Foreversoft.ru

IT Справочник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Адресация tcp ip

Адресация TCP/IP

Главным элементом, отличающим TCP/IP от остальных стеков протоколов, обеспечивающих сервисы Сетевого и Транспортного уровней, является собственная уникальная система адресации. Каждому устройству сети TCP/IP присваивается IP-адрес (иногда больше, чем один), однозначно идентифицирующий это устройство для других систем. Большинство персональных компьютеров, задействованных в сети, используют в настоящее время сетевые адаптеры типа Ethernet и TokenRing с заранее присвоенными встроенными уникальными идентификаторами (МАС-адресами), которые делают IP-адреса избыточными. Многие другие типы компьютеров имеют всевозможные адреса, назначаемые сетевыми администраторами, причем нет никакой уверенности в том, что у другого компьютера в сети масштаба Интернета не будет точно такого же адреса.

Так как IP-адреса регистрируются централизованно, можно быть уверенным, что никакие два (правильно сконфигурированные) компьютера в Интернете не будут иметь одинаковых IP-адресов. Благодаря своей системе адресации, протоколы TCP/IP способны поддерживать практически любое аппаратное обеспечение или программную платформу из ныне существующих.

Набор протоколов TCP/IP предшествовал эталонной модели OSI, но, тем не менее, протоколы можно разделить на четыре уровня, которые будут в общих чертах аналогичны семиуровневому стеку OSI:

Уровень сетевых интерфейсов (канальный OSI);

Уровень межсетевого взаимодействия (сетевой OSI);

Транспортный уровень (транспортный и сеансовый OSI);

Прикладной уровень (представительский и прикладной OSI).

В ЛВС функциональность Канального уровня определяется не протоколом из стека TCP/IP, а стандартными протоколами Канального уровня типа Ethernet или TokenRing. Хотя, вместе с тем, существует AddressResolutionProtocol (ARP, протокол разрешения адресов), применяемый системами для согласования МАС-адреса адаптера сетевого интерфейса и IP-адреса, который работает на сетевом уровне.

Именно стандарты TCP/IP определяют два протокола, наиболее часто использующиеся для создания коммуникаций Канального уровня с применением модемов и других вариантов прямого соединения. Это — Point-to-PointProtocol (РРР, протокол двухточечного соединения) и SerialLineInternetProtocol (SLIP, межсетевой протокол для последовательного канала).

Уровень Межсетевого взаимодействия представлен протоколом IP (InternetProtocol Интернет-протокол), выступающим в качестве первичного носителя для всех остальных протоколов, оперирующих на более высоких уровнях, и InternetControlMessageProtocol (ICMP, протокол контроля сообщений в сети Интернет), осуществляющего диагностику и контроль сообщений об ошибках на уровне IP. Протокол IP, как основной протокол-носитель, является протоколом без установления соединения и, в связи с этим, ненадежным, поскольку недостающие сервисы обеспечиваются Транспортным уровнем по мере необходимости.

На Транспортном уровне функционируют два протокола: TransmissionControlProtocol (TCP, протокол управления передачей) и UserDatagramProtocol (UDP, протокол передачи дейтаграмм пользователя). Протокол TCP ориентирован на установление соединения и надежен, в то время как UDP представляет собой протокол без установления соединения и, в силу этого, — не настолько устойчив. Приложение может затребовать первый или второй протокол в зависимости от собственных запросов и сервисов, которые ему уже предоставлены.

В некоторых случаях можно сказать, что Транспортный уровень стека протоколов TCP/IP включает в себя Сеансовый уровень модели OSI вместе с ее Транспортным уровнем, но это справедливо не всегда.

Прикладной уровень наиболее трудно поддается описанию, так как протоколы, работающие здесь, могут быть как полностью завершенными, самодостаточными приложениями (FTP), так и всего лишь механизмами, с помощью которых другие приложения обеспечивают какие-либо услуги, как в случае DomainNameSystem (DNS, система имен доменов) и SimpleMailTransferProtocol (SMTP, простой протокол электронной почты).

