2.1 Поля заголовка ip-пакета

Единица информации протокола IP (Protocol Data Unit - PDU) называется IP-пакетом.

Заголовок IP-пакета содержит несколько полей (Рис.1). В этом разделе мы подробно рассмотрим два поля:

Рис.1 Заголовок IP-пакета

■ Source Address (Адрес источника). Определяет IP-адрес узла-отправителя.

■ Destination Address (Адрес назначения). Определяет IP-адрес узла-получателя.

В любом IP-адресе одна часть 32-битного номера представляет сеть, а другая - хост. В то время как сетевые адреса нескольких компьютеров могут совпадать, комбинация сетевого адреса с адресом хоста уникально идентифицирует любое устройство, подключенное к сети.

Ниже показан двоичный IP-адрес

Для удобства 32-битные IP-адреса разбиваются на 4 группы цифр, именуемые октетами (1 октет равен 8 битам). Каждый октет затем представляется в виде десятичного числа от 0 до 255, которые разделяются точкой. Эта схема известна как «десятичное представление с разделительными точками» или «точечно-десятичное представление». Показанный на Рис.2 IP-адрес может быть записан как 172.16.128.17.

Рис.2 Структура IP-адреса

2.2 Классы ip-адресов

Итак, IP адрес это - код, состоящий из старшей и младшей части. Старшая часть называется номер сети, младшая часть называется номер хоста. В этом, простом на первый взгляд, делении и заключается смысл использования числовых составных адресов, в том числе и IP адреса. Следовательно, необходимо ввести систему, согласно которой IP адрес можно будет разделять на адрес сети и адрес хоста. В первом RFC описывающем протокол IP (RFC 760) была предложена система деления, позднее названная «Доклассовым методом». Суть этого метода заключалась в выделении первого байта IP адреса под адрес сети и остальных трех – под адрес хоста.

Предложенный метод деления IP адреса вполне подходил для экспериментальных IP сетей на этапе тестирования, и даже немного после – при реальной работе. Но, доклассовый метод деления имел явный недостаток: огромное количество хостов в сети при сравнительно мизерном количестве самих сетей. Т.е. приведенный метод мог применяться только в очень больших сетях, количество самих сетей в этом случае составило бы всего 256 «на весь мир».

Спустя некоторое время был предложен еще один метод деления сетей, отличительной чертой которого была система разделения сетей в зависимости от необходимого количество хостов. Сети с одинаковым признаком относились к единой группе – Классу. Отсюда и название –«Классовый метод деления». Результатом реализации этого метода стали классы IP адресов.

Что собой представляет техника деления на классы? В рамках классового подхода адрес снова состоит из двух частей – номера сети и номера узла. Но граница между адресом сети и узла пролегает в разных частях адреса в зависимости от нескольких первых бит адреса. Это позволяет поделить адресное пространство на неравные части (по RFC760 все сети были одной величины): существует некоторое небольшое количество очень больших сетей, среднее количество среднего размера сетей и множества маленьких сетей.

Рассмотрим классы IP-адресов и структуру IP-адресов в рамках этих классов.

Назначение IP-адресов в соответствии с классами называется классовой (classful) адресацией.

Определение классов было дано на ранних этапах развития сети Интернет организацией IANA (Internet Assigned Numbers Authority).

Каждый IP-адрес делится на идентификатор сети и хоста. Кроме того, бит или последовательность битов в начале каждого адреса определяет класс данного адреса. На Рис.3 показаны три из пяти классов IP-адресов с побитовой записью первого октета.

Рис.3 Классы IP-адресов

Класс A

В адресах класса A для обозначения сетевого адреса используется только первый октет (8 бит) 32-битного числа. Остальные три октета 32-битного числа используются для адресации хостов. В адресах класса A первый бит всегда имеет значение «0». Поскольку первый бит всегда имеет значение 0, наименьший номер может быть представлен, как 00000000 (десятичный 0), а высший - как 01111111 (десятичное число 127). Однако эти два числа, 0 и 127, зарезервированы и не могут использоваться в качестве сетевых адресов. Любой адрес, который начинается со значения от 1 до 126 в первом октете 32-битного номера, является адресом класса А.

