Лекция № 9
Тема: «IP-адреса. Маски подсети»
План.
- Назначение IP-адресов
- Классы IP-адресов.
- Маска подсети
- Операция ANDing
- Организация подсетей
1. Назначение IP-адресов
IP-адреса используются для адресации компьютеров в огромной сети Интернетаи в функции IP-адресов входит обеспечение маршрутизации связей между компьютерами. Каждый хост А для связи с другим хостом В должен обращаться к маршрутизаторам, которые производят поиск наилучшего пути, ориентируясь на непрерывно на обновляемые данные о состоянии маршрутов между сетевыми хостами. Неимоверное число компьютеров Интернета делает задачу маршрутизации чрезвычайно трудоемкой.
Поэтому все множество IP-адресов потребовалось разбивать на части, соответствующие подсетям Интернета, после чего появляется возможность маршрутизировать связи между подсетями, в которых расположены хосты, а не между самими хостами. Это резко сокращает объем обрабатываемой маршрутизаторами информации и делает сеть более жизнеспособной.
Подсеть — это часть сети, которая расположена на ее собственном физическом сегменте и обычно отделяется от других подсетей маршрутизатором. Компьютеры, входящие в одну подсеть, указываются IP-адресом, в котором, определенная часть отводится под задание номера подсети. Поясним это подробнее, поскольку вам придется заниматься назначением IP-адресов компьютеров строящейся сети.
Как вы, может быть, помните, IP-адрес представляет собой 32-разрядное число, которое записывают в виде 4-х чисел в диапазоне от 0 до 255. Поэтому для указания компьютеров отдельной подсети в их IP-адресах можно, например, отвести первые 16 разрядов, т.e. первые два числа под номер сети, а остальные два числа — под номера сетевых компьютеров. Та часть IP-адреса, которая отводится под номер подсети, называется идентификатором подсети, а остальная часть — идентификатором хоста.
Скажем, IP-адреса компьютеров подсети могут быть такими: 192.168.0.1, 192.168.0.2, …, 192.168.255.255. Здесь первые два числа определяют идентификатор подсети 192.168.0.0, а последующие два числа содержат идентификаторы хостов подсети. Чтобы отделить в IP-адресе идентификатор подсети от идентификатора хоста, используется специальный параметр, называемый маской подсети.
А как же тогда компьютеры подсети могут связываться с внешним миром? Для этого каждому компьютеру подсети указывается IP-адрес компьютера, который будет играть роль шлюза между подсетью и внешним миром. Чтобы посылать информацию через маршрутизатор на хост вне собственной подсети, хостам-компьютерам Windows в настройках протокола TCP/IP указывается IP-адрес так называемого основного шлюза или шлюза по умолчанию. На основном шлюзе можно установить средства зашиты, подключить его к модемной линии связи с сервером Интернета — в общем, идея подсетей, связанных с внешним миром через отдельный шлюз, достаточно понятна и весьма эффективна.
Вы, наверное, уже оценили все удобство использования подсетей — это прекрасный способ разделения сетей TCP/IP на части, которые используют собственные сетевые посредники, системы имен, настройки системы безопасности, и так далее, т.е. живут собственной жизнью, общаясь с остальным миром через защищенный шлюзовый компьютер.
Давайте обсудим эти вопросы поподробнее и начнем с процедур назначения 1Р-адресов сетевым компьютерам. Понимание, что же это такое — IP-адрес, и умение разделить сеть на подсети настройкой IP-адресов хостов чрезвычайно важно для работы с инструментами управления сетями TCP/IP. Без владения хотя бы основными приемами настройки IP-адресов для сетевых компьютеров вам сеть не создать.
Определение: IP-адрес — это двоичное 32-разрядное число, которое идентифицирует, в какой из подсети компьютер, а также уникальный номер компьютера в той подтип это число преобразуется в четыре десятичных числа со значениями в пределах от 0 до 255. Ниже приведен пример IP-адреса, представленного чисел и в виде соответствующего им двоичного 32-разрядного числа:
- четыре десятичных числа: 207.219.170.193.
- 32-разрядное двоичное число: 11001111.11011011.10101010.11000001.
При преобразовании чисел из двоичного в десятичный формат воспользуйтесь Таблицей 2.1.
Таблица 2.1 Десятичные значения битовых комбинаций.
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 |
Это таблица показывает возможные комбинации для различного числа битов, используемых, начиная с крайнего правого (младший значащий бит). Далее приведен пример использования таблицы для преобразования двоичного числа в десятичное.
Двоичное число: 11001111
Десятичное число: 128 + 64 + 0 + 0 + 8 + 4 + 2 + 1 =207
2. Классы IP-адресов.
Каждый компьютер в сети TCP/IP должен иметь собственный IP-адрес, который идентифицирует сам компьютер и содержащую его подсеть. На первый взгляд кажется, что любой разработчик сети TCP/IP при назначении IP-адресов волен выбирать любой свободный номep, не заботясь ни о каких ограничениях. Все это правильно, если вы создаете собственнуюсеть, однако для Интернета это не так, поскольку IP-адреса хостов ни в коем случаене должны совпадать.
Поэтому выдачей IP-адресов для сети Интернета занимаются уполномоченные организации, например InterNIC (http://www.lnternic.net), руководствуясь определенными правилами именно: IP-адреса Интернета должны входить в один из перечисленных ниже IР — адресов.
Класс А — Старший бит в адресе класса А всегда должен быть равен нулю(0). Этот бит и следующие 7 битов отведены для сетевого адреса. Остающиеся 24 бита отводятся для адресов сетевых компьютеров. Таким образом, первое десятичное число в IР – адресе сети класса А может иметь значение в диапазоне 0-127, предоставляя создать128 возможных подсетей класса А; однако, в действительности, таких сетей допускается только 126, поскольку два числа 0 и 127 сохранены для специальных целей
IР — адреса класса А в десятичном виде таковы: от 1.0.0.0 до 126.0.0.0.
IР — адреса класса А в двоичном виде таковы: от 00000001.00000000.00000000.00000000. до 01111111. 00000000.00000000.00000000.
Класс В – два старших бита в IР – адресе класса В всегда являются комбинацией битов 1 и 0. эти и два следующие 14 битов отведены для сетевого номера, а оставшиеся 16 битов используется для адресации компьютеров. Поэтому могут использоваться всего 16383 подсетей класса В, каждая с 65000 хостами.
IР — адреса класса В в десятичном виде таковы: от 120.0.0.0 до 191.255.0.0.
IР — адреса класса В в двоичном виде таковы: от 10000000.00000000. 00000000. 00000000. до 10111111.11111111. 00000000. 00000000..
Класс С – первые два бита IР – адреса должны быть единицей(1), а третий бит должен быть нулем (0). Эти три бита и следующие 21 битов сохранены для сетевого номера, остающиеся восемь битов используются для адресации сетевых хостов. Возможное число подсетей класса С равно 2000000 с 254 компьютерами каждая.
IP-адреса класса С в десятичном виде таковы: от 192.0.0.0 до 223.255.255.0.
IP-адреса класса С в двоичном виде таковы: от 11000000.00000000.00000000.00000000 до 11011111.11111111.00000000.00000000.
Существуют также классы сетей D и Е, но они не используется для основных адресов Интернета. Также придерживаются некоторые IP-адреса, потому что они предназначены для специального использования. Например, IP-адреса, Которые начинаются со 127, допустимы, поскольку соответствующая им сеть сохранена для целей тестирования. IР-адрес 127.0.0.1 называется адресом обратной связи, который используется для проверки функциональных возможностей платы сетевого адаптера и работы подключения ТСР/IР. Если при тестировании этого IP-адреса будет возвращен правильный сетевой отклик, плата сетевого адаптера может функционировать, используя протокол ТСР/1Р, но, в то же самое время, не oобязательно использовать IP-адрес.
Упомянем одну деталь относительно исходящих IP-адресов: сетевой номер или адресхоста не могут отображать все ноли или все единицы в двоичном коде адреса. Все нолив адресе представляют «эту сеть», в то время как все единицы представляют адрес широковещательной передачи. Это не означает, что ноль или 255 (десятичный эквивалент) может быть частью IP-адреса. Например, IP-адрес 128.0.0.1 с маской подсети 255.255.С : правильный (допустимый) IP-адрес, потому что сетевой адрес (128.0) и адрес хоста (0.1)оба содержат единицу при преобразовании в двоичный код.
3. Маска подсети
Маска подсети определяет, какая часть IP-адреса является сетевым адресом, а какаячасть является адресом хоста. Маска делает это «маскируя», т.е. «закрывая» с помощью двоичного числа ту часть сетевого IP-адреса, которая отведена для нумерации подсети. Ниже приведен пример IP-адреса и маски подсети.
- IP-адрес в виде четырех десятичных чисел: 207.219.170.193
- Маска подсети в десятичном виде: 255.255.255.0
- IP-адрес в виде 32-х разрядного двоичного числа: 11001111.11011011.10101010.11000001
- Маска подсети в двоичном виде: 11111111.11111111.11111111.00000000
Путем установки во все первые 24 бита три первых числа октета были замаскированы, т.е. сделаны недоступными для назначения адресов хостов, и выделены для указания номера подсети
Т.е., в нашем случае, все числа, «накрытые» маской, являются номерами подсетей, а последнее десятичное число, или восемь битов, оставлено для адресов хостов подсети.
При организации связей между компьютерами маски подсети используются для определения, находится ли целевой хост внутри той же самой подсети, что и исходный хост, или же целевой хост — удаленный, т.е. лежит вне подсети. Если целевой хост — удалений хост пошлет информацию по IP-адресу основного шлюза, заданного при настройке протокола TCP/IP компьютера.
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.