33. Интернет-протокол.
Протокол представляет собой набор правил, использующихся для при обмене данными между двумя компьютерами. В нём оговариваются формат блоков сообщений, описывается реакция компьютера на получение определённого типа сообщения и указываются способы обработки ошибок и других необычных ситуаций. И что самое важное, благодаря протоколам, мы можем описать процесс обмена данными между компьютерами, не привязываясь к какой-то определённой комьютерной платформе или сетевому оборудованию конкретного производителя.
Сокрытие низкоуровневых особенностей процесса передачи данных способствует повышению производительности труда разработчиков. Во-первых, поскольку программистам приходится иметь дело с протоколами, относящимися к достаточно высокому уровню абстракции, им не нужно держать в голове (и даже изучать!) технические подробности испольуемого аппаратного обеспечения. Во-вторых, поскольку программы разрабатываются на основе модели, относящейся к высокому уровню абстракции, который не зависит от конкретной архитектуры компьютера или типа сетевого оборудования, в них не нужно вносить никаких изменений при переходе на другой тип оборудования или изменений конфигурации сети.
IP объединяет сегменты сети в единую сеть, обеспечивая доставку данных между любыми узлами сети. Он классифицируется как протокол третьего уровня по сетевой модели OSI. IP не гарантирует надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (приходят две копии одного пакета), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прибыть вовсе. Гарантию безошибочной доставки пакетов дают некоторые протоколы более высокого уровня —транспортного уровнясетевой модели OSI, — например,TCP, которые используют IP в качестве транспорта.
34. Адресация в протоколе iPv4.
Как правило, хост соединен с сетью единственной линией. Когда протоколу IP хоста необходимо послать дейтаграмму, он пользуется этой линией. Между физической линией и хостом располагается интерфейс. Маршрутизатор принципиально отличается от хоста. Поскольку работа маршрутизатора заключается в получении дейтаграммы по «входной» линии и отправке ее по одной из «выходных» линий, маршрутизатор должен быть присоединен к двум или более линиям. Границы между маршрутизатором и его линиями также называются интерфейсами. Таким образом, у маршрутизатора несколько интерфейсов, по одному для каждой линии. Поскольку отправлять и принимать IP-дейтаграммы может каждый хост и каждый маршрутизатор, протокол IP требует, чтобы у интерфейса каждого хоста и у интерфейса каждого маршрутизатора был собственный IP-адрес. Таким образом, IP-адрес технически ассоциируется с интерфейсом, а не хостом или маршрутизатором, которому принадлежит интерфейс.
Каждый IP-адрес представляет собой 32-разрядное число (четыре байта), поэтому всего может быть 232 IP-адресов. Как правило, эти адреса изображаются в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками. Каждое десятичное число соответствует одному байту адреса, например 193.32.216.9. В двоичном виде этот же адрес будет выглядеть так:
У интерфейсов всех хостов и маршрутизаторов в Интернете должны быть уникальные IP-адреса. Поэтому эти адреса не могут выбираться произвольным образом. Часть IP-адреса интерфейса определяется «сетью», с которой он соединен. В данном контексте термин «сеть» не имеет отношения к общей инфраструктуре хостов, маршрутизаторов и линий связи, образующих сеть.
В оригинальной архитектуре адресации Интернета определены четыре класса адресов, как показано на рис. 4.17. Пятый класс адресов, начинающихся с цифр 11110, зарезервирован на будущее. В адресах класса А первые 8 бит идентифицируют сеть, а последние 24 бита обозначают интерфейс в этой сети.
Таким образом, в классе А может существовать до 27 сетей (первый из восьми битов имеет фиксированное нулевое значение), в каждой из которых может быть до 2(24) интерфейсов. Адресное пространство класса В позволяет создать до 2(14) сетей, в каждой из которых может быть до 2(16) интерфейсов. В адресе класса С первые 24 бита используются для идентификации сети, и только 8 бит остаются для идентификатора интерфейса. Адреса класса D зарезервированы для так называемых групповых адресов. Мы обсудим адреса класса D в разделе «Групповая маршрутизация».
Показанные на рисунке четыре класса адресов более не являются частью архитектуры IP-адресации. Требование, чтобы сетевая часть IP-адреса занимала ровно один, два или три байта, оказалось серьезным препятствием на пути быстро растущего числа организаций с сетями небольшого и среднего размера. Сеть класса С (/ 24) может содержать не более 28 – 2 = 254 хостов (два из 28 = 256 адресов зарезервированы для специального использования), чего слишком мало для большинства организаций. Однако сеть класса В (1/16), поддерживающая до 65 534 хостов, слишком велика для небольших компаний. В классической схеме адресации организация со, скажем, 2000 хостами, как правило, приобретала сетевой адрес класса В (/16). В результате адресное пространство класса В использовалось неэффективно, а количество свободных адресов сетей быстро сокращалось. Так, из 65 534 адресов организация с 2000 хостами задействовала лишь 2000, в результате более 63 000 адресов оставались бесполезными, так как не могли использоваться другими организациями.