IP-адрес имеет длину 32 бита и изображается в виде четырех 8-битных десятичных чисел, разделенных точками, например, 192.168.2.45. Такая форма записи называется точечной десятичной записью (dotteddecimalnotation). Каждое из 8-битных чисел иногда носит название октета (octet) или квадранта (quad). (Эти термины изначально употреблялись в связи с тем, что для некоторых компьютеров распространенный термин «байт” не означал именно 8 бит.) Так как каждый квадрант представляет собой десятичный эквивалент 8-битного двоичного числа, его возможные значения находятся в пределах от 0 до 255. Таким образом, полный диапазон IP-адресов находится в пределах от 0.0.0.0 до 255.255.255.255.

IP-адреса определяют не столько компьютеры, сколько сетевые интерфейсы. Система с двумя платами сетевых адаптеров или с одним сетевым адаптером и модемным соединением с сервером TCP/IP, имеет два 1Р-адреса. Компьютер с двумя или более сетевыми интерфейсами называют групповым (multihomed). Если интерфейсы относятся к различным сетям, то, при соответствующей конфигурации, компьютер данного типа может проводить трафик между ними, то есть функционировать в качестве маршрутизатора.

Каждый IP-адрес содержит биты, указывающие адрес сети, и биты, конкретизирующие интерфейс установленного в сети компьютера, управляющего доступом к ресурсам этой сети, называемого хостом (host). Обращаясь ко всей сети, системы задействуют только биты идентификации сети, заменяя биты адреса хоста нулями. Биты, определяющие сеть, служат для передачи пакетов от одного маршрутизатора к другому, связанному с сетью назначения, который затем передает информацию конкретному узлу.

IP-адрес всегда выделяет часть своих битов для идентификации сети и часть битов для идентификации узла, однако их количество, используемое для каждой из этих целей, не всегда одно и то же. Во многих адресах общего назначения используются 24 бита для адреса сети и 8 бит для адреса узла, но граница между соответствующими битами может быть проведена в любом месте адреса. Для указания назначения каждого бита каждая TCP/IP- система имеет, кроме IP-адреса, еще и маску подсети. Маска подсети (subnetmask) представляет собой 32-битное двоичное число, биты которого позиционно соответствуют битам IP-адреса. Установленный бит маски подсети означает, что связанный с ним бит IP-адреса есть часть идентификатора сети, в то время как бит со значением «0» предполагает, что соответствующий бит IP-адреса участвует в обозначении идентификатора узла. Как и собственно IP-адрес, маска подсети записывается с применением точечной квадронотации, поэтому может быть очень похожей на IP-адрес, хотя выполняет совершенно иную функцию.

Читать еще:  Как ввести email адрес

Линия раздела между адресами сети и хоста может пролегать в любом месте среди 32 бит маски подсети, но никогда не происходит смешивания битов для обозначения разных частей адреса. Четкая граница всегда делит IР-адрес на биты адреса сети слева и биты адреса узла справа.

Для того чтобы IP-адрес однозначно идентифицировал компьютер сети, критически важно, чтобы никакие два интерфейса не могли иметь одинаковые IP-адреса.

Организация, занимающаяся регистрацией адресов сетей для Интернета, называется InternetAssignedNumbersAuthority (IANA, Агентство no выделению имен и уникальных параметров протоколов Интернета). Регистрация имен доменов происходит аналогичным образом. NSI (NetworkSolutionsInc.) назначает имя домена.

IANA регистрирует несколько классов адресов сетей, отличающихся только своими масками подсети, т. е. количеством битов, отображающих адрес сети и адрес узла.

