IP-адрес

Адрес Ethernet

Система адресации в Internet

Сеть сетей — Internet — базируется на принципах пакетной коммутации и реализует многоуровневую совокупность протоко­лов, подобную рассмотренной выше модели OSI. Прежде чем перейти к описанию этих протоколов, отметим, что на каждом из уровней используются определенные системы адресации, по­зволяющие осуществлять передачу сообщений и адресацию ин­формационных ресурсов.

Основными типами адресов являются следующие:

• адрес Ethernet (локальный или аппаратный адрес);

• IP-адрес (основной адрес в Internet);

• доменные адреса;

Internet поддерживает разные физические среды, из которых наиболее распространенным аппаратным средством реализа­ции локальных сетей (нижний уровень многоуровневых сетей) является технология Ethernet. В локальной сети обмен осуществляется кадрами Ethernet, ка­ждый из которых содержит адрес назначения, адрес источника, поле типа и данные. Каждый сетевой адаптер (интерфейс, карта Ethernet — физическое устройство, подключающее компьютер к сети) имеет свой сетевой адрес, размер которого — 6 байт.

Существенно то, что такой адрес является глобально уникаль­ным, — фирмам-производителям выделены списки адресов, в рамках которых они обязаны выпускать сетевые карты. Адрес записывается в виде шести групп шестнадцатеричных цифр по две в каждой (шестнадцатеричная запись байта). Первые три байта называются префиксом (что определяет 2²⁴ раз­личных комбинаций или почти 17 млн. адресов), и именно они за­креплены за производителем.

Адаптер «слушает» сеть, принимает адресованные ему кадры и широковещательные кадры с адресом FF:FF:FF:FF:FF:FF и отправляет кадры в сеть, причем в каждый момент времени в сегменте узла сети находится только один кадр.

Собственно Ethernet-адрес соответствует не компьютеру, а его сетевому интерфейсу. Таким образом, если компьютер имеет несколько интерфейсов, то это означает, что каждому интерфей­су будет назначен свой Ethernet-адрес. Каждой карте Ethernet со­ответствуют Ethernet-адрес и IP-адрес, которые уникальны в рамках Internet.

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например, 128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса, а 10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса. Адрес состоит из двух частей: адреса сети и номера узла. Обычно под узлом понимают компьютер, подключенный к Internet, однако это может быть и принтер с сетевой картой, и терминал или вообще любое устройство, кото­рое имеет свой сетевой интерфейс.

Существует несколько классов адресов, отличающихся друг от друга количеством битов, отведенных на адрес сети и адрес узла в сети.

Назначение классов IP-адресов:

- А — использование в больших сетях общего доступа;

- В — в сетях среднего размера (большие компании, науч­но-исследовательские институты, университеты);

- С — в сетях с небольшим числом компьютеров (небольшие компании и фирмы).

Классы Д и Е - зарезервированы под специаль­ные случаи.

Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая — к номеру узла, определяется значениями первых бит адреса. Значения этих бит являются также признаками того, к какому классу относится тот или иной IP-адрес.

Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта определяют номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже).

Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В. В сетях класса В под номер сети и под номер узла отводится по 2 байта.

Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С. В этом случае под номер сети отводится 3 байта, а под номер узла – 1 байт.

Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.

Если адрес начинается с последовательности 11110, то это значит, что данный адрес относится к классу Е. Адреса этого класса зарезервированы для будущих применений.

Структура IP-адреса

1б 3б

0 N сети N узла

Класс А

2б 2б

1 0 N сети N узла

Класс В

3б 1б

1 1 0 N сети N узла

Класс C

1 1 1 0 Адрес группы multicast

Класс D

1 1 1 1 0 Зарезервирован

Класс E

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

o Если весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет; этот режим используется только в некоторых сообщениях ICMP.

o Если в поле номера сети стоят только нули, то по умолчанию считается, что узел назначения принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет.

o Если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением.

o Если в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам сети 192.190.21.0. Такая рассылка называется широковещательным сообщением.

При адресации необходимо учитывать те ограничения, которые вносятся особым назначением некоторых IP-адресов.

Для установления соответствия IP-адреса адресу Ethernet в локальных сетях используется Address Resolution Protocol ( ARP ). Отображение адресов осуществляется в ARP-таблице, которая необходима, так как адреса выбираются произвольно, и нет какого-либо алгоритма для их вычисления. Если машина пе­ремещается в другой сегмент сети, то ее ARP-таблица должна быть изменена.

ARP-таблица заполняется автоматически; если нужного ад­реса в таблице нет, то в сеть посылается широковещательный запрос типа «Чей это IP-адрес?», который получают все сетевые интерфейсы, но отвечает только владелец адреса.

Следует отметить, что если искомого IP-адреса нет в локаль­ной сети и сеть не соединена с другой сетью шлюзом, то разре­шить запрос не удается. IP-модуль будет уничтожать такие паке­ты, обычно по time-out (превышен лимит времени на разреше­ние запроса). Модули прикладного уровня при этом не могут отличить физического повреждения сети от ошибки адресации.

Существуют также протокол, решающий обратную задачу – нахождение IP – адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивным ARP (RARP) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IP – адреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.