Лабораторна робота №9

Адресація пристроїв та маршрутизація в комп’ютерних мережах

1 Мета роботи:

Вивчити основні принципи адресації пристроїв в комп’ютерних мережах на різних рівнях моделі OSI та маршрутизації в корпоративних мережах, отримати навики по проектуванню адресного простору та розробці системи статичної маршрутизації в

комп’ютерних мережах.

2 Завдання:

- Вивчити основні принципи адресації пристроїв в комп’ютерних мережах на канальному рівні моделі OSI;

- Вивчити основні принципи адресації пристроїв в комп’ютерних мережах на мережевому рівні моделі OSI;

- Вивчити основні принципи адресації пристроїв в комп’ютерних мережах на транспортному рівні моделі OSI;

- Вивчити основні принципи адресації пристроїв в комп’ютерних мережах за допомогою символьних імен;

- Навчитись проектувати адресний простір комп’ютерних мереж;

- Навчитись розробляти систему статичної маршрутизації в комп’ютерних мережах;

3 Література:

В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2006. – 958 с.: ил.

Компьютерные сети. 4-е изд. / Э. Таненбаум. – СПб.: Питер, 2003. – 992 с.: ил.

Современные компьютерные сети. 2-е изд. / В. Столлингс. – СПб.:Питер, 2003. – 783 с.: ил.

4 Теоретична частина:

4.1 Типи адрес в мережах tcp/ip

Адреса канального рівня

Локальний адресу сайту, який визначається технологією, за допомогою якої побудована окрема мережа, у яку входить даний вузол. Для вузлів, що входять у локальні мережі - це МАС-адреса мережевого адаптера або порту маршрутизатора, наприклад, 11-А0-17-3D-BC-01. Ці адреси призначаються виробниками обладнання і є унікальними адресами, тому що управляються централізовано. Для всіх існуючих технологій локальних мереж Мас-Адреса має формат 6 байтів: старші 3 байти - ідентифікатор фірми виробника, а молодші 3 байти призначаються унікальним чином самим виробником. Для вузлів, що входять у глобальні мережі, такі як Х.25 або frame relay, локальна адреса призначається адміністратором глобальної мережі.

Адреса мережевого рівня

IP-адреса, що складається з 4 байт, наприклад, 109.26.17.100. Він призначається адміністратором під час конфігурування комп'ютерів і маршрутизаторів. IP-адреса складається з двох частин: номера мережі й номери вузла. Номер мережі може бути обраний адміністратором довільно, або призначений за рекомендацією спеціального підрозділу Internet (Network Information Center, NIC), якщо мережа повинна працювати як складова частина Internet. Зазвичай провайдери послуг Internet одержують діапазони адрес у підрозділів NIC, а потім розподіляють їх між своїми абонентами.

Номер вузла в протоколі IP призначається незалежно від локальної адреси вузла. Розподіл IP-адреси на поле номера мережі і номери вузла - гнучке, і границя між цими полями може встановлюватися досить довільно. Вузол може входити в кілька IP-мереж. У цьому випадку вузол повинен мати кілька IP-адрес, по числу мережевих зв'язків. Таким чином IP-адреса характеризує не окремий комп'ютер або маршрутизатор, а одне мережеве з'єднання.

Адресація транспортного рівня

У мережах TCP / IP на транспортному рівні прийнято говорити про порти протоколів TCP і UDP. Однак, порти тут виконують ті ж функції, що й адреси. Ці адреси потрібні для ідентифікації додатків користувача

Адреса прикладного рівня

Символьний ідентифікатор-ім'я, наприклад, SERV1.IBM.COM. Ця адреса призначається адміністратором і складається з декількох частин, наприклад, імені машини, імені організації, імені домену. Така адреса, званий також DNS-ім'ям або доменним ім'ям, використовується на прикладному рівні, наприклад, в протоколах FTP або telnet.

На рисунку показані області дії різних адрес на прикладі взаємодії двох хостів. Користувач знає тільки доменне ім'я одержувача, саме його він і вводить в додатках. На одному хості може працювати кілька додатків. Для того щоб знати, для якого додатка призначений пакет, використовуються адреси додатків (порти TCP). Для ідентифікації отримувача в глобальній мережі використовуються IP-адреси. Однак для пересилання пакета по локальній мережі до наступного мережевого пристрою (уздовж маршруту руху пакетів), необхідно знати його локальну (фізичну) адресу.