Класс B

В адресах класса B для задания сетевого адреса используется два из четырех октетов (16 бит). Остальные два октета определяют адреса хостов. Первые 2 бита первого октета в адресах класса B всегда равны двоичному числу 10 (1 и 0). Двоичное число 10 в начале первого октета гарантирует, что пространство класса B не накладывается на верхние уровни пространства класса А. Остальные 6 битов первого октета могут быть заполнены значениями 1 или 0. Следовательно, наименьший номер, который может представлять адрес класса В, равен 10000000 (десятичное число 128), а наибольший — 10111111 (десятичное число 191). Любой адрес, который начинается со значения в диапазоне от 128 до 191 в первом октете, является адресом класса В.

Класс C

В адресах класса C первые три октета (24 бита) IP-адреса определяют сетевую часть, а оставшийся октет резервируется для хостов. Адреса класса C начинаются с двоичного числа 110. Следовательно, наименьший номер, который может представлять адрес класса C, равен 11000000 (десятичное число 192), а наибольший - 11011111 (десятичное число 223). Если адрес содержит в первом октете значение в пределах 192 до 223, он относится к классу С.

На Рис.4 представлен диапазон значений первого октета IP-адресов (в десятичном и двоичном представлении) для классов IP-адресов A-С, а также число доступных хостовых IP-адресов для одной сети для каждого класса.

Рис.4 Диапазон значений первого октета IP-адресов

Адреса классов A, B, C применяются для присвоения узлам, являются уникальными идентификаторами узлов в составной сети и каждый такой адрес, естественно, не может быть присвоен более чем одному узлу составной сети.

Адреса класса A используют половину полного доступного адресного пространства IP.

Адреса класса В используют четверть полного доступного адресного пространства IP.

Адреса класса С использую восьмую часть полного доступного адресного пространства IP.

Не используемой осталась еще восьмая часть адресов вида: 111xxxxx.Y.Z.W.

Делим эту часть адресного пространства еще пополам. Получаем два диапазона адресов: 1

1110xxxx.Y.Z.W и 1111xxxx.Y.Z.W.

Часть адресного пространства 1110xxxx.Y.Z.W называют адресами класса D.

Адреса этого класса не могут быть уникальными идентификаторами узлов, не содержат в себе номера сети и номера узла и выполняют в IP с специальную функцию – используются для групповой адресации.

Это значит: узел сети помимо того, что имеет один IP адрес из классов А, В или С (являющийся его уникальным идентификатором в составной сети) может иметь один или множество адресов класса D. При этом, в отличие от адресов классов A, B, C адреса класса D могут быть одинаковы для множества узлов. Адрес класса D является адресом именно ГРУППЫ узлов, членами группы являются все те узлы, который имеют одинаковый адрес класса D. Пакет, посланный с адресом получателя класса D, должен быть доставлен всем без исключения узлам, являющимся членами той группы, на адрес которой послан пакет. В точечно-десятичной записи номера узлов сети класса D принадлежат диапазону:

224.x.y.z – 239.x.y.z.

Адреса класса D используют шестнадцатую часть полного доступного адресного пространства IP.

Не используемой осталась еще шестнадцатая часть адресов вида: 1111xxxx.Y.Z.W.

Часть адресного пространства 1111xxxx.Y.Z.W называют адресами класса Е.

Адреса этого класса не могут быть уникальными идентификаторами узлов, не содержат в себе номера сети и номера узла, а являются зарезервированными для дальнейшего использования и сегодня в IP не используются. В точечно-десятичной записи номера узлов сети класса E принадлежат диапазону:

240.x.y.z – 255.x.y.z.

Адреса класса E использую шестнадцатую часть полного доступного адресного пространства IP.

Таким образом. техника классов, в отличии от доклассовой (RFC760) является гораздо более гибкой: она позволяет разделить адресное пространство на неравные сети:

• 128 сетей по 16 млн. узлов

• 16 тыс. сетей по 64 тыс. узлов

• 2 млн. сетей по 256 узлов

• Дополнительная возможность организовать групповую доставку пакетов, 256 млн. групп

Классовая техника назначения адресов является гораздо более масштабируемой, нежели предложенная в RFC760. Впрочем, классовая техника также не достаточно масштабируема и имеет свои недостатки.

Но в 1981 году, когда был создан RFC791 проблем, связанных с классовой техникой еще не существовало, они появились лишь с ростом сети Интернет.