Лекция 4. Протокол IP. Основы IP-адресации

1. Введение в протокол Интернета (Internet Protocol – IP)

2. Основы IP-адресации

3. Зарезервированные IP-адреса

4. Общедоступные и частные IP-адреса

5. Назначение и принцип работы протокола DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

6. Назначение системы доменных имен (DNS)

7. Использование стандартных инструментов для определения IР-адреса хоста

Литература:

1. Официальное руководство по подготовке к сертификационным экзаменам CCENT/CCNA ICND1, 2-е изд.: Пер. с анг. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2009. Глава 5. Основы IP-адресации и маршрутизации. Стр. 141-176.

IP-адресация охватывает различные аспекты, такие как

расчеты для определения IP-адреса,

классы IP-адресов,

общедоступные и частные IP-адреса.

Существует два типа IP-адресов: IP версии 4 (IPv4) и IP версии 6 (1Рv6). До настоящего времени наиболее распространенными были 32-битные адреса IPv4, однако 128-битные адреса IPv6 также используются и со временем, вероятно, станут основным типом IP-адресов. В данном курсе мы рассматриваем 32-битная адресация IPv4.

Как конечные системы получают исходную информацию об IP-адресах? Информация об IP-адресе может быть назначена вручную, но этот способ затрудняет масштабирование и является препятствием при развертывании и обслуживании сетей. Поэтому в настоящее время разработаны протоколы для автоматического назначения IP-адресов, выполняющие эту важнейшую функцию без вмешательства конечного пользователя. В этой лекции мы рассмотрим функционирование протоколов с помощью IP-адресов.

Задачи

По окончании этого занятия вы сможете описывать последовательность действий управления IP-адресами и их привязки к МАС адресам. Это значит, что вы сможете выполнять следующие задачи:

■ перечислять характеристики протокола IP;

■ описывать компоненты адреса IPv4;

■ описывать структуру адреса IPv4;

■ определять классы IP-адресов;

■ описывать зарезервированные IP-адреса;

■ сравнивать общедоступные и частные IP-адреса;

■ определять функцию DHCP для IP-адресации;

■ описывать роль DNS в IP-адресации;

■ использовать стандартные инструменты для определения IP-адреса хоста.

1. Введение в протокол Интернета (Internet Protocol – ip)

Протокол Интернета (Internet Protocol - IP), входящий в стек протоколов TCP/IP, определяет механизм передачи пакетов на основании адресов назначения и имеет определенные характеристики, связанные с выполнением этой функции. Рассмотрим некоторые ключевые функции протокола Интернета.

Передача информации в сети по протоколу IP реализуется с помощью пакетов. Пакет представляет собой автономный независимый объект, который содержит данные и сведения, достаточные для доставки (маршрутизации) пакета от источника к месту назначения, независимо от предшествующего обмена данными.

Протокол IP обладает следующими характеристиками:

■ Протокол IP действует на уровне 3 модели OSI (сетевой уровень) и уровне 3 (в пятиуровневой модели) стека протоколов TCP/IP (уровень Интернета);

■ IP является протоколом без установления соединения, в котором адресату посылается односторонняя дейтаграмма без предварительного уведомления целевого устройства; целевое устройство получает данные и не возвращает устройству отправителю сведения об их статусе (передача без обратной доставки подтверждения);

■ Протокол IP использует иерархическую адресацию, в которой старшую часть адреса - идентификатор сети можно рассмотреть как улицу, а младшую часть адреса - идентификатор хоста - дом или строение на этой улице;

■ Протокол IP обеспечивает услуги по принципу "наименьших затрат" (best-effort) и не гарантирует доставку пакетов; на пути к месту назначения возможна отправка в неверном направлении, дублирование или потеря пакета;

■ Протокол IP не предоставляет никаких специальных возможностей для восстановления поврежденных пакетов; эти услуги обеспечиваются протоколами более высокого уровня.

При передаче голосовых или видеоданных в режиме реального времени допускается незначительная потеря пакетов; в этом случае скорость передачи имеет большее значение, чем восстановление пакета, поскольку восстановление пакетов вызвало бы задержку процесса, происходящего в реальном времени.

Пример: доставка письма по почте

Аналогом IP-сервиса может служить доставка корреспонденции по почте. В этом примере мы рассмотрим отправителя, живущего в Киеве, родственница которого проживает в Луганске. Он посылает родственнице три отдельных письма. Каждое письмо вкладывается в отдельный конверт, на котором указывается адрес родственницы и обратный адрес.

Эти три письма опускаются в ящик для писем в местном почтовом отделении. Почтовая служба сделает все возможное для доставки этих трех писем адресату в Луганске. Однако она не гарантирует, что все три письма прибудут по назначению. Почта не гарантирует также, что все письма будут доставлены одним и тем же оператором или по одному маршруту. И, наконец, почта не гарантирует, что все письма будут доставлены в том порядке, в котором были отправлены.

2. Основы ip-адресации

Для упрощения маршрутизации пакетов в сети, стек протоколов ТСР/ІР использует логический адрес, именуемый IP-адресом. Рассмотрим составляющие 32-битного адреса IPv4.

Адреса IPv4 представляют собой 32-битные числа, описывающие местоположение сетевых устройств.

IP-адрес является иерархическим и состоит из следующих двух частей:

■ Сетевой части (идентификатор сети) описывает сеть, компонентом которой является этот IP-адрес. Маршрутизатор хранит информацию о маршрутах к каждой сети.

■ Хостовой части (идентификатор хоста) определяет конечную точку. Конечными точками служат серверы, компьютеры и другие устройства, подключенные к сети.