Безкласова адресація та створення підмереж

Маски ІР-адрес.

Як правило, у парі з кожною ІР-адресою завжди повідомляють її маску. Маска – це макож 32-бітне число, яке містить всі двійкові 1 у полі номера мережі і всі двійкові 0 у полі номера вузла. З її допомогою можна визначити, до якої саме мережі належить певний вузол. Саме з цією метою вона і використовується маршрутизуючими вузлами.

Якщо ІР-адреса належить до певного класу, мова йде про класову адресацію. У такому випадку цій адресі відповідає маска певного класу за замовчуванням. Маски за замовчуванням мають вигляд:

для класу А – 255.0.0.0

для класу В – 255.255.0.0

для класу С – 255.255.255.0

Існує також інший формат запису маски, у якому вказується лише кількість біт, яка виставлена в 1. Такі маски записують через слеш (/) після ІР-адреси вузла. Для різних класів вони мають вигляд:

для класу А – /8 (наприклад, 56.45.123.98 /8)

для класу В – /16 (наприклад, 145.233.35.88 /16)

для класу С – /24 (наприклад, 201.11.45.9 /24)

У принципі, якщо ми твердо упевнені в тому, що у мережі використовується класова адресація, то маску знати не обов’язково, оскільки ми і так знаємо, скільки байт відведено під номер мережі, і можемо визначити, якій мережі належить цей вузол. Але маршрутизуючі пристрої працюють за дещо іншим алгоритмом, для якого їм слід знати маску ІР-адреси. Розглянемо цей алгоритм детальніше.

Нехай маршрутизуючий пристрій отримав пакет, у якому вказана адреса вузла-отримувача повідомлення 145.233.12.57. У нього є два інтерфейси, через які він може відправити це повідомлення – 145.233.0.1 і 145.234.0.1. Для того, щоб коректно змаршрутизувати дане повідомлення, він повинен визначити, який з цих інтерфейсів належить тій же мережі, що і отримувач повідомлення. Для цього він виконує наступні дії:

1) переводить ІР-адресу отримувача у двійковий вигляд:

10010001.11101001.00001010.00111001

2) визначає маску цієї ІР-адреси. Оскільки значення перших біт першого байта адреси становать 10, то це адреса класу В; її маска 255.255.0.0 також записується у двійковому вигляді:

11111111.11111111.00000000.00000000

3) над двома отриманими значеннями проводиться операція побітового логічного множення (логічне І, AND):

10010001.11101001.00001010.00111001

AND

11111111.11111111.00000000.00000000

10010001.11101001.00000000.00000000.

4) отриманий результат знову переводиться у десяткову форму:

145.233.0.0

Згідно з таблицею маршрутизації, інтерфейс, через який слід передавати інформацію для цієї мережі – 145.233.0.1; на нього і відправляється дане повідомлення.

Класова адресація у деяких випадках є досить негнучкою та незручною. Наприклад, мережу класу А досить важко адмініструвати в цілому – адже вона може містити майже 17 млн вузлів. Тому, як правило, великі мережі розбивають на так звані підмережі – менші частини, кожна з яких являє собою окремий логічний сегмент. Це робиться як з точки зору зручності керування та діагностики так і для підвищення рівня захисту інформації – адже користувач вузла однієї підмережі, як правило, відділений від вузлів, які належать іншій підмережі.

При використанні підмереж говорять про перехід від класової до безкласової адресації – адже у цьому випадку клас мережі дещо втрачає свій зміст, оскільки за ним ми вже не можемо визначити, яка частина ІР-адреси відповідає за номер вузла, а яка – за номер мережі. При використанні підмереж і безкласової адресації наявність маски є обов’язковою, оскільки лише з її допомогою можна визначити, до якої мережі належить вузол.

Підмережі створюються за рахунок запозичення біт з поля номера вузла адреси певного класу. Враховуючи, що у кожній підмережі повинно бути 2 зарезервовані адреси (адреса мережі та широкомовна адреса, як і у класовій адресації), можна визначити мінімальну та максимальну кількість біт, які можна запозичити: N_min=2, на основі чого можна створити 2 підмережі (рахується за тією ж формулою, що і кількість вузлів у мережі); N_max=n-2 (повинно залишитися достатня кількість біт для адресації щонайменше 2-х вузлів, враховуючи 2 зарезервовані адреси). Адреса підмережі та широкомовна адреса визначаються за тими ж правилами, що і для класових мереж; правила використання маски теж однакові. Але при записі маски слід враховувати, що у ній в 1 виставляються не лише ті біти, які належать номеру мережі, а і ті, які належать номеру підмережі.

Розглянемо декілька прикладів.

Приклад 1. Нехай задано ІР-адресу мережі 145.233.0.0. На її основі необхідно створити щонайменше 100 підмереж, кожна з яких зможе вмістити до 450 вузлів. Визначити маску для таких підмереж; вказати адресу 25-ї за порядком мережі та адресу 300-го вузла у цій підмережі; вказати широкомовну адресу для цієї підмережі.

Дана ІР-адреса належить до класу В; отже, у ній 16 біт відведено під номер мережі, і 16 – під номер вузла. Таким чином для створення підмереж ми можемо взяти при необхідності від 2 до 14 (16-2=14) біт. Для визначення кількості біт, які слід запозичити для того, щоб кількість підмереж відповідала заданим умовам, робимо наступне: визначаємо найближчу до заданої кількості підмереж ступінь числа 2, більшу за вказану кількість. Це число 128, яке дорівнює 2⁷. Отже, для адресації 100 підмереж нам досить взяти 7 біт із поля номера вузла.

Перевіримо, чи достатньо тих біт, що залишилися, для адресації 450 вузлів у кожній підмережі. Для цього визначимо за формулою кількість вузлів, допустиму для кожної підмережі. Після того, як ми запозичили 7 біт для номера підмережі залишилося ще 9: 2⁹=512>450 – отже, даної кількості біт достатньо.

Тепер, знаючи кількість біт, які використовуються для номера підмережі і номера вузла, можна записати маску для підмереж згідно з правилами запису маски (1 – у полі номера мережі і полі номера підмережі, 0 – у полі номера вузла). Маска матиме такий вигляд: 11111111.11111111.11111110.00000000, або 255.255.254.0, або /23.

Для визначення адреси 25-ї підмережі виконуємо наступні дії:

1) перетворюємо 25 у двійковий вигляд. (25)₁₀=(11001)₂.

2) записуємо це значення у поле номера підмережі справа наліво, починаючи з молодшого біта. Якщо у нас залишаються вільні позиції, заповнюємо їх нулями. Номер мережі записується у двійковому вигляді без змін; поле номера вузла заповнюється 0 (згідно з правилом запису адреси мережі).

10010001.11101001.00110010.00000000

3) отримане значення знову перетворюємо у десяткову форму побайтно:

145.233.50.0 – це і є отримана адреса 25-ї за порядком підмережі.

Для отримання широкомовної адреси 25-ї підмережі слід на кроці 2 попереднього алгоритму поле номера вузла заповнити не 0, а 1 (згідно з правилом запису широкомовної адреси):

10010001.11101001.00110011.11111111

Отримане значення перетворюємо у десяткову форму побайтно:

145.233.51.255 – широкомовна адреса для 25-ї підмережі.

Для адресації кінцевих вузлів у цій підмережі можна використовувати значення від 145.233.50.1 до 145.233.51.254 включно.

Тепер визначимо адресу 300-го вузла у 25-й підмережі. Для цього виконуємо наступні дії:

1) перетворимо 300 у двійкову форму: (300)₁₀=(100101100)₂

2) записуємо отримане число у поле номера вузла, перенісши зайвий старший біт у другий байт (пам’ятаємо, що для поля номера вузла використовуються 9 біт):

10010001.11101001.00110011.00101100

3) отримане значення знову перетворюємо у десяткову форму побайтно:

145.233.51.44 – ІР-адреса 300-го вузла.

Приклад 2. Дано ІР-адресу 100.44.26.12 /18. Визначити, скільки вузлів може містити підмережа, створена за такою маскою;скільки підмереж можна створити з даною маскою; порядковий номер підмережі, до якої належить даний вузол.

