Практическое занятие №3
Тема: «Управление IP-адресами»
Теоретическое обоснование
Чтобы определить местоположение целевого хоста, следует для целевого и исходного хостов вычислить идентификаторы подсетей, которые должны быть одинаковыми у всех хостов подсети. Если два полученных идентификатора сети будут равны — хосты находятся в одной подсети, и наоборот. Для вычисления идентификатора сети применяется операция, называемая ANDing.
Операция ANDing
Операция ANDing выполняет побитовую операцию «И» над двумя двоичными числами: IP-адресом хоста и маской подсети данного хоста. При выполнении операции ANDing всякий раз, когда в соответствующем двоичном разряде IP-адреса И в маске подсети стоит 1, то результат операции ANDing будет равен 1, любая другая комбинация значений битов в разрядах этих двоичных чисел будет равна нулю. Полученное в результате число будет равно идентификатору сети.
Например, пусть исходный компьютер с IP-адресом 207.219.170.193 посылает информацию на целевой компьютер с IP-адресом 207.219.170.129. Как следует из значения первого числа в IP-адресе, эти компьютеры входят в сети класса С, т.е. оба имеют маску подсети 255.255.255.0. Следует определить, принадлежит ли целевой компьютер подсети исходного компьютера или это удаленный компьютер вне маршрутизатора. Невооруженным взглядом можно увидеть различие почти сразу, но для компьютера потребуется исполнение операции ANDing, которая определит идентификаторы подсети исходного и целевого хоста, сравнив которые можно сделать выводы, локальный ли целевой хост или удаленный. Последовательность исполнения операции ANDing такова.
Берем IP-адрес исходного хоста: 207.219.170.193
Берем маску подсети исходного хоста: 255.255.255.0
Преобразуем исходный IP-адрес в двоичное число (методами двоичной арифметики):
11001111.11011011.10101010.11000001
Преобразуем маску подсети исходного хоста в двоичное число: 11111111.11111111.11111111.00000000
- Выполняем операцию ANDing над двоичными числами IP-адреса и маски подсети исходного хоста и получаем исходный идентификатор:11001111.11011011.10101010.00000000
- Берем IP-адрес целевого хоста: 207.219.170.129
- Преобразуем целевой IP-адрес в двоичное число: 11001111.11011011.10101010.10000001
- Преобразуем маску подсети целевого хоста в двоичное число: 11111111.11111111.11111111.00000000
- Выполняем операцию ANDing и получаем целевой идентификатор: 11001111.11011011.10101010.00000000
- Два полученных идентификатора подсетей идентичны, так что целевой компьютер -локальный.
IP-адрес определяет логический сетевой адрес и адрес хоста для каждого сетевого компьютера. Компьютеры, которые связываются друг с другом в сети на одной и той же стороне маршрутизатора, все имеют идентичный сетевой номер, означающий, что первая часть IP-адреса у них является одинаковой. Последняя часть IP-адреса уникальна для каждого сетевого хоста. Все это делается с помощью маски подсети.
Организация подсетей
Обстоятельства могут потребовать дальнейшего разделения подсетей каждого класса на более мелкие подсети для обеспечения более управляемого размера сети. Например, пусть компании Pupkin Ltd организацией InlerNIC была назначена сеть класса С с IP-адресом 192.168.112.0. Это дает ей общее количество 254 (256 минус адреса со всеми нолями и всеми единицами) адресов хостов, которые могут использоваться для подключения к сети компьютеров, принтеров и маршрутизаторов.
Допустим, компания Pupkin Ltd занимает пять этажей в здании и компании требуется разделить свою сеть класса С на шесть меньших подсетей, по одной сети на этаж плюс одна сеть на стороне. Для этого следует снова прибегнуть к маскам подсети и выделить в полученном IP-адресе часть битов для номеров подсетей. Если для этой цели применить первые три бита в части IP-адреса, отведенной для идентификации хостов, то это предоставит нам достаточное число возможных комбинаций, чтобы организовать внутри своей большой офисной сети шесть меньших подсетей.
Вот какой будет наша маска подсети (подчеркиванием выделены добавленные биты маски подсети):
Двоичное представление маски подсети: 11111111.11111111.11111111.11100000
Десятичное представление маски подсети: 255.255.255.224.