Идея выделения различных классов адресов заключалась в создании сетей переменного размера для удовлетворения нужд различных организаций и прикладных программ. Компания, имеющая относительно небольшую сеть, может зарегистрировать IP-адрес класса С, который позволяет поддерживать до 254 компьютеров в составе сети. Более крупная организация может использовать IP-адрес класса В или А и образовывать множество подсетей в пределах собственной сети. Подсети создаются путем «одалживания» части битов адреса узла для создания адресов подсетей, которые, по сути, являются сетями внутри сети.

IP-адреса класса D не предназначены для распределения в виде блоков, как другие классы адресов. Эта часть адресного пространства выделена под групповые адреса. Групповой (мулътивещательный) адрес (multicastaddress) идентифицирует группу компьютеров, имеющих общий признак, но не обязательно расположенных в одном месте или даже не принадлежащих одной организации. Диапазон IP-адресов, обозначенный как класс Е, зарезервирован для будущих применений.

Регистрируемые IP-адреса выделяются сетям, соединенным с Интернетом, имеющим компьютеры, к которым предполагается доступ из других сетей. В частной сети, не имеющей выхода в Интернет, нет необходимости в этой процедуре. Кроме того, большинство коммерческих сетей, подключенных к Интернету, имеют различного рода брандмауэры (firewall) для предотвращения несанкционированного проникновения в их компьютеры. Практически во всех случаях совершенно нет смысла в том, чтобы каждый компьютер сети был доступен через Интернет, это даже заключает в себе огромную потенциальную опасность. Поэтому многие брандмауэры изолируют системы сети, что делает регистрацию IP-адреса бесполезной.

CтандартыTCP/IP определяют диапазоны IP-адресов, предназначенные для применения в незарегистрированных сетях. Такие адреса не присваиваются ни одной из зарегистрированных сетей и, исходя из этого, могут совершенно свободно использоваться любой организацией, частной или общественной.

В настоящее время развитие Интернета достигло той точки, когда сетевые адреса практически всегда присваиваются третьими организациями, а не напрямую NSI. Кроме того, неуклонное увеличение количества других коммуникационных устройств, использующих собственные IP-адреса, например, карманных компьютеров и сотовых телефонов, может уже в самом ближайшем будущем привести к нехватке IP-адресов. Последняя версия протокола IP, а именно IPv6, призвана снять это ограничение с помощью расширения адресного пространства с 32 разрядов до 128.

Кроме IP-адресов, выделенных для использования в незарегистрированных сетях, существует ряд адресов, которые не закрепляются за конкретными сетями, поскольку предназначены для специальных нужд.

InternalHostLoopbackAddress (адрес внутренней обратной связи узла) представляет собой средство диагностики, которое позволяет направить трафик из TCP/IP-системы в нее же обратно, то есть фактически он не покидает компьютер. Система, передающая любые пакеты по адресу класса А со значением первого квадранта 127 (обычно это адрес 127.0.0.1), автоматически перенаправляет исходящий трафик в собственную входную IP-очередь. Так как пакеты не покидают компьютер, механизмы Канального и Физического уровня удаляются из петли, что дает возможность исключить протоколы этих уровней при выяснении причины возможных проблем.

IP-адрес дает возможность маршрутизировать сетевой трафик к конкретной системе, но, после того, как пакеты прибыли в компьютер и совершают продвижение вверх по стеку протоколов, их по-прежнему требуется направлять к соответствующему приложению. Этой деятельностью занимаются протоколы Транспортного уровня, а именно — TCP или UDP. Для идентификации конкретного процесса, запущенного на компьютере, протоколы TCP и UDP используют номера портов, которые включены в заголовок каждого TCP- или UDP-пакета. Обычно номер порта определяет протокол прикладного уровня, сформировавший информацию, которая содержится в пакете.

Номера портов, назначаемые конкретным сервисам, также стандартизируются IANA и публикуются в AssignedNumbersRFC (последний к настоящему времени RFC 1700). Каждая TCP/IP-система имеет файл Services, в котором перечисляются нужные ей номера портов и соответствующие им сервисы.

