ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

Тема: Основы ip – адресации. Классы ip – адресов.

Цель: Познакомиться с конструкцией, классами IP – адресов.

Задание:

1. Изучить теоретические основы ip – адресации.

2. Выполнить практические задания.

3. Оформить отчет по лабораторной работе №1.

Основы IР-адресации

IP- адрес - это параметр, который уникально определяет (идентифицирует) отдельный сетевой интерфейс (компьютер или другое устройство) в сетях TCP/IP. Например IP – адрес ftp-сервера фирмы Microsoft ( то есть сервера, с которого можно получить файлы по сети ) 189.105.232.1. Существуют специальные правила, которые определяют адрес, присваиваемый компьютеру.

Люди предпочитают символические имена: к примеру www.course.com. Мы полагаем, что легче запомнить строку, чем числовой адрес вроде 172.16.1.10. Однако компьютеры думают по-другому. Они имеют дело с сетевыми адресами в форме битовых комбинаций, которые преобразуются в десятичные числа.

Числовая (логическая) схема адресации представляет собой набор из четырех чисел, разделенных точками, например - 199.95.72.8. Каждое из этих чисел должно быть меньше 256 в десятичной системе, чтобы его можно было представить в виде восьми двоичных разрядов, или битов. Таким образом, каждое число должно находиться в диапазоне от 0 до 255; эти пограничные числа являются низшим и высшим значениями, которые можно представить в 8-битной строке. Такие 8-битные числа привыкли называть байтами, однако сообщество ТСР/IР предпочитает именовать их октетами. Важно усвоить, что числовые IР-адреса - это логические сетевые адреса. Каждый числовой IР-адрес действует на Сетевом уровне сетевой эталонной модели ISO/OSI и задача его состоит в присвоении уникального набора чисел каждому без исключения сетевому интерфейсу данной сети (и в масштабах Internet для всех машин, видимых в этой сети).

Таким образом, то что мы в десятичной системе счисления выражаем в виде, 199.95.72.8. компьютер "понимает" как 1100011101011110100100000001000.

Числовые значения в точечных десятичных представлениях числовых IР-адресов обычно являются десятичными, однако иногда могут быть представлены в шестнадцатеричной (с основанием 16) или двоичной (с основанием 2) системах счисления. При работе с точечными десятичными IР-адресами необходимо точно установить вид системы счисления. Двоичный вид опознать просто, поскольку в данном случае каждый элемент в строке представлен восемью двоичными разрядами (включая, для согласованности, нулевые старшие разряды). Тем не менее, возможно спутать десятичное и шестнадцатеричное представления. Поэтому, прежде чем выполнять какие бы то ни было вычисления, обязательно определитесь с системой счисления.

Дублирование числовых IР-адресов запрещается, т.к. это привело бы к путанице. В соответствии с соглашением, из сети выкидываются все интерфейсы, совместно использующие один и тот же адрес. Таким образом, если вам когда-нибудь случится настроить для машины IР-адрес, а после этого она не сможет получить доступ в сеть, вы сможете разумно предположить, что произошло дублирование IР-адресов. А если выяснится, что примерно в то же время недоступной стала другая машина, и кто-нибудь другой жалуется на похожие проблемы, можете быть уверены — дело именно в дублировании.

Классы IР-адресов

Вы уже знаете, что IР-адреса принимают форму п. п. п. п. Изначально эти адреса к тому же подразделялись на пять классов, от А до Е. Разделим октеты первых трех классов, чтобы уяснить их поведение.

• Класс А - п.. ь. ь. ь.

• Класс В - п. п. ь. ь.

• Класс С - п. п. п. ь.

В данной системе обозначений п означает часть сетевого адреса, предназначенную для идентификации сети по числу, а ь — часть адреса для идентификации хоста (компьютер или другое устройство в сети) по числу. Если часть, относящаяся к сети или хосту, состоит более чем из одного октета, то для определения числового адреса биты просто объединяются (здесь есть некоторые ограничения, о которых мы вкратце упомянем). К примеру, 10.12.120.2 — это действительный адрес класса А. Сетевая часть этого адреса — 10, тогда как хостовая часть — 12.120.2, и она состоит из трех октетов. При поиске свидетельств близости IР-адресов учитывайте, что "соседство" — это явление, присущее сетям и связанное с близостью в пределах сетевой части IР- адреса, а не хостовой части сетевого адреса.

Адреса классов D и Е предназначены для специальных случаев.

Адреса класса А

Выраженные в двоичной системе (только единицы и нули), адреса класса А| всегда принимают следующую форму: оььььььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь. В качестве первой цифры всегда выступает 0, а все остальные цифры (обозначенные символами ь) могут быть либо нулями, либо единицами. Обратите внимание, что эта схема сокращает общее количество возможных сетей, фиксируя самый старший разряд. Таким образом, хотя 8-битное число может выражать десятеричное 255, требование о присутствии на первой позиции нуля ограничивает количество сетей, к которым можно обращаться как к сетям класса А, до 128 (это диапазон от 00000000 до 01111111, где 0 считается числом, а максимальное разрешенное значение равняется 127).

В любой сети IР-адреса, состоящие только из нулей или только из единиц, резервируются для специальных целей. Поэтому из 128 возможных в данном случае сетевых адресов употребляются только адреса в диапазоне от 00000001 до 01111110 (или, в десятичном выражении, от 1 до 126). Более того, адрес сети 10 (00001010) зарезервирован для применения в частных сетях (это условие оговаривается в документе RFC 1918). К тому же адрес 127. п. п. п. резервируется для выполнения возвратного тестирования. Таким образом, в общедоступной сети Internet максимальное количество адресуемых сетей класса А уменьшается на 2. Поскольку три оставшихся октета класса А предназначены для хостов, получается, что в пределах каждой сети класса А доступный диапазон адресов соответствует 3 х 8, т. е. 24 битам. Число адресов можно подсчитать, возведя 2 в степень, равную количеству бит в адресе.

Адреса класса В

Адреса класса В всегда принимают следующую форму: 10ьььььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь. Первые две цифры —10, а остальные (обозначенные символами ь) могут быть либо нулями, либо единицами. Заметьте, что эта схема сокращает общее количество возможных сетей, фиксируя два самых старших разряда. Формат адресов класса В таков, что первые два октета определяют номер сети, а дальнейшие — номер хоста; поэтому в сетевой части на адресное пространство выделяется 14 бит.

Адреса класса С

Адреса класса С всегда принимают следующую форму: 110ььььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь.

Первые три цифры — 110, а остальные (обозначенные символами ь) могут быть либо нулями, либо единицами. Обратите внимание, что эта схема сокращает общее количество возможных сетей, фиксируя три самых старших разряда. Формат адресов класса С таков, что первые три октета определяют номер сети, а последний — номер хоста.

Адреса классов D и Е

Классы D и Е начинаются там, где кончается класс С.

Адреса класса D всегда принимают следующую 1110ьььь.ьььььььь.ьььььььь.ьььььььь .

Форма адресов класса Е такова:11110ььь. ьььььььь. ьььььььь. ьььььььь.

Класс D предназначается для групповых адресов, которые обеспечивают пользователям возможность "совместного использования" одного IР-адреса (что является прямым нарушением правил для классов А, В и С) и получения по сети одного и того же широковещательного сообщения за время одной передачи. Сохранение пропускной способности объясняет стоимость групповых адресов для передачи потоковых данных, таких как видео- или телеконференций, а также информации, представляющей интерес для множества пользователей, например — обновлений таблиц маршрутизации. В диапазон адресов класса D входят значения от 224.0.0.0 до 329.255.255.255

Адреса класса Е предусмотрены исключительно для экспериментального применения. Их диапазон — от 240.0.0.0 до 247.255.255.255. Если вы не работаете в среде разработки и не проводите исследования, то вряд ли когда- либо столкнетесь с такими адресами.

Практическое задание1.

1. Определить к какому классу относятся следующие адреса –

2. Заполнить таблицу данных для адресов классов А, В, С.