В таблице 1 приводятся шесть возможных комбинаций IP-адресов, определяющих идентификаторы подсетей.
Таблица 1 — Идентификаторы подсетей организации Pupkin Ltd
| Двоичное представление | Десятичное представление |
| 11000000.10101000.1110000.00100000 | 192.168.112.32 |
| 11000000.10101000.1110000.01000000 | 192.168.112.64 |
| 11000000. 10101000.1110000.01100000 | 192.168.112.96 |
| 11000000. 10101000.1110000.10000000 | 192.168.112.128 |
| 11000000. 10101000.1110000.10100000 | 192.168.112.160 |
| 11000000. 10101000.1110000.11000000 | 192.168.112.192 |
Обратите внимание, что подсети с номерами из всех нолей и всех единиц в маске подсети не были учтены из-за тех же самых причин, по которым не учитываются номера сетей и адреса хоста, состоящие целиком из нолей и единиц. Также заметьте, что полученные в результате подсети оставляют пять битов для адресации хостов и каждая подсеть будет иметь корректный диапазон адресов хоста, которые могут быть присвоены компьютерам, маршрутизаторам и так далее, которые находятся на этом этаже. Следующий пример в таблице 2. иллюстрирует корректный диапазон IP-адресов хостов первой подсети.
Таблице. 2. — Диапазон IP-адресов первой подсети
| Двоичное представление | Десятичное представление |
| От 11000000. 10101000. 11100000. 001 00001 до 11000000. 10101000. 11100000.001 111110 | От 192.168.112.33 до 192.168.112.62 |
Каждая созданная подсеть сделает два IP-адреса недоступными для использования. Это происходит потому, что любая подсеть не может использовать адреса хоста из всех нолей и всех единиц. Адрес, состоящий из всех нолей, используется для представления самой подсети, в то время как адрес из всех единиц используется для широковещания.
Поэтому первый и последний из возможных адресов подсети, состоящий, соответственно только из нолей или только из единиц, являются недопустимыми.
Существуют и другие, более изощренные, методы разделения сети на совокупность подсетей, при которой каждая подсеть содержит другие подсети и так далее, однако не стоит увлекаться таким дроблением, поскольку IP-адреса для этих сетей должны создаваться вами вручную, причем, весьма точно. Если один из ваших компьютеров попадает не в ту подсеть (скажем, по причине ошибки в маске подсети), связь с ним будет нарушена и придется искать причину недоступности хоста, занявшись тестированием сети, что не так просто.
Ход занятия:
Ход занятия
Задание 1. Определить, находятся ли два узла A и B в одной подсети или в разных подсетях, если адреса компьютера А и компьютера В соответственно равны: 26.219.123.6 и 26.218.102.31, маска подсети 255.192.0.0.
Указания к выполнению
- Переведите адреса компьютеров и маску в двоичный вид.
- Для получения двоичного представления номеров подсетей обоих узлов выполните операцию логического умножения AND над IP-адресом и маской каждого компьютера.
- Двоичный результат переведите в десятичный вид.
- Сделайте вывод.
Процесс решения можно записать следующим образом:
Компьютер А:
IP-адрес: 26.219.123.6 = 00011010. 11011011. 01111011. 00000110
Маска подсети: 255.192.0.0 = 11111111. 11000000. 00000000. 00000000
Компьютер В:
IP-адрес: 26.218.102.31 = 00011010. 11011010. 01100110. 00011111
Маска подсети: 255.192.0.0 = 11111111. 11000000. 00000000. 00000000
Получаем номер подсети, выполняя операцию AND над IP-адресом и
маской подсети.
Компьютер А:
00011010. 11011011. 01111011. 00000110
AND
11111111. 11000000. 00000000. 00000000
00011010. 11000000. 00000000. 00000000
26. 192 0 0
Компьютер В:
00011010. 11011010. 01100110. 00011111
AND
11111111. 11000000. 00000000. 00000000
00011010. 11000000. 00000000. 00000000
26 192 0 0
Ответ: номера подсетей двух IP-адресов совпадают, значит компьютеры А и В находятся в одной подсети. Следовательно, между ними возможно установить прямое соединение без применения шлюзов.
Контрольные вопросы:
- Что такое подсеть?
- Что называется идентификатором подсети, идентификатором хоста7
- Каковы правила назначения IP-адресов?
- Дайте определение маски подсети.