Комбинация номера порта и IP-адреса известна под названием сокет (socket). Формат URL требует записи сокета как IP-адреса и номера порта, разделенных двоеточием, например, 192.168.2.45:80.

IP-адрес является эффективным средством идентификации сетей и узлов, но когда речь заходит о пользовательских интерфейсах, оказывается, что такие адреса крайне сложны для использования и запоминания. В связи с этим была разработана система имен доменов (DNS, DomainNameSystem) для обеспечения доменов дружественными именами.

Читать еще:  Принцип относительной адресации

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Адресация в IP-сетях

7.1. Логические адреса версии IPv4

Узлы IP -сети имеют уникальные физические и логические адреса. Физический адрес устанавливается изготовителем аппаратных средств, например, МАС- адрес сетевой карты NIC , который «прошивается» в ПЗУ . Логический адрес устанавливается администратором или назначается динамически протоколом DHCP из диапазона выделенных провайдером адресов.

Логические адреса узлов в IP -сетях версии IPv4, используемой в настоящее время, содержат 32 двоичных разряда, т.е. 4 байта (4 октета). Каждый из 4 байт адреса в технической документации отображается десятичным числом, а байты разделяются точкой, например, 172.100.220.14. Часть этого адреса (старшие разряды) является номером сети, а другая часть (младшие разряды) — номером узла в сети. Таким образом, IP -адреса являются иерархическими, в отличие от плоских МАС-адресов.

Граница между сетевой и узловой частью может проходить в произвольной части адреса, при этом адресация называется бесклассовой ( >адресация на основе полного класса ( >байт адреса относится к номеру сети, а сколько к номеру узла — адреса делятся на классы. Для уникальной адресации узлов (unicast) используются три класса адресов.

В адресе класса А старший байт задает адрес сети , а три младших байта — адрес узла ( host ). Причем старший бит адреса равен 0.

xxxxxxx2-ой байт3-ий байт4-ый байт
№ сети — 1 байт№ узла — 3 байта

В адресе класса В два старших байта задают адрес сети , а два младших байта — адрес узла. Значение двух старших бит адреса — 10.

1xxxxxx2-ой байт3-ий байт4-ый байт
№ сети — 2 байта№ узла — 2 байта

В адресе класса С три старших байта задают адрес сети , а младший байт — адрес узла. Значение трех старших бит адреса — 110.

11xxxxx2-ой байт3-ий байт4-ый байт
№ сети — 3 байта№ узла — 1 байт

Существует также многоадресный или групповой (multicast) класс D и резервный класс E. При групповой адресации сообщение передается всем узлам и интерфейсам, на которых помимо уникальных адресов unicast сконфигурированы адреса класса D (multicast). Дополнительная информация по классам и адресам приведена в табл. 7.1.

Таблица 7.1. Классы IP адресов

КлассПервый байт адресаНаименьший адрес сетиНаибольший адрес сетиМаксимальное число узлов
A0xxxxxxx1.0.0.0126.0.0.0
B10xxxxxx128.0.0.0191.255.0.0
C110xxxxx192.0.0.0223.255.255.0254
D1110xxxx224.0.0.0239.255.255.255multicast
E11110xxx240.0.0.0247.255.255.255Резерв

Номер узла ( адрес host ) не может состоять только из одних единиц или нулей. Если в поле адреса узла все нули, то это означает, что задается номер (адрес) сети или подсети. Если же в этом поле все двоичные разряды равны единице, то это означает широковещательный (broadcast) адрес , когда сообщение предназначено всем узлам сети, в которой находится узел, сформировавший данный пакет, т.е. источник передаваемой информации. Этим объясняется уменьшение максимального числа узлов в сети на 2 (см. табл. 7.1). Таким образом, максимальное число узлов в сети класса С будет равно .

Старший разряд адреса класса А всегда равен 0, поэтому адреса сетей могут находиться в диапазоне от 1 до 127. Однако адрес 127.0.0.1 предназначен для самотестирования, по этому адресу узел обращается к самому себе, проверяя, установлен ли протокол TCP/IP на этом узле. Поэтому адрес сети 127.0.0.0 не входит в состав адресов таблицы 7.1.