Адресація мережевого рівня

Основи протоколу IP

Дуже коротко розглянемо основи протоколу. Його опис дано в документі RFC 791. IP (Internet Protocol) є базовим протоколом всього стека TCP / IP - він відповідає за передачу інформації по мережі. Інформація передається блоками, які називаються дейтаграммами. IP є протоколом мережевого рівня, при цьому для кожного середовища передачі даних, наприклад Ethernet і ATM, визначений свій спосіб інкапсуляції IP-дейтаграм. Маршрутизатори пересилають інкапсульовані дейтаграми по різних мереж, утворюючи об'єднання IP-мереж, в межах якого кожна робоча станція може підтримувати зв'язок по протоколу IP з будь-якої іншої робочою станцією.

Послуги, пропоновані протоколом IP, зводяться до негарантованої доставки дейтаграм. Протокол IP не виключає втрат і дублювання дейтаграм, доставки дейтаграм з помилками, а також порушення порядку проходження дейтаграмм, заданого при їх відправленні.

Протокол IP виконує фрагментацію і складання дейтаграмм, якщо прийнятий розмір кадрів в робочій мережі (або ділянці розподіленої мережі) відрізняється від розміру вихідних дейтаграм. У протоколі IP відсутні механізми підвищення достовірності передачі даних, управління протоколом і синхронізації, які зазвичай надаються в протоколах більш високого рівня. Протокол IP отримує інформацію для передачі від протоколів, розташованих в порівнянні з ним на більш високому рівні. До цих протоколах, перш за все, відносяться протоколи TCP і UDP. Після отримання інформації протокол IP передає дейтаграми через розподілену мережу, використовуючи сервіси локальних мереж. Дейтаграмма складається з заголовка і поля даних, яке слід відразу за заголовком. Довжина поля даних визначається полем «Загальна довжина» в заголовку. На рисунку показаний формат заголовка IP-дейтаграми.

Рисунок - Формат заголовка дейтаграми протоколу IP

- Поле "Версія" (Version) вказує на версію використовуваного протоколу IP. В даний час поширена версія 4, але прийнята і версія 6.

- Поле "Довжина заголовка" (Header Lenght) визначає довжину заголовка в 32-розрядних словах. Мінімальний розмір заголовка - 5 слів (20 байт). Слід зазначити, що при збільшенні обсягу службової інформації ця довжина може бути збільшена за рахунок поля "Опції".

- Поле "Пріоритет і тип обслуговування" (Type of Service) визначає спосіб обслуговування дейтаграми. Протокол IP обробляє кожну дейтаграмму незалежно від її належності до того чи іншого пакету. При цьому використовуються чотири основних механізми: установка типу сервісу, встановлення часу життя, установка опцій і обчислення контрольної суми заголовка. Типом сервісу характеризується набір послуг, які вимагаються від маршрутизаторів в розподіленої мережі. Ці параметри повинні використовуватися для управління вибором реальних робочих характеристик при передачі дейтаграм. У деяких випадках передача дейтаграми здійснюється з установкою пріоритету, який дає даній дейтаграмі деякі переваги при обробці в порівнянні з іншими.

- Поле "Час життя" (Time to live). При певних умовах IP-дейтаграми можуть потрапити в замкнуте логічний контур (петлю), утворений деякою групою маршрутизаторів. Іноді такі логічні контури існують протягом короткого проміжку часу, але іноді вони виявляються досить довговічними. Щоб позбавити мережу від дейтаграм, що циркулюють в логічних контурах занадто довго, протоколом IP встановлюється граничний термін перебування дейтаграми в мережі. Він задається в секундах і максимальне значення поля одно 255. Насправді пакет ніколи не досягне такої межі, оскільки кожен пристрій, що функціонує на рівні 3 і вище, уздовж маршруту проходження, повинно зменшувати значення TTL хоча б на одиницю, навіть якщо пакет знаходився в цьому пристрої менше однієї секунди. Після того як значення поля TTL досягне нуля, пакет відкидається. Таким чином пакет, який потрапив в маршрутний цикл, не буде циркулювати до нескінченності.

- Поле «Ідентифікатор» (Identification) використовується для розпізнавання дейтаграм, утворених в результаті фрагментації. Всі частини фрагментованою дейтаграми повинні мати однакове значення цього поля.

