ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.
Тема: Основы ip – адресации. Классы ip – адресов.
Цель: Познакомиться с конструкцией, классами IP – адресов.
Задание:
-
Изучить теоретические основы ip – адресации.
-
Выполнить практические задания.
-
Оформить отчет по лабораторной работе №1.
Основы IР-адресации
IP- адрес - это параметр, который уникально определяет (идентифицирует) отдельный сетевой интерфейс (компьютер или другое устройство) в сетях TCP/IP. Например IP – адрес ftp-сервера фирмы Microsoft ( то есть сервера, с которого можно получить файлы по сети ) 189.105.232.1. Существуют специальные правила, которые определяют адрес, присваиваемый компьютеру.
Люди предпочитают символические имена: к примеру www.course.com. Мы полагаем, что легче запомнить строку, чем числовой адрес вроде 172.16.1.10. Однако компьютеры думают по-другому. Они имеют дело с сетевыми адресами в форме битовых комбинаций, которые преобразуются в десятичные числа.
Числовая (логическая) схема адресации представляет собой набор из четырех чисел, разделенных точками, например - 199.95.72.8. Каждое из этих чисел должно быть меньше 256 в десятичной системе, чтобы его можно было представить в виде восьми двоичных разрядов, или битов. Таким образом, каждое число должно находиться в диапазоне от 0 до 255; эти пограничные числа являются низшим и высшим значениями, которые можно представить в 8-битной строке. Такие 8-битные числа привыкли называть байтами, однако сообщество ТСР/IР предпочитает именовать их октетами. Важно усвоить, что числовые IР-адреса - это логические сетевые адреса. Каждый числовой IР-адрес действует на Сетевом уровне сетевой эталонной модели ISO/OSI и задача его состоит в присвоении уникального набора чисел каждому без исключения сетевому интерфейсу данной сети (и в масштабах Internet для всех машин, видимых в этой сети).
Таким образом, то что мы в десятичной системе счисления выражаем в виде, 199.95.72.8. компьютер "понимает" как 1100011101011110100100000001000.
Числовые значения в точечных десятичных представлениях числовых IР-адресов обычно являются десятичными, однако иногда могут быть представлены в шестнадцатеричной (с основанием 16) или двоичной (с основанием 2) системах счисления. При работе с точечными десятичными IР-адресами необходимо точно установить вид системы счисления. Двоичный вид опознать просто, поскольку в данном случае каждый элемент в строке представлен восемью двоичными разрядами (включая, для согласованности, нулевые старшие разряды). Тем не менее, возможно спутать десятичное и шестнадцатеричное представления. Поэтому, прежде чем выполнять какие бы то ни было вычисления, обязательно определитесь с системой счисления.
Дублирование числовых IР-адресов запрещается, т.к. это привело бы к путанице. В соответствии с соглашением, из сети выкидываются все интерфейсы, совместно использующие один и тот же адрес. Таким образом, если вам когда-нибудь случится настроить для машины IР-адрес, а после этого она не сможет получить доступ в сеть, вы сможете разумно предположить, что произошло дублирование IР-адресов. А если выяснится, что примерно в то же время недоступной стала другая машина, и кто-нибудь другой жалуется на похожие проблемы, можете быть уверены — дело именно в дублировании.
Классы IР-адресов
Вы уже знаете, что IР-адреса принимают форму п. п. п. п. Изначально эти адреса к тому же подразделялись на пять классов, от А до Е. Разделим октеты первых трех классов, чтобы уяснить их поведение.
-
Класс А - п.. ь. ь. ь.
-
Класс В - п. п. ь. ь.
-
Класс С - п. п. п. ь.
В данной системе обозначений п означает часть сетевого адреса, предназначенную для идентификации сети по числу, а ь — часть адреса для идентификации хоста (компьютер или другое устройство в сети) по числу. Если часть, относящаяся к сети или хосту, состоит более чем из одного октета, то для определения числового адреса биты просто объединяются (здесь есть некоторые ограничения, о которых мы вкратце упомянем). К примеру, 10.12.120.2 — это действительный адрес класса А. Сетевая часть этого адреса — 10, тогда как хостовая часть — 12.120.2, и она состоит из трех октетов. При поиске свидетельств близости IР-адресов учитывайте, что "соседство" — это явление, присущее сетям и связанное с близостью в пределах сетевой части IР- адреса, а не хостовой части сетевого адреса.