С целью сокращения количества адресов, которыми оперирует маршрутизатор , в его таблице маршрутизации (см. «Сетевой уровень модели OSI» ) задаются адреса сетей, а не узлов. В то же время, в адресной части пакета задаются адреса узлов (см. рис. 6.1). Поэтому маршрутизатор , получив пакет, должен из адреса узла назначения получить адрес сети . Эту операцию маршрутизатор реализует путем логического умножения сетевого адреса узла на маску. Число разрядов маски равно числу разрядов IP -адреса. Непрерывная последовательность единиц в старших разрядах маски соответствует числу разрядов адреса, относящихся к номеру сети. Младшие разряды маски, равные нулю, соответствуют разрядам адреса узла в сети. При логическом умножении адреса узла на маску получается адрес сети . Например, при умножении IP -адреса 192.100.12.67 на стандартную маску класса С, равную 255.255.255.0, получается следующий результат:

11000000.01100100.00001100.01000011
11111111.11111111.11111111.00000000
11000000.01100100.00001100.00000000

т.е. получен адрес сети 192.100.12.0.

Аналогичная запись предыдущего адреса с соответствующей маской класса С может также иметь следующий вид: 192.100.12.67/24, означающий, что маска содержит единицы в 24 старших разрядах. При этом 24 старших разряда будут одинаковы для всех узлов сети, т.е. образуют общую часть адреса, называемую префиксом. Именно префикс имеет обозначение /24 в данном примере.

Стандартная маска адреса класса В имеет 16 единиц в старших разрядах и 16 нулей в младших. Поэтому, если адрес узла будет равен 172.16.37.103/16, то адрес сети будет равен 172.16.0.0. Маска адреса класса А имеет 8 единиц в старших разрядах и 24 нуля в младших. Поэтому, например, адресу узла 10.116.37.103/8 соответствует адрес сети 10.0.0.0.

Разбиение адресов на классы жестко задает максимальное количество узлов в сети. Этому типу адресации соответствуют протоколы маршрутизации типа >маска сети. Например, сети с адресом 192.168.187.0 соответствует стандартная маска 255.255.255.0, а сети 172.16.0.0 — стандартная маска 255.255.0.0.

Читать еще:  Как написать адрес электронной почты

IP -адреса узлов могут назначаться администратором вручную (статическая адресация ), что очень кропотливо. Протокол динамического конфигурирования узлов ( Dynamic Host Configuration Protocol — DHCP) позволяет узлу динамически без участия администратора получать IP — адрес . Нужно только определить диапазон разрешенных IP -адресов на DHCP -сервере.

Для назначения адреса вручную в главном меню компьютера нужно последовательно выбрать: «Пуск», «Настройка», «Панель управления», «Сетевые подключения», «Подключение по локальной сети». Во всплывшем окне ( рис. 7.1а) выбрать «Свойства«. В следующем окне выбрать «Протокол Интернета (TCP/IP)» ( рис. 7.1б), затем «Свойства«.

а)б)
Рис. 7.1. Окна выбора протокола TCP/IP

При использовании статической адресации администратору необходимо вручную назначить IP — адрес , маску подсети и основной шлюз по умолчанию ( рис. 7.2).

Кроме того, при конфигурировании могут задаваться адреса серверов системы доменных имен ( Domain Name System — DNS ), которые преобразуют имена сайтов назначения в IP -адреса.

Вручную назначаются адреса сетевым принтерам, серверам и интерфейсам маршрутизаторов.

Протокол динамического конфигурирования узлов DHCP позволяет узлу динамически без участия администратора получать IP — адрес , облегчая работу администратора и исключая ошибочное назначение адресов, уже используемых другим пользователями. Протокол DHCP присваивает узлам IP -адреса временно из пула (набора) адресов, полученного у сетевого оператора (провайдера). Если пользователь уходит из сети, то его IP — адрес возвращается в пул и может быть использован другим пользователем или прежним при возвращении в сеть . Протокол DHCP старается сохранять за пользователем ранее использовавшийся IP — адрес .