Ідентифікатори поля "Протокол"

- Поле «Загальна довжина» (Total Length) вказує загальну довжину дейтаграми (заголовок і поле даних). Максимальний розмір дейтаграми може становити 65 535 байт. У переважній більшості мереж такий розмір дейтаграм не використовується. За стандартом RFC 791 всі пристрої в мережі повинні бути готові приймати дейтаграми довжиною 576 байт. Ці обмеження необхідні для передачі дейтаграм у фізичних кадрах. Передача дейтаграми в кадрі називається інкапсуляцією. З точки зору нижчих рівнів дейтаграмма виглядає так само, як і будь-яке інше повідомлення в мережі.

Мережеве обладнання не працює з дейтаграммами, тому дейтаграмма є частиною області даних кадру.

Функції фрагментації і збірки також покладено на протокол IP. Фрагментація - це поділ великий дейтаграми на кілька окремих частин. У більшості локальних і глобальних мереж є обмеження на максимальний розмір одиниці переданої інформації. Цю величину називають максимальною одиницею передачі (MTU - Maximum Transfer Unit). Наприклад, в мережах Ethernet дана величина становить 1500 байт, а в мережах FDDI - 4096 байт.

Коли маршрутизатор переправляє дейтаграму з однієї мережі в іншу, може виявитися, що розмір дейтаграми виявиться неприпустимим в новій мережі. Специфікація IP передбачає наступне рішення цієї проблеми: маршрутизатор може розбити дейтаграмму на дрібні фрагменти, прийнятні для вихідний середовища, а в пункті призначення ці фрагменти будуть об'єднані в дейтаграму вихідного виду. Формовані маршрутизатором фрагменти ідентифікуються зміщенням відносно початку вихідної дейтаграми. Дейтаграмма ідентифікується по відправникові, пункту призначення, типу протоколу високого рівня і 16-розрядному полю «Ідентифікатор». Все це в сукупності повинно утворювати унікальну комбінацію.

Слід підкреслити зв'язок між полями «Час життя» і «Ідентифікатор». Дійсно, щоб уникнути змішування фрагментів двох різних дейтаграм відправник IP-даних зобов'язаний виключити ситуацію, коли в один пункт призначення за одним і тим же протоколом протягом життєвого циклу дейтаграми будуть відправлено дві дейтаграми з збігаються ідентифікаторами. У зв'язку з тим, що ідентифікатор 16-розрядний, а найбільший час життя дейтаграми обчислюється хвилинами (будемо вважати, що воно близько 2 хвилин), отримуємо швидкість передачі - 546 дейтаграм в секунду. При максимальному розмірі дейтаграми, що дорівнює 64 Кбайт, маємо результуючу швидкість близько 300 Мбіт / с.

Проблема ефективного використання бітів ідентифікатора виявилася практично вирішеною з появою методу MTU Discovery, що дозволяє визначити значення MTU на всьому шляху до пункту призначення.

Фрагментація і збірка виробляються автоматично і не вимагають від відправника спеціальних дій. Кожна фрагментована частина має той же формат, що й вихідна дейтаграма. Факт фрагментації підвищує ймовірність втрати вихідної дейтаграми, так як втрата навіть одного фрагмента призводить до втрати всієї дейтаграми. Збірка дейтаграми здійснюється на місці призначення. Такий метод дозволяє маршрутизувати фрагменти незалежно.

- Поле «Прапори» (Flags) використовується при фрагментації. Нульове значення першого біта дозволяє фрагментацію, а одиничне - забороняє. Одиничний другий біт вказує на останній фрагмент дейтаграми.

- Поле «Зсув фрагмента» служить для вказівки зміщення даних у фрагменті щодо початку вихідної дейтаграми. Щоб отримати зсув в байтах, треба помножити значення цього поля на 8. Перший фрагмент завжди має нульовий зсув. Поле задіюється при складанні фрагментів дейтаграми після передачі по мережах з різними MTU.

- Поле «Протокол» (Protocol) ідентифікує протокол верхнього рівня, якому належить дейтаграмма. При надходженні дейтаграми це поле вказує, якому додатком слід її передати.

- Поле "Контрольна сума" розраховується по всьому заголовку. Так як деякі поля заголовка міняють своє значення, наприклад "Час життя", при проходженні дейтаграми через маршрутизатори контрольна сума перевіряється і повторно розраховується при кожній модифікації заголовка. Визначення контрольної суми заголовка забезпечує безпомилковість передачі дейтаграми через мережу. Перед відправкою дейтаграми обчислюється контрольна сума, яка вноситься в її заголовок. При отриманні дейтаграми обчислюється її контрольна сума, яка порівнюється з відповідним значенням заголовку. При розбіжності дейтаграмма відкидається. Контрольна сума заголовка дейтаграми застосовується і в багатьох інших протоколах, таких як UDP, TCP, ICMP і OSPF.

- Поля "Адреса відправника" і "Адреса одержувача" (Source Address, Desti nation Address) мають однакову довжину і структуру. Поля містять 32-розрядні IP-адреси відправника та одержувача дейтаграми.

- Поле "Опції" (Options) не обов'язково і зазвичай використовується при налаштуванні мережі. У цьому полі може бути вказаний точний маршрут проходження дейтаграми в розподіленої мережі, дані про безпеку, різні часові позначки і т. д. Поле не має фіксованої довжини, тому для вирівнювання заголовка дейтаграми по 32-розрядної кордоні передбачено наступне поле - поле "Вирівнювання" (Padding). При вирівнюванні поле заповнюється нулями.

Адресація IPv4

Перш ніж використовувати в мережі (підключеної до Інтернету) протоколи стека TCP / IP, необхідно отримати один або декілька офіційних мережевих адрес. Всі адреси привласнює одна організація - Internet Network Information Centre (InterNIC), що забезпечує їх унікальність. До квітня 1993 призначенням IP-адрес займалася організація Network Information Center (NIC). В даний час ця організація виконує запити тільки для мереж Defense Data Network (DDN), інакше кажучи для військових цілей. Організація InterNIC призначає тільки мережеву частину адреси, або мережевий префікс, залишаючи відповідальність за визначення номерів хостів у цій мережі самої організації, запросила адресу.

Основи IP-адресації

У цьому розділі розглядаються основні компоненти IP-адресації, а саме: двійкова арифметика, застосування операції "І" і класи адрес. Це - абсолютно необхідні компоненти, які слід вивчити, щоб зрозуміти принципи організації підмереж, тому читач повинен постаратися придбати тверді знання цих основних понять перед переходом до вивчення організації підмереж.

Структура IP-адреси

При стандартизації протоколу IP у вересні 1981 року його специфікація вимагала, щоб кожен пристрій, підключений до мережі, мало унікальний 32-розрядний адресу. Ця адреса розбивається на дві частини. Перша частина адреси ідентифікує мережу, в якій розташовується пристрій. Друга частина однозначно ідентифікує сам пристрій. Така схема створює дворівневу адресну ієрархію.

Структура IP-адреси

Форми запису IP-адреси

Міжмережева схема адресації протоколу IP описана в документах RFC 990 і RFC 997. При розробці протоколів стека TCP / IP розглядався цілий ряд методів ідентифікації кінцевих пристроїв в мережі. Остаточним стало рішення про присвоєння адреси як мережі, так і пристроїв в цій мережі. Основними доводами на користь такого підходу були: можливість завдання номерів мереж і пристроїв у них в широкому діапазоні значень і можливість реалізації маршрутизації. При цьому адреси повинні призначатися упорядковано, для того щоб зробити маршрутизацію більш ефективною.

У мережі, побудованої на базі протоколу TCP / IP, кінцеві пристрої отримують унікальні адреси. Ці пристрої можуть бути персональними комп'ютерами, комунікаційними серверами, маршрутизаторами і т. д. Деякі пристрої, які мають декілька фізичних інтерфейсів, наприклад маршрутизатори, повинні мати унікальну адресу для кожного зі своїх інтерфейсів. Виходячи зі схеми адресації і можливості того, що деякі пристрої в мережі будуть володіти кількома адресами, напрошується висновок, що така схема адресації описує не сам пристрій в мережі, а певне з'єднання цього пристрою з мережею. Це призводить до ряду незручностей. Одним з них є необхідність заміни адреси пристрою при переміщенні його в іншу мережу. Основний же недолік в тому, що для роботи з пристроями, що мають кілька підключень у розподіленій мережі, необхідно знати всі його адреси, що ідентифікують ці підключення. Незнання хоча б однієї адреси може привести до того, що ці пристрої не отримають необхідну інформацію при відмові інших з'єднань.