Данные об адресах класса …

Максимальное количество сетей
Максимальное количество употребляемых сетей
Количество хостов в сети
Частный IP- адрес
Диапазон адресов

• Добавить описание широковещательных адресов, МАС-адреса

• Составить несколько задач

• Составить вопросы для опроса студентов.

• Составить презентацию (меню- теоретическая часть, практическая, тест)

ОТВЕТЫ

Класс А

Поскольку три оставшихся октета класса А предназначены для хостов, получается, что в пределах каждой сети класса А доступный диапазон адресов соответствует 3 х 8, т. е. 24 битам. Число адресов можно подсчитать, возведя 2 в степень, равную количеству бит в адресе (в данном случае 2²⁴ = 16 777 216), а затем вычтя из получившегося числа 2. Последнее действие объясняется тем, что сочетания всех нулей и всех единиц зарезервированы для специальных сетевых адресов, и в обычных ситуациях не используются для ведущих адресов. В результате получаем 16 777 214.

Данные об адресах класса А

Максимальное количество сетей	2^7-2	126
Максимальное количество употребляемых сетей	2^7-4	124
Количество хостов в сети	2^24-2	16777214
Частный IP- адрес	10.0.0.0	1
Диапазон адресов	1.0.0.0	126.0.0.0

Класс В

Таким образом, максимальное количество используемых сетевых адресов равняется 2¹⁴ - 2 (два нужно вычитать всегда, поскольку адреса, состоящие из одних единиц или одних нулей, резервируются), в результате получаем 16 382. Более того, в документе RFC 1918 оговаривается, что 16 адресов класса В, от 172.16.0.0 до 172.31.255.255, резервируются для частного применения. Получается, что общее количество общедоступных 1Р-адресов класса В равняется 16 382 - 16, или 16 366.

Два оставшихся октета адресов класса В выделяются под хосты; это означает ,что адресное пространство для хостов в пределах каждой сети Класса В составляет 2х8, или 16 бит. Число адресов можно подсчитать, возведя 2 в степень, равную количеству бит в адресе (в данном случае 2¹⁶ = 65 536), а затем вычтя из получившегося числа 2. Последнее действие объясняется тем, что сочетания всех нулей и всех единиц в сетевых адресах зарезервированы, и в нормальных ситуациях не используются в качестве ведущих адресов. В результате получаем 65 534.

Данные об адресах класса В

Максимальное количество сетей	2^14-2	16382
Максимальное количество употребляемых сетей	2^14-18	16366
Количество хостов в сети	2^16-2	65534
Частный IP- адрес	От 172.16.0.0 до 172.31.255.255	16
Диапазон адресов	128.0.0.0	191.255.0.0

Класс С

В сетевой части на адресное пространство выделяется 21 бит. Таким образом, максимальное количество используемых сетевых адресов равняется 2²¹ - 2 (два нужно вычитать всегда, поскольку адреса, состоящие из одних единиц или одних нулей, резервируются), т. е. 2 097 150. В документе RFC 1918 определяется, что 256 адресов класса С, от 192.168.0.0 до 192.168.255.255, резервируются для частного применения. Получается, что общее количество общедоступных 1Р- адресов класса С равняется 2 097 150 - 256, или 2 096 894.

Заключительный октет адресов класса С выделяется под хосты; по этой причине адресное пространство для хостов в пределах каждого сетевого адреса класса C составляет 8 бит. Число адресов можно подсчитать, возведя 2 в степень, равную количеству бит в адресе (в данном случае 2⁸ = 256), а затем вычтя из получившегося числа 2. Последнее действие объясняется тем, что сочетания всех нулей и всех единиц зарезервированы для сетевых адресов и в нормальных ситуациях не используются в качестве ведущих адресов.

В результате получаем 254.