Настройки адресов компьютера можно посмотреть по команде ipconfig в командной строке ( рис. 7.3). В данном примере на компьютере задан адрес IPv4 — 10.0.100.62 и адрес IPv6 — 2001:0:9d38:6ab8:10d7:3e31:f5ff:9bc1.

Адресация tcp ip

Схема IP-адресации, применяемая в TCP/IP, позволяет пользователям и приложениям однозначно идентифицировать сети и хосты, с которыми устанавливаются соединения. IP-адрес работает так же, как и почтовый адрес, позволяя направлять данные в выбранный пункт назначения. Протокол TCP/IP описывает стандарты для присвоения адресов сетям, подсетям, хостам, сокетам, а также для применения специальных адресов оповещения и локальных циклических адресов.

IP-адрес состоит из адреса сети и адреса хоста (или локального адреса). Такой адрес, состоящий из двух частей, позволяет отправителю задавать как сеть, так и конкретный хост в этой сети. Каждой сети присваивается уникальный адрес при подсоединении ее к другим сетям Internet. Однако, если вы не планируете подключать локальную сеть к другим сетям Internet, ей можно присвоить любой сетевой адрес.

Множество адресов Internet состоит из обычных IP-адресов и двух специальных классов адресов: адресов оповещения и циклических адресов.

IP-адреса

В протоколе Internet (IP) используются адреса длиной 32 разряда, состоящие из двух частей. 32 разряда разделены на четыре октета, как показано ниже:

01111101 00001101 01001001 00001111

Значения октетов обычно записываются в десятичной нотации:

IP-адреса состоят из двух частей — адреса сети и адреса хоста. Такая структура IP-адреса позволяет удаленному хосту при отправке информации задавать как удаленную сеть, так и хост в этой удаленной сети. Хост с нулевым адресом (0) применяется для ссылки на саму сеть.

В TCP/IP предусмотрено три класса IP-адресов: А, В и С. От класса зависит длина адреса сети (и адреса хоста) в IP-адресе. В зависимости от размера сети, она может быть отнесена к тому или иному классу.

Адреса класса A

Адрес класса A состоит из 8-разрядного адреса сети и 24-разрядного локального адреса или адреса хоста. Первый бит в сетевом адресе предназначен для указания класса сети, остальные 7 битов — реальный адрес сети. Поскольку максимальное число, которое можно представить в двоичном виде семью битами, равно 128, то в классе А может быть 128 адресов сети. Два адреса из этих 128 возможных адресов зарезервированы для специальных случаев: сетевой адрес 127 зарезервирован для локальных циклических адресов, а сетевой адрес, состоящий из одних единиц, означает адрес оповещения.

Таким образом, существует 126 возможных адресов сети класса А и 16 777 214 адресов локальных хостов. В адресе класса A старший разряд равен 0.

Значения первого октета адресов класса А лежат в диапазоне от 1 до 126.

Адреса класса B

Адрес класса B состоит из 16-разрядного адреса сети и 16-разрядного адреса хоста. Первые два бита в адресе сети предназначены для указания класса сети, остальные 14 битов — реальный адрес сети. Существует 16 384 возможных адресов сети и 65 536 адресов локальных хостов. В адресе класса B два старших разряда равны 10.

Значения первого октета адресов класса B лежат в диапазоне от 128 до 191.

Адреса класса C

Адрес класса C состоит из 24-разрядного адреса сети и 8-разрядного адреса локального хоста. Первые два бита в адресе сети предназначены для указания класса сети, остальные 22 бита — реальный адрес сети. Таким образом, существует 2 097 152 возможных адреса сети и 256 адресов локальных хостов. В адресе класса C два старших разряда равны 11.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector