519_DerevjashkinV._M._Adresatsija_v_protokole_IPv4_

Размер блока зависит от длины его префикса. При длине префикса N бит блок содержит 232-N адреса. Результаты вычисления размера блока для некоторых значений N даны в таблице п. 4.2.10.

Таким образом, если например, задан блок адресов 224.0.1.0/29, то он содержит 8 адресов.

Для того, чтобы найти эти адреса, необходимо:

Преобразовать длину префикса в маску подсети (см. п. 4.2.5).

Определить начальный адрес блока (см. п. 4.2.7).

Определить конечный адрес блока (см. п. 4.2.8).

4.2.8Вычисление максимального количества узлов в сети

Максимальное количество узлов в сети на 2 меньше размера блока адресов этой сети. Это связано с тем, что 2 адреса в блоке (адрес сети и широковещательный адрес) являются специальными и их нельзя присвоить узлам. Для сети с префиксом длиной N бит максимальное количество узлов равно 232-N-2. Для некоторых длин префикса результаты вычисления приведены в таблице:

Табл. 3. Зависимость максимального количества узлов от длины префикса

Например, сеть с адресом 10.0.0.160/27 может иметь до 30 узлов в сети.

4.2.9 Проверка принадлежности подсети к более крупной

Длина префикса сетей (количество единиц в маске подсети) равна количеству бит, занимаемых номером сети. Блок с большей длиной префикса имеет меньший размер.

Если номер более крупной сети является началом номера сети меньшего размера, значит последняя является частью первой, если нет – диапазоны адресов не перекрываются (частичное перекрытие диапазонов адресов в IPv4 невозможно).

Например, даны блоки IP адресов 172.27.0.0/17 и 172.24.0.0/14. В двоичном виде блоки адресов с масками показаны на рис. 13.

21

Рис. 13. Двоичное представление блоков адресов с масками

Из рисунка видно, что первые 14 бит (длина префикса более крупной сети 2) в обоих адресах одинаковы. Следовательно, любой узел сети 1 является узлом сети 2 и диапазон адресов сети 2 включает в себя диапазон адресов сети 1. Таким образом, блок 172.27.0.0/17 входит в блок 172.24.0.0/14.

4.2.10 Определение принадлежности адреса к сети (блоку адресов)

Решение данной задачи рассмотрим на конкретном примере. Пусть узел A имеет IP адрес 192.168.18.141 и маску подсети 255.255.255.192. Определить принадлежность узла B с IP адресом 192.168.18.212 к сети, в состав которой входит узел A.

Адрес и маска подсети узла А определяют блок адресов, входящих в одну с ним локальную сеть. Задачу можно решить двумя способами:

Способ 1. Найти диапазон адресов сети узла A (начальный адрес диапазона – это адрес сети, конечный – направленный broadcast адрес) и проверить принадлежность адреса узла B к данному диапазону.

22

Для определения адреса сети, в которой находится узел А, переведем адрес и маску подсети узла А в двоичный вид, затем выполним операцию побитового

«И» (рис. 14).

Рис. 14. Вычисление адреса сети по заданному IP адресу и маске подсети

В десятичном виде адрес сети будет иметь значение 192.168.18.128. Найдем broadcast адрес сети узла A, выполнив для этого операцию побитового «ИЛИ» адреса узла А с инвертированной маской подсети (рис. 15).

Рис. 15. Определение широковещательного адреса сети узла А

В десятичном виде направленный broadcast адрес в сети узла А –

192.168.18.191.

Адрес узла В (192.168.18.212) не попадает в найденный диапазон, следовательно, не принадлежит сети узла А.

Способ 2. Переведя в двоичный вид IP адреса А и В и маску подсети, сравним значения поля «Номер узла» в адресах А и В. Если они совпадают, узлы находятся в одной сети, если нет – в разных.

23

Рис. 16. Один из способов определение принадлежности адреса к сети

Номера сети в адресах A и B не совпадают, следовательно, узел В не принадлежит сети узла А.

24

5 Контрольные вопросы и задачи

1.В чем принципиальное отличие структуры адреса протоколов канального уровня (MAC адреса) от IP адреса?

2.Объясните назначение частей структуры IP адреса.

3.Какие существуют способы управления адресным пространством в протоколе IPv4 (виды адресации)?

4.Объясните принцип определения структуры IP адреса при классовой адресации.

5.Укажите диапазоны IP адресов классов А, В, С, D, Е.

6.Объясните назначение адресов классов А, В, С, D, Е.

7.Сеть какого класса (А, В или С) может содержать наибольшее количество узлов?

8.Укажите недостатки классовой адресации.

9.Каковы основные отличия классовой системы адресации от бесклассовой?

10.В чем преимущества бесклассовой адресации?

11.Какой диапазон IP адресов называется блоком? Что такое длина префикса блока?

12.Что такое маска подсети? В чем отличия использования масок подсети при классовой и бесклассовой адресации?

13.Почему в двоичной записи маски подсети единица не может стоять правее нуля?

14.Какой формат имеет специальный IP адрес, называемый адресом сети? Может ли этот адрес быть присвоен узлу сети?

15.Объясните применение IP адреса, в котором все биты в поле «Номер узла» равны «1».

16.Что произойдет с пакетом, отправленным на адрес 127.0.0.1? 17.Какой из IP адресов записан некорректно?

а) 106.25.17.99 б) 157.16.180.256 в) 129.64.128.0 г) 196.146.24.10

18.Какое значение маски соответствует сети класса В?

а) 11111111.00000000.00000000.00000000 б) 11111111. 11111111.00000000.00000000 в) 11111111. 11111111. 11111111.00000000

19.Укажите классы следующих IP адресов.

а) 131.107.2.89 б) 3.3.57.0 в) 200.200.5.2

г) 191.107.2.102

20.Какая логическая битовая операция позволяет получить из IP адреса и маски подсети адрес сети?

25

21.Узел A имеет IP адрес 192.168.18.141 и маску подсети 255.255.255.192.

Узел B с IP адресом 192.168.18.212 принадлежит той же сети, что и узел

A?

22.Узел с IP адресом 172.19.45.201 принадлежит сети 172.18.0.0/15?

23.Диапазон адресов 192.168.11.1-192.168.11.95 является блоком? 24.Один из блоков 10.10.5.0/25 и 10.10.4.0/23 является частью другого?

25.Возможно объединить блоки адресов 192.168.111.0/24 и 192.168.112.0/24

в один блок с префиксом /23?

26

Приложение А

Перевод чисел между двоичной и десятичной системами счисления

Поля, входящие в структуру IP адреса – номер сети и номер узла – являются группами бит, длина которых определяется сетевой маской или префиксом. Поэтому чтобы определять и изменять их значения (что необходимо при решении задач), необходимо переходить от десятичного представления, в котором записывают адреса, к двоичному и обратно.

Побайтное десятичное представление адреса упрощает задачу преобразования – достаточно освоить перевод целых неотрицательных чисел в пределах октета. Эти числа могут принимать значения от 0 до 255.

Системы счисления

Двоичная и десятичная системы называются позиционными, поскольку в них вес единицы в каждом разряде зависит от его позиции. Записывая число, мы представляем его в виде суммы степеней другого числа, называемого основанием системы счисления. Так, например, 78910=700+80+9=7·102+8·101+9·100. Индекс 10 показывает, что число 789 записано в десятичной системе счисления, основание которой – число 10.

Разряды системы счисления нумеруются в соответствии со степенью, в которую возводится основание. Таким образом, разряд единиц в десятичной системе – нулевой, десятков – первый, сотен – второй и т.д.

В двоичной системе в каждом разряде может содержаться цифра 0 или 1, вес единицы соответствует 2n, где n – номер разряда.

Перевод из двоичной системы в десятичную

Пользуясь данной таблицей, можно переводить двоичные числа в десятичную форму. Для этого нужно сложить веса всех разрядов, в которых двоичное число содержит «1».

Например,

Перевод из десятичной системы в двоичную

Существуют различные способы перевода чисел из десятичной системы счисления в двоичную. В частности, распространен способ, основанный на последовательном делении числа на 2 (основание системы, в которую выполняется перевод), с записью остатков от операций деления. Для чисел размерностью

27

1 байт более удобным является метод, основанный на простых операциях сложения и сравнения с использованием значений степеней числа 2. В данном методе операция деления не требуется.

Например, необходимо перевести число 15310 в двоичную систему. Начнем определять значения двоичных разрядов, начиная со старшего.

Определяем значение 7 разряда: 153>128, следовательно, в 7 разряде находится «1».

1.6 разряд: 153<(128+64=192), следовательно, в 6 разряде находится «0».

2.разряд: 153<(128+32=160), следовательно, в 5 разряде находится «0».

3.разряд: 153>(128+16=144), следовательно, в 4 разряде находится «1».

4.3 разряд: 153>(144+8=152), следовательно, в 3 разряде находится «1».

5.3 разряд: 153>(152+4=156), следовательно, во 2 разряде находится «0».

6.2 разряд: 153>(152+2=154), следовательно, в 1 разряде находится «0».

7.1 разряд: 153=(152+1=153), следовательно, в 0 разряде находится «1».

8.Таким образом, 15310=100110012.

28

Список литературы

1.RFC 791 – Internet Protocol.

2.RFC 950 – Internet Standard Subnetting Procedure.

3.RFC 1518 – An Architecture for IP Address Allocation with CIDR.

4.RFC 1519 – Classless Inter-Domain Routing (CIDR): an Address Assignment and Aggregation Strategy”.

5.Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Издание 4-е. С-Пб : Питер, 2010. - 916с.

6.Таненбаум Э. Компьютерные сети. Издание 4-е. С-Пб : Питер, 2003. - 992с.

29

Владимир Михайлович Деревяшкин

Лев Викторович Урусов

Адресация в протоколе IPv4

Практикум

Редактор: Д.С. Матвеев Корректор: В.В. Сиделина

Подписано в печать 30.06.2014г.

Формат бумаги 60х84/16, отпечатано на ризографе, шрифт № 10, изд.л. 1,9; заказ № 92, тираж – 220, СибГУТИ.

630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86