Данные об адресах класса C

Максимальное количество сетей	2^21-2	2097150
Максимальное количество употребляемых сетей	2^21-2-256	2096894
Количество хостов в сети	2^8-2	254
Частный IP- адрес	От 192.168.0.0 до 192.168.255.255	256
Диапазон адресов	192.0.1.0	223.255.255.255

Сетевые, широковещательные, у

•групповые и другие специальные 1Р-адреса адреса н

ЦВ обычных ситуациях, когда 1Р-пакет перемещается от отправителя к полу-

|чателю, сетевая часть адреса направляет трафик из <сети отправителя в сеть

Дполучателя. Хостовая часть адреса задействуется только в том случае, если

•|отправитель и получатель находятся в одной физической сети или подсети. ;

ЦХотя во время большинства передач от машины к машине фреймы могут

ЦПпереходить из сети в сеть, почти все такие передачи совершаются с целью

Цпереместить пакет как можно ближе к сети назначения. В локальных сетях,

Цхотя мимо могут проноситься любые виды трафика, отдельные хосты обыч- '

||но считывают только входящий трафик, который либо адресован им, либо

Ц||обязателен для прочтения по другим причинам (например, когда широко-

|||вещательное сообщение адресовано службе, работающей на данном хосте).

|рРассматривая способы вычисления числа доступных адресов в диапазоне

Щчисловых значений 1Р, мы неустанно повторяли, что из общего числа воз-

ДЦможных адресов, рассчитываемого исходя из количества бит в адресе, необ-

Щходимо вычесть 2. Дело в том, что любой 1Р-адрес, содержащий в хостовой

Щчасти только нули (например, 10.0.0.0 для частного 1Р-адреса класса А), обо-

Щзначает адрес самой сети. Нужно отдавать себе отчет в том, что сетевой ад-

IIIрее не в состоянии идентифицировать отдельный хост в сети, потому что он

Цидентифицирует сеть в целом.

ЩВспомните, что в каждом диапазоне 1Р-адресов два адреса резервируются. '

ЩПомимо сетевого, "другой адрес", который нельзя применять для идентифи-

Щкации отдельного хоста сети, — тот, что содержит в хостовой части только

|единицы, например 10.255.255.255 (в двоичном представлении—

!00001010.11111111.11111111.11111111; очевидно, что три последних октета,

относящихся к хостовой части, состоят исключительно из единиц) для сети

|класса А 10.0.0.0.

^Специальный тип адреса, называемый широковещательным адресом \-

I(Ьгоааса81 аас1ге88), представляет сетевой адрес, который должны считывать

|все хосты сети. В современных сетях широковещательные адреса все еще

|применимы, однако они возникли в то время, когда сети были малы и огра-

|ничены, и такие "подручные" сообщения могли предложить удобный способ

|запроса служб, когда определенный сервер нельзя было явно идентифици-

|ровать. В некоторых ситуациях — например, когда ОНСР-клиент отсылает

|сообщение ОНСР Ойег (подробнее об этих сообщениях можно узнать из

|главы 8) — широковещание имеет место в современных сетях ТСР/1Р; тем '

Перемещаясь по промежуточным хостам между исходным отправителем и

конечным получателем, данные переходят между парами машин, причем

каждая пара находится в одной физической сети. Очевидно, что большинст- ;

во таких машин должны быть подсоединены к множеству физических сетей,

чтобы данные, поступающие в данную машину через один интерфейс, мог- ;

ли покидать ее через другой, таким образом перемещаясь из одной физиче-

ской сети в другую. По существу, это означает ряд передач от интерфейса к ^

интерфейсу, в ходе которых данные переходят от МАС-адреса к МАС-

адресу на Канальном уровне.

На Сетевом уровне адрес изначального отправителя представлен в поле ис-

ходного 1Р-адреса в заголовке 1Р-пакета, а адрес конечного получателя — в

поле 1Р-адреса назначения в том же заголовке 1Р-пакета. Несмотря на то,

что МАС-адреса постоянно изменяются, по мере того как фрейм перемеща-

ется от интерфейса к интерфейсу, информация об исходном и конечном 1Р-

адресах сохраняется. На самом деле, именно значение 1Р-адреса назначения

определяет иногда длинную последовательность промежуточных передач,

или транзитов (пора), которые имеют место при передаче данных по сети от

отправителя к получателю.

11

|^^1| ^-адресация и связанные с ней темы -те^^^^И

11