Поле номера мережі в адресі називається мережевим префіксом. Це пов'язано з тим, що перший квадрант кожного IP-адреси ідентифікує номер мережі. Всі хости в певній мережі мають один і той же мережевий префікс, але при цьому номери хостів зобов'язані бути унікальні. Аналогічно, два будь-яких хоста, розташовані в різних мережах, повинні мати різні мережеві префікси, але при цьому допускаються однакові номери хостів.

Крім того, що для кожного з'єднання IP потрібно, щонайменше, одна унікальна IP-адреса. Зазвичай для встановлення зв'язку по протоколу IP потрібні ще два додаткові компоненти: маска підмережі та адресу шлюзу, застосовуваного за умовчанням.

Маска підмережі необхідна у всіх реалізаціях протоколу IP. Вона визначає, яка частина адреси відноситься до хосту, і яка - до мережі. Для цього використовується логічна операція "І" (AND). Операція "И" в двійковій арифметиці виконується дуже просто. Вона, по суті, являє собою множення значень в однакових позиціях. Наприклад, на рис. 4.6 показані IP-адреса і маска підмережі. Щоб визначити адресу мережі (ту частину IP-адреси, яка визначає, до якої мережі він належить), досить просто перемножити значення позицій двійкового подання IP-адреси і значення відповідних позицій двійкового подання маски підмережі. Результатом є двійкове число, яке потрібно знову перетворити в десяткове, щоб дізнатися адресу мережі. Після цього з'являється можливість застосувати маршрутизацію. Маршрутизацією називається дію по перенаправлення пакета з однієї логічної мережі (або підмережі) в іншу. А маршрутизатор - це просто пристрій, що виконує таку дію.

Основний принцип використання операції «І»

При виникненні необхідності передати інформацію з одного хоста на інший в хості відправника береться IP-адреса хоста одержувача і власну IP-адресу, після чого з обома адресами виконується операція "І". Якщо отриманий результат для обох адрес є однаковим, хост відправника приймає припущення, що він знаходиться в тій же логічної мережі, що й хост одержувача, і між ними можливо безпосередню взаємодію. А якщо результати виявляться різними, то передбачається, що хости знаходяться в різних логічних мережах (тобто розділені маршрутизатором) і тому повинні використовувати маршрутизатор, щоб зв'язатися один з одним.

Якщо хости перебувають в одній і тій же логічної мережі, в них повинні збігатися не тільки частини IP-адреси з позначенням мережі, а й маски підмережі. Якщо ці компоненти адреси не збігаються, операція "И" виконується неправильно і зв'язок порушується.

Класи IP-адрес і правила їх застосування

Для забезпечення гнучкості у привласненні адрес комп'ютерним мережам розробники визначили, що адресний простір протоколу IP має бути розділене на три основних різних класи - А, В і С. Кожен з цих основних класів фіксує межу між мережним префіксом і номером хоста в різних точках 32-розрядного адресного простору. На рисунку показані формати основних класів.

Рисунок - Формати класів IPадрес

Одна з основних переваг використання класів полягає в тому, що кожна адреса містить ключ, який ідентифікує точку, розташовану між мережним префіксом і номером хоста. Наприклад, якщо старші два біти адреси встановлені в 1 і 0, то лінія розділу пролягає між 15 і 16-м битами.

Рисунок - Розділення IP-адрес на класи

Недоліком цього методу є потреба зміни мережевої адреси, коли в мережах класу С число пристроїв стає більше 255. В цьому випадку виникає необхідність заміни адрес класу С на адреси класу В. Зміна мережних адрес може зажадати від адміністратора мережі великих зусиль і достатньо багато часу для проведення робіт з налагодження. З огляду на те що існує чітка межа між класами адрес, адміністратори мереж не можуть заздалегідь спланувати плавний перехід зміни адрес. Замість цього доводиться досить жорстко втручатися в роботу мережі: вводиться заборона на використання деяких мережевих адрес, проводиться одночасна зміна всіх адрес пристроїв в цій мережі. І тільки тоді мережа знову включається в роботу. Ще одним недоліком класифікації адрес є значне зменшення числа теоретично можливих індивідуальних адрес. У поточній версії протоколу IP (версія 4) загальне їх число може становити 2 32 (4294967296), так як протокол передбачає тільки 32 розряду для завдання адреси. Використання частини бітів у службових цілях зменшує доступну кількість індивідуальних адрес.

Адреси класу А підтримують понад 16 мільйонів хостів у кожної мережі (2 24 - 2 = 16777214). Очевидно, що такий клас може застосовуватися тільки для дуже великих мереж (як правило, мереж провайдерів Internet верхнього рівня). Кількість дійсних мереж класу А одно 126, і всі ці адреси давним-давно розподілені. Відкриті IP-адреси повинні бути зареєстровані в організації IANA (Internet Assigned Numbers Authority - Агентство по виділенню імен і унікальних параметрів протоколів Internet), яка контролює використання досяжних через Internet або відкритих IP-адрес.

В адресах класу А старший біт першого октету завжди має значення о. Це означає, що найменший номер мережі при використанні адреси такого класу дорівнює 00000000 (0), а найбільший дорівнює 01111111 (127). Але в цьому випадку необхідно враховувати деякі обмеження. По-перше, адреса мережі класу А, рівний 0, є зарезервованим. Він використовується для позначення так званої "даної мережі", або мережі до якої фактично підключений передавальний хост. По-друге, адреса мережі класу А, рівний 127, застосовується для створення петлі зворотного зв'язку. За допомогою такої петлі програмне забезпечення набору протоколів TCP / IP просто виконує самоперевірку. Передаючи пакети за адресою отримувача, позначеному як петля зворотного зв'язку, це програмне забезпечення фактично не передає пакети в мережу, а просто повертає їх по петлі самому собі для перевірки того, що стек TCP / IP не спотворює дані. (Відправлення пакетів луна-тестування за адресою петлі зворотного зв'язку є звичайним етапом пошуку несправностей.) Тому при передачі будь-якого пакета з адресою мережі, що складається з одних бітів 0, фактично відбувається його передача на локальні хости. А при відправці будь-якої інформації в мережу з номером 127 фактично застосовується петля зворотного зв'язку. У зв'язку з наявністю зарезервованої мережі 0 і петлі зворотного зв'язку практично застосовні адреси класу А зводяться до тих, які містять у першому октеті число від 1 до 126.

В адресах класу А використовується маска підмережі 255.0.0.0, відома також як восьмибітові маска підмережі, оскільки вона складається з восьми розташованих підряд одиниць, а потім з одних нулів (11111111.00000000.00000000.00000000). Це означає, що у звичайній мережі класу А перший октет адреси призначений для позначення адреси мережі, а останні три октету - адреси хоста, як показано на рис. Мережі класу А також позначаються записом / 8, так як адреси цього класу мають 8-розрядний мережевий префікс.

Так як адресний блок класу А здатний утримувати максимум 2 31 (2147483648) індивідуальних адрес, а в протоколі IP версії 4 під них відведено максимум 2 32 (4294967296) адрес, то адресний діапазон класу А займає 50% передбаченого адресного простору.

Адреси класу В підтримують 65 534 хостів в кожній мережі (2 16 - 2 = 65 534). Адреси цього класу призначені для менших (але все ще досить великих) мереж. Існує трохи більше 16 000 мереж класу В і всі вони вже зареєстровані.

Адреси класу В завжди починаються з двійкових цифр 10 (наприклад, 10101100.00010000.00000001.00000001 або 172.16.1.1). Це означає, що перший октет повинен перебувати в межах від 128 (10000000) до 191 (10111111). Таких мереж класу В, які не могли б використовуватися звичайним чином (подібних двом мереж класу А - 0 і 127), не існує.

Мережі класу В мають 16-бітову маску, яка застосовується за умовчанням (255.255.0.0). Це означає, що перші 16 бітів відповідають адресою мережі, а останні 16 бітів - адресою хоста. Мережі класу В також позначаються записом / 16.

Так як весь адресний блок класу В може містити максимум 2 30 (1073741824) індивідуальних адрес, то він займає 25% передбаченого адресного простору.

Мережі класу С можуть підтримувати лише 254 хоста в кожній мережі (2 8 - 2 = 254). Адреси цього класу призначені для невеликих мереж. Існує понад два мільйони мереж класу С, причому більшість з них вже зареєстровано.

Адреса мережі класу С повинен починатися з двійкових цифр 110 (наприклад, 11000000.10101000.00000001.00000001, або 192.168.1.1). Мереж класу С, які не могли б застосовуватися на практиці, також не існує.

Мережі класу С мають за замовчуванням 24-бітову маску. Це означає, що 24 біта використовуються для позначення частини мережі і 8 бітів - для позначення частини хоста. Мережі класу С також позначаються записом / 24.

Так як весь адресний блок класу С може містити максимум 2 29 (536870912) індивідуальних адрес, він окуповує 12,5% передбаченого адресного простору.

На додаток до цих трьох найбільш популярним класів адрес існують ще два класи. У класі D старші чотири біти встановлені в 1110. Цей клас використовується для підтримки групової передачі даних. У класі Е старші чотири біти встановлені в 1111, і цей клас є зарезервованим для експериментальних цілей.

Видно, що в кожній мережі відсутня частина IP-адрес (а саме два). Наприклад, IP-адреси класу С допускають застосування в кожній мережі тільки 254 хостів, тоді як їх повинно бути 256 (якщо керуватися формулою 2 n або 2 8). Це пов'язано з тим, що деякі IP-адреси зарезервовані для певних цілей і не можуть присвоюватися кінцевим пристроям в мережі .. У кожній мережі зарезервовано дві адреси хоста, а саме: найбільший адресу (що складається з одних одиниць) і найменший адресу (що складається з одних нулів). Адреса хоста, що складається з одних одиниць, позначає трансляцію, адреса, що складається з одних нулів, позначає "дану мережу". Два зазначених адреси не можуть використовуватися в якості адрес хостів. Це - ще одне обмеження TCP / IP.

Спеціальні адреси

Спочатку розглянемо адресу, що складається з одних нулів. Після застосування операції "І" до пари чисел, що складається з IP-адреси і маски підмережі, частина з позначенням хоста буде містити одні нулі. Наприклад, після застосування операції "І" до IP-адресою 200.156.1.1 до застосовуваної за замовчуванням маскою підмережі, рівної 255.255.255.0, буде отриманий адресу мережі 200.156.1.0. Отже, адреса 200.156.1.0 являє собою адресу мережі і не може використовуватися в якості адреси хоста.

Адреса, що складається з одних одиниць, зарезервований для широкомовної розсилки рівня 3. Наприклад, в IP-адресі 12.255.255.255 адресу хоста складається з одних одиниць (00001110.11111111.11111111.11111111). Він позначає всі хости в даній мережі, тобто служить для широкомовної розсилки.

Розрахунок кількості хостів в мережі

Таким чином, для розрахунку допустимої кількості хостів в мережі застосовується вираз 2 n - 2, а не просто 2 n. Наприклад, якщо відомо, що для позначення хоста застосовуються десять бітів, необхідно обчислити значення 2 10, а потім відняти 2 з отриманого результату (1024 - 2 = 1022).

Крім можливості спрямованої передачі інформації певного хосту існує широкомовна передача (broadcasting), при якій повідомлення отримують всі хости у зазначеній мережі. У протоколі IP існують два типи широкомовлення: спрямоване (directed) і обмежене (limited). Направлене широкомовлення дозволяє хосту віддаленої мережі передавати одну дейтаграму, яка буде доставлена всім хостам в адресованій мережі. Дейтаграмма з направленим широкомовним адресою може проходити через маршрутизатори в розподіленої мережі, при цьому початкова дейтаграмма буде доставлена всім хостам тільки в потрібній мережі, а не в проміжних мережах.

При направленому широкомовлення адресу одержувача містить коректний номер мережі і номер хоста, всі біти якого встановлені в одиниці. Наприклад, адреса 185.100.255.255 і буде розглядатися як адреса спрямованого широкомовлення для мережі 185.100. xxx. xxx класу В. Таким чином, спрямовані широкомовні адреси забезпечують потужний механізм, що дозволяє віддаленому пристрою посилати одну IP-дейтаграму, яка буде доставлена в режимі широкомовлення в зазначену мережу. Для отримання більш докладної інформації про направленому широкомовлення можна звернутися до документа RFC 1812.

Головним недоліком спрямованого широкомовлення є те, що потрібне знання номера цільової мережі, Друга форма широкомовлення, звана обмеженою, забезпечує трансляцію передачу для мережі відправника незалежно від зазначеного IP-адреси. Дейтаграмма з обмеженим широкомовним адресою ніколи не зможе пройти через маршрутизатори - останні не пропустять її далі себе в інші частини розподіленої мережі.

При обмеженому широкомовлення біти номера мережі і номера хоста складаються з одних одиниць. Таким чином, дейтаграмма з адресою одержувача 255.255.255.255 буде розглядатися як дейтаграмма з обмеженим широкомовлення.

Прості способи організації підмереж