Адреса классов D и Е предназначены для специальных случаев.
Адреса класса А
Выраженные в двоичной системе (только единицы и нули), адреса класса А| всегда принимают следующую форму: оььььььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь. В качестве первой цифры всегда выступает 0, а все остальные цифры (обозначенные символами ь) могут быть либо нулями, либо единицами. Обратите внимание, что эта схема сокращает общее количество возможных сетей, фиксируя самый старший разряд. Таким образом, хотя 8-битное число может выражать десятеричное 255, требование о присутствии на первой позиции нуля ограничивает количество сетей, к которым можно обращаться как к сетям класса А, до 128 (это диапазон от 00000000 до 01111111, где 0 считается числом, а максимальное разрешенное значение равняется 127).
В любой сети IР-адреса, состоящие только из нулей или только из единиц, резервируются для специальных целей. Поэтому из 128 возможных в данном случае сетевых адресов употребляются только адреса в диапазоне от 00000001 до 01111110 (или, в десятичном выражении, от 1 до 126). Более того, адрес сети 10 (00001010) зарезервирован для применения в частных сетях (это условие оговаривается в документе RFC 1918). К тому же адрес 127. п. п. п. резервируется для выполнения возвратного тестирования. Таким образом, в общедоступной сети Internet максимальное количество адресуемых сетей класса А уменьшается на 2. Поскольку три оставшихся октета класса А предназначены для хостов, получается, что в пределах каждой сети класса А доступный диапазон адресов соответствует 3 х 8, т. е. 24 битам. Число адресов можно подсчитать, возведя 2 в степень, равную количеству бит в адресе.
Адреса класса В
Адреса класса В всегда принимают следующую форму: 10ьььььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь. Первые две цифры —10, а остальные (обозначенные символами ь) могут быть либо нулями, либо единицами. Заметьте, что эта схема сокращает общее количество возможных сетей, фиксируя два самых старших разряда. Формат адресов класса В таков, что первые два октета определяют номер сети, а дальнейшие — номер хоста; поэтому в сетевой части на адресное пространство выделяется 14 бит.
Адреса класса С
Адреса класса С всегда принимают следующую форму: 110ььььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь.
Первые три цифры — 110, а остальные (обозначенные символами ь) могут быть либо нулями, либо единицами. Обратите внимание, что эта схема сокращает общее количество возможных сетей, фиксируя три самых старших разряда. Формат адресов класса С таков, что первые три октета определяют номер сети, а последний — номер хоста.
Адреса классов D и Е
Классы D и Е начинаются там, где кончается класс С.
Адреса класса D всегда принимают следующую 1110ьььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь .
Форма адресов класса Е такова:11110ььь. ьььььььь. ьььььььь. ьььььььь.
Класс D предназначается для групповых адресов, которые обеспечивают пользователям возможность "совместного использования" одного IР-адреса (что является прямым нарушением правил для классов А, В и С) и получения по сети одного и того же широковещательного сообщения за время одной передачи. Сохранение пропускной способности объясняет стоимость групповых адресов для передачи потоковых данных, таких как видео- или телеконференций, а также информации, представляющей интерес для множества пользователей, например — обновлений таблиц маршрутизации. В диапазон адресов класса D входят значения от 224.0.0.0 до 329.255.255.255
Адреса класса Е предусмотрены исключительно для экспериментального применения. Их диапазон — от 240.0.0.0 до 247.255.255.255. Если вы не работаете в среде разработки и не проводите исследования, то вряд ли когда- либо столкнетесь с такими адресами.
Практическое задание1.
-
Определить к какому классу относятся следующие адреса –
-
Заполнить таблицу данных для адресов классов А, В, С.
Данные об адресах класса …
Максимальное количество сетей |
|
|
Максимальное количество употребляемых сетей |
|
|
Количество хостов в сети |
|
|
Частный IP- адрес |
|
|
Диапазон адресов |
|
|
-
Добавить описание широковещательных адресов, МАС-адреса
-
Составить несколько задач
-
Составить вопросы для опроса студентов.
