Распределение адресного пространства

Важной проблемой при объединении компьютеров в сеть, является проблема их адресации:

- адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба;

- схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов;

- адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей;

- адрес должен быть удобен, для пользователя сети и иметь символьное представление;

- адрес должен иметь компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры.

Для автоматизации процедуры используются специальные протоколы.

Протокол RIP - сетевой маршрут определяются по нулевой хост-части; адрес, у которого в хост-части есть хоть один единичный бит, определяет маршрут узла. При переходе на подсети принято соглашение о том, что адресация внешних сетей выполняется по классовому признаку, а локальные маршрутизаторы, работающие с подсетями, получают значение масок при ручной настройке (подсетевой маршрут). Протоколы маршрутизации RIP использую только классовую адресацию.

Протокол OSPF (протокол обмена маршрутной информацией) поддерживает префиксы произвольного размера и обменивается информацией, включающий 32- битный адрес и длину префикса.

Распространена форма задания префикса в виде маски (под) сети. Маска представляет собой 32 - битное число. По общим правилам записи IP- адреса, у которого старшие биты, соответствующие префиксу, имеют единичное значение, младшие (локальная хост-часть)- нулевые. Маски могут принимать значения из ограниченного списка, приведенного в таблице 14.

Таблица 14 - Длина префикса, значение маски и количество узлов подсети

Образование байт маски поясняет таблица 15.

Таблица 15 - Возможные значения элементов масок

Количество допустимых адресов хостов в (под)сети (с учетом резервирования крайних значений адреса) определяется по формуле N = 2 ^{( 32 - p)} – 2, где Р - длина префикса. Префиксы длиной 31 или 32 бит, непригодны для употребления, префикс длиной 30 бит позволяет адресовать только два узла.

Адресом сети можно считать адрес любого ее узла с обнуленными битами хост части. В десятичном представлении диапазоны адресов и маски сетей стандартных классов имеют следующие значения:

Класс А: 1.0.0.0- 126.0.0.0, маска 255.0.0.0.

Класс В: 128.0.0.0- 191.255.0.0, маска 255.255.0.0.

Класс С: 192.0.0.0- 233.255.255.0, маска 255.255.255.0.

Класс D: 224.0.0.0- 239.255.255.255, маска 255.255.255.255.

Класс Е: 240.0.0.0- 247.255.255.255, маска 255.255.255.255.

Протоколы DHCP. IP-адреса и маски назначаются узлам при их конфигурировании вручную или автоматически с использованием DHCP или BootP серверов. Ручное назначение адресов требует внимания, т.к. некорректное назначение адресов и масок приводит к невозможности связи по IP, однако с точки зрения надежности и безопасности (защиты несанкционированного доступа) оно имеет свои преимущества.

DHCP-протокол, обеспечивает автоматическое динамическое назначение IP- адресов и масок подсетей для узлов-клиентов DHCP-сервера. Адреса назначаются автоматически из области пула адресов, выделенных DHCP-серверу. По окончании работы узла его адрес возвращается в пул и в дальнейшем может назначаться для другого узла. Применение DHCP облегчает инсталляцию и диагностику для узлов, а также снимает проблему дефицита IP- адресов.

Протокол BootP - выполняет аналогичные функции, но использует статическое распределение ресурсов. При инициализации узел посылает широковещательный запрос, на который BootP-сервер ответит пакетом с IP- адресом, маской, а также адресами шлюзов и серверов службы имен. Эти данные хранятся в списке, составленном по МАС-адресам клиентов BootP, хранящимся на сервере. По отключении узла его IP-адрес не может быть использован другими узлами.