Дана адреса належить до класу А; отже, маска мережі займає 8 біт. Тоді з 18, виділених на маску взагалі, на поле номера підмережі залишається 10 біт. Отже, за формулою отримуємо 2¹⁰-2=1024-2=1022 підмережі. Аналогічно рахуємо кількість вузлів у кожній з них: ІР-адреса в цілому займає 32 біти, з них 18 відведено на номер мережі і номер підмережі. Отже, на номер вузла залишається 14 біт. Тоді 2¹⁴-2=16384-2=16382 вузли.

Для визначення того, до якої підмережі належить даний вузол, виконуємо наступні дії:

1) перетворюємо ІР-адресу у двійковий вигляд:

01100100.00101100.00011010.00001100

2) записуємо маску також у двійковому вигляді:

11111111.11111111.11000000.00000000

3) виконуємо операцію логічного множення побітово між ІР-адресою та маскою:

01100100.00101100.00011010.00001100

AND

11111111.11111111.11000000.00000000

01100100.00101100.00000000.00000000

4) результат перетворюємо побайтно у десяткову форму:

100.44.0.0 – ІР-адреса підмережі, до якої належить даний вузол.

Для визначення порядкового номеру цієї підмережі серед інших слід виконати наступні дії:

1) записати ІР-адресу підмережі у двійковому вигляді:

01100100.00101100.00000000.00000000

2) виділити з неї біти, які займає саме номер підмережі, у даному випадку – біти з 9-го по 18-й (1-8 – мережа, 19-32 – вузол) та записати результат; нулями зліва можна знехтувати:

0010110000, або 10110000

3) отримане число перетворити у десяткову форму:

(10110000)₂=(176)₁₀

Отже, мова йде про 176-ту за порядком підмережу.

Приклад 3. Визначити, чи можна використовувати наступні ІР-адреси для адресації кінцевих вузлів мережі, якщо відомо, що маска має вигляд 255.255.255.240: 201.68.45.23; 201.68.45.64; 201.68.45.127.

Для використання у якості адреси кінцевого вузла вона повинна задовільняти двом умовам: не бути адресою підмережі (у полі номера вузла всі двійкові 0) та не бути широкомовною адресою для даної підмережі (у полі номера вузла всі двійкові 1). Отже, дані ІР-адреси слід перевірити на відповідність цим умовам: запишемо маску у двійковому вигляді, щоб визначити, скільки біт відведено під номер вузла:

11111111.11111111.11111111.11110000

Отже, номер вузла займає 4 біти. Тепер перетворимо кожну з даних адрес у двійкову форму і перевіримо, чи не заповнені ці біти лише нулями або лише одиницями.

201.68.45.23: 11001001.01000100.00101101.0001 0111 – дану ІР-адресу можна використовувати.

201.68.45.64: 11001001.01000100.00101101.0100 0000 – дану ІР-адресу не можна використовувати, це ІР-адреса мережі.

201.68.45.127: 11001001.01000100.00101101.0111 1111 – дану ІР-адресу не можна використовувати, це широкомовна адреса.

Приклади для самостійного розв’язання.

1) дано ІР-адресу класу С 201.11.44.0. Створити на її основі 5 підмереж, кожна з яких міститиме не менше 20 вузлів. Вказати ІР-адресу 3-ї підмережі; широкомовну адресу для 4-ї підмережі; ІР-адресу 12-го вузла 2-ї підмережі. (Маска: 255.255.255.224; 201.11.44.96; 201.11.44.159; 201.11.44.76.)

2) дано ІР-адресу вузла 151.12.68.137 /19. Визначити, скільки вузлів може містити така підмережа; визначити порядковий номер вузла у підмережі. (2¹³-2=8192-2=8190; 1161)

3) визначити, чи можна використовувати у якості адрес кінцевих вузлів наступні ІР-адреси (якщо не можна, то вказати причину): 126.0.0.0/8(- - адреса мережі); 92.0.44.0/8(+); 135.51.255.0/16(+); 201.44.55.255/24 (- - широкомовна); 71.85.143.12/17(+).

Дата добавления: 2014-01-07