких мають зна­чення 110. У адресах класу 3 під номер мережі відводиться 3 байта, а під номер вузла - 1 байт. Комп'ютерні мережі, старші три байти яких знахо­дяться в діапазоні від 192.0.0 (11000000 00000000 00000000) до 223.255 (110111111111111111111111), називаються мережами класу С. Мережі класу С найбільш поширені, це, як правило, локальні мережі невеликих ор­ганізацій. Вони мають найменше максимальне число вузлів – 2⁸ (256).

Якщо адреса починається з послідовності 1110, то вона є адресою класу D і позначає особливу, групову адресу (multicast address) Тоді як адреси класів А, В і С використовуються для ідентифікації окремих мережних інтерфейсів, тобто є індивідуальними адресами (unicast address), гру­пова адреса ідентифікує групу мережних інтерфейсів, які в загальному ви­падку можуть належати різним мережам. Інтерфейс, що входить до групи, отримує разом із звичайною індивідуальною IP-адресою ще одну групову адресу. Якщо при відправці пакета як адреса призначення вказана адреса класу D, то такий пакет повинен бути доставлений усім вузлам, які входять до групи.

Якщо адреса починається з послідовності 11110, то це означає, що дана адреса відноситься до класу Е. Адреси цього класу зарезервовані для майбутніх застосувань.

Особливі ІР-адреси

У TCP/IP існують обмеження при призначенні IP-адрес, а саме: номе­ри мереж і номери вузлів не можуть складатися з одних двійкових нулів або одиниць. Звідси випливає, що максимальну кількість вузлів, наведених у таблиці для мереж кожного класу, повинно бути зменшено на 2. Напри­клад, в адресах класу С під номер вузла відводиться 8 бітів, які дозволяють задавати 256 номерів: від 0 до 255. Проте насправді максимальне число вузлів у мережі класу С не може перевищувати 254, оскільки адреси 0 і 255 заборонені для адресації мережних інтерфейсів. З цих же міркувань вихо­дить, що кінцевий вузол не маже мати адреси типу 98.255.255.255, оскільки номер вузла і адреса класу А складаються з одних двійкових одиниць. Отже, деякі IP-адреси інтерпретуються особливим чином:

0.0.0.0 Даний комп'ютер

№мережі.0.0.0 Дана ІР-мережа

0.0.0.№хоста Конкретний комп'ютер уданій LAN

1.1.1.1 Усі комп'ютери даної мережі

№мережі. 1.1.1 Усі комп'ютери у вказаній ІР-мережі

Якщо IP-адреса складається тільки з двійкових нулів, то вона назива­ється невизначеною адресою і позначає адресу того вузла, який згенерував той пакет (даний комп'ютер). Адреса такого вигляду в особливих випа­дках поміщається в заголовок IP-пакета в полі адреси відправника. •

Якщо в полі номера вузла стоять тільки нулі, то за замовчуванням вважається, що вузол призначення належить тій же самій мережі, що і ву­зол, який відправив пакет (дана IP-мережа). Така адреса також може бути використана як адреса відправника.

Якщо всі двійкові розряди IP-адреси рівні 1, то пакет з такою адресою призначення повинен розсилатися всім вузлам, що знаходяться в тій же мережі, що і джерело цього пакета (всі комп'ютери даної мережі). Така ад­реса називається обмеженою широкомовною (limited broadcast). Обме­женість у даному випадку означає, що пакет не вийде за межі даної мережі ні за яких умов.

Якщо в полі адреси вузла стоять тільки одиниці, то пакет, що має та­ку адресу, розсилається всім вузлам мережі, номер якої вказаний в адресі призначення. Наприклад, пакет з адресою 192.190.21.255 буде направле­ний усім вузлам мережі 192.190.21.0 (всі комп'ютери у вказаній ІР-мережі). Такий тип адреси називається широкомовним (broadcast).

Широкомовні запити дуже часто використовуються, наприклад, для побудови ARP-таблиць.

Особливе значення має ІР-адреса 127.0.0.1 - це адреса локального комп'ютера. Вона застосовується для тестування мережних програм, а та­кож для організації роботи клієнтської і серверної частин додатка встанов­лених на одному комп'ютері. При спробі відправити пакет за цією адресою дані не передаються по мережі, а повертаються протоколам верхніх рівнів, як тільки що прийняті. При цьому утворюється ніби «петля», тому ця адре­са називається адресою зворотної петлі (loopback). У IP-мережі заборо­няється використовувати IP-адреси, які починаються з 127.

Групові адреси (multicast), що відносяться до класу D, призначені для економічного розповсюдження в Інтернеті або великій корпоративній мережі аудіо- чи відеопрограм, адресованих відразу великій аудиторії слу­хачів або глядачів. Якщо групова адреса розміщена у полі адреси призна­чення IP-пакета, то даний пакет повинен бути доставлений відразу декіль­ком вузлам, які утворюють групу з номером, вказаним у полі адреси. Один і той же вузол може входити до декількох груп. У загальному випадку члени групи можуть розподілятися по різних мережах, що знаходяться одна від одної на довільно великій відстані. Групова адреса не ділиться на номери мережі і вузла й обробляється маршрутизатором особливим чином. Основ­не призначення групових адрес - розповсюдження інформації по схемі «один до багатьох». Від того, чи знайдуть групові адреси широке застосу­вання (зараз їх використовують в основному невеликі експериментальні «острівці» в Інтернеті), залежить, чи зможе Інтернет створити серйозну кон­куренцію радіо і телебаченню.

Дата добавления: 2014-01-07