-
Составить презентацию (меню- теоретическая часть, практическая, тест)
ОТВЕТЫ
Класс А
Поскольку три оставшихся октета класса А предназначены для хостов, получается, что в пределах каждой сети класса А доступный диапазон адресов соответствует 3 х 8, т. е. 24 битам. Число адресов можно подсчитать, возведя 2 в степень, равную количеству бит в адресе (в данном случае 224 = 16 777 216), а затем вычтя из получившегося числа 2. Последнее действие объясняется тем, что сочетания всех нулей и всех единиц зарезервированы для специальных сетевых адресов, и в обычных ситуациях не используются для ведущих адресов. В результате получаем 16 777 214.
Данные об адресах класса А
Максимальное количество сетей |
27-2 |
126 |
Максимальное количество употребляемых сетей |
27-4 |
124 |
Количество хостов в сети |
224-2 |
16777214 |
Частный IP- адрес |
10.0.0.0 |
1 |
Диапазон адресов |
1.0.0.0 |
126.0.0.0 |
Класс В
Таким образом, максимальное количество используемых сетевых адресов равняется 214 - 2 (два нужно вычитать всегда, поскольку адреса, состоящие из одних единиц или одних нулей, резервируются), в результате получаем 16 382. Более того, в документе RFC 1918 оговаривается, что 16 адресов класса В, от 172.16.0.0 до 172.31.255.255, резервируются для частного применения. Получается, что общее количество общедоступных 1Р-адресов класса В равняется 16 382 - 16, или 16 366.
Два оставшихся октета адресов класса В выделяются под хосты; это означает ,что адресное пространство для хостов в пределах каждой сети Класса В составляет 2х8, или 16 бит. Число адресов можно подсчитать, возведя 2 в степень, равную количеству бит в адресе (в данном случае 216 = 65 536), а затем вычтя из получившегося числа 2. Последнее действие объясняется тем, что сочетания всех нулей и всех единиц в сетевых адресах зарезервированы, и в нормальных ситуациях не используются в качестве ведущих адресов. В результате получаем 65 534.
Данные об адресах класса В
Максимальное количество сетей |
214-2 |
16382 |
Максимальное количество употребляемых сетей |
214-18 |
16366 |
Количество хостов в сети |
216-2 |
65534 |
Частный IP- адрес |
От 172.16.0.0 до 172.31.255.255 |
16 |
Диапазон адресов |
128.0.0.0 |
191.255.0.0 |
Класс С
В сетевой части на адресное пространство выделяется 21 бит. Таким образом, максимальное количество используемых сетевых адресов равняется 221 - 2 (два нужно вычитать всегда, поскольку адреса, состоящие из одних единиц или одних нулей, резервируются), т. е. 2 097 150. В документе RFC 1918 определяется, что 256 адресов класса С, от 192.168.0.0 до 192.168.255.255, резервируются для частного применения. Получается, что общее количество общедоступных 1Р- адресов класса С равняется 2 097 150 - 256, или 2 096 894.
Заключительный октет адресов класса С выделяется под хосты; по этой причине адресное пространство для хостов в пределах каждого сетевого адреса класса C составляет 8 бит. Число адресов можно подсчитать, возведя 2 в степень, равную количеству бит в адресе (в данном случае 28 = 256), а затем вычтя из получившегося числа 2. Последнее действие объясняется тем, что сочетания всех нулей и всех единиц зарезервированы для сетевых адресов и в нормальных ситуациях не используются в качестве ведущих адресов.
В результате получаем 254.
Данные об адресах класса C
Максимальное количество сетей |
221-2 |
2097150 |
Максимальное количество употребляемых сетей |
221-2-256 |
2096894 |
Количество хостов в сети |
28-2 |
254 |
Частный IP- адрес |
От 192.168.0.0 до 192.168.255.255 |
256 |
Диапазон адресов |
192.0.1.0 |
223.255.255.255 |
Сетевые,
широковещательные, у
•групповые и
другие специальные 1Р-адреса адреса н
ЦВ обычных
ситуациях, когда 1Р-пакет перемещается
от отправителя к полу-
|чателю, сетевая
часть адреса направляет трафик из <сети
отправителя в сеть
Дполучателя.
Хостовая часть адреса задействуется
только в том случае, если
•|отправитель и
получатель находятся в одной физической
сети или подсети. ;
ЦХотя во время
большинства передач от машины к машине
фреймы могут
ЦПпереходить из
сети в сеть, почти все такие передачи
совершаются с целью
Цпереместить
пакет как можно ближе к сети назначения.
В локальных сетях,
Цхотя мимо могут
проноситься любые виды трафика, отдельные
хосты обыч- '
||но считывают
только входящий трафик, который либо
адресован им, либо
Ц||обязателен для
прочтения по другим причинам (например,
когда широко-
|||вещательное
сообщение адресовано службе, работающей
на данном хосте).
|рРассматривая
способы вычисления числа доступных
адресов в диапазоне
Щчисловых значений
1Р, мы неустанно повторяли, что из общего
числа воз-
ДЦможных адресов,
рассчитываемого исходя из количества
бит в адресе, необ-
Щходимо вычесть
2. Дело в том, что любой 1Р-адрес, содержащий
в хостовой
Щчасти только
нули (например, 10.0.0.0 для частного
1Р-адреса класса А), обо-
Щзначает адрес
самой сети. Нужно отдавать себе отчет
в том, что сетевой ад-
IIIрее не в состоянии
идентифицировать отдельный хост в
сети, потому что он
Цидентифицирует
сеть в целом.
ЩВспомните, что
в каждом диапазоне 1Р-адресов два адреса
резервируются. '
ЩПомимо сетевого,
"другой адрес", который нельзя
применять для идентифи-
Щкации отдельного
хоста сети, — тот, что содержит в хостовой
части только
|единицы, например
10.255.255.255 (в двоичном представлении—
!00001010.11111111.11111111.11111111;
очевидно, что три последних октета,
относящихся к
хостовой части, состоят исключительно
из единиц) для сети
|класса А 10.0.0.0.
^Специальный тип
адреса, называемый широковещательным
адресом \-
I(Ьгоааса81 аас1ге88),
представляет сетевой адрес, который
должны считывать
|все хосты сети.
В современных сетях широковещательные
адреса все еще
|применимы, однако
они возникли в то время, когда сети были
малы и огра-
|ничены, и такие
"подручные" сообщения могли
предложить удобный способ
|запроса служб,
когда определенный сервер нельзя было
явно идентифици-
|ровать. В некоторых
ситуациях — например, когда ОНСР-клиент
отсылает
|сообщение ОНСР
Ойег (подробнее об этих сообщениях
можно узнать из
|главы 8) —
широковещание имеет место в современных
сетях ТСР/1Р; тем '
Перемещаясь по промежуточным хостам между исходным отправителем и
конечным получателем, данные переходят между парами машин, причем
каждая пара находится в одной физической сети. Очевидно, что большинст- ;
во таких машин должны быть подсоединены к множеству физических сетей,
чтобы данные, поступающие в данную машину через один интерфейс, мог- ;
ли покидать ее через другой, таким образом перемещаясь из одной физиче-
ской сети в другую. По существу, это означает ряд передач от интерфейса к ^
интерфейсу, в ходе которых данные переходят от МАС-адреса к МАС-
адресу на Канальном уровне.
На Сетевом уровне адрес изначального отправителя представлен в поле ис-
ходного 1Р-адреса в заголовке 1Р-пакета, а адрес конечного получателя — в
поле 1Р-адреса назначения в том же заголовке 1Р-пакета. Несмотря на то,
что МАС-адреса постоянно изменяются, по мере того как фрейм перемеща-
ется от интерфейса к интерфейсу, информация об исходном и конечном 1Р-
адресах сохраняется. На самом деле, именно значение 1Р-адреса назначения
определяет иногда длинную последовательность промежуточных передач,
или транзитов (пора), которые имеют место при передаче данных по сети от
отправителя к получателю.
11
|^^1| ^-адресация и
связанные с ней темы -те^^^^И
11