🗊Презентация Основы IPадресации

Основы IP-адресации

Основные вопросы Что такое IP-адрес, маска подсети, основной шлюз? Как работает IP-маршрутизация? Как «читать» таблицу маршрутизации? Как маршрутизаторы обмениваются таблицами маршрутизации? Как назначать IP-адреса компьютерам в сети? Как проверить работоспособность протокола IP?

Понятие «IP-адрес» IP-адрес — это уникальная 32-разрядная последовательность двоичных цифр, с помощью которой компьютер однозначно идентифицируется в IP-сети. На канальном уровне в роли таких же уникальных адресов компьютеров выступают MAC-адреса сетевых адаптеров, невозможность совпадения которых контролируется изготовителями на стадии производства.

Принятый сейчас 32-битовый стандарт обеспечивает количество IP-адресов, равное почти 4,3 млрд., но их большая часть закреплена за США (около 70%), Канадой и европейскими странами, а вот, например, КНР получила их всего 22 млн. Принятый сейчас 32-битовый стандарт обеспечивает количество IP-адресов, равное почти 4,3 млрд., но их большая часть закреплена за США (около 70%), Канадой и европейскими странами, а вот, например, КНР получила их всего 22 млн. Новая, 128-разрядная версия протокола IP v.6 позволит увеличить количество IP-адресов до огромной величины — 3,4x1038.

Различные представления IP-адреса

Понятие «Маска подсети» Маска подсети  это 32-разрядное число, состоящее из идущих вначале единиц, а затем  нулей, например (в десятичном представлении) 255.255.255.0 или 255.255.240.0. С помощью маски подсети производится разделение любого IP-адреса на две части: идентификатор сети (Net ID) и идентификатор узла (Host ID). Там, где в маске подсети стоят единицы, находится идентификатор сети, а где стоят нули  идентификатор узла.

Примеры Если поменять маску подсети, то изменится идентификатор узла, идентификатор сети и от этого иначе будет вести себя компьютер при посылке IP-пакетов.

Правила назначения IP-адресов сетей и узлов идентификатор сети не может содержать только двоичные нули или только единицы. Например, адрес 0.0.0.0 не может являться идентификатором сети; идентификатор узла также не может содержать только двоичные нули или только единицы — такие адреса зарезервированы для специальных целей: все нули в идентификаторе узла означают, что этот адрес является адресом сети. Например, 192.168.5.0 является правильным адресом сети при использовании маски 255.255.255.0 и его нельзя использовать для адресации компьютеров,

все единицы в идентификаторе узла означают, что этот адрес является адресом широковещания для данной сети. Например, 192.168.5.255 является адресом широковещания в сети 192.168.5.0 при использовании маски 255.255.255.0 и его нельзя использовать для адресации компьютеров; все единицы в идентификаторе узла означают, что этот адрес является адресом широковещания для данной сети. Например, 192.168.5.255 является адресом широковещания в сети 192.168.5.0 при использовании маски 255.255.255.0 и его нельзя использовать для адресации компьютеров; идентификатор узла в пределах одной и той же подсети должен быть уникальным; диапазон адресов от 127.0.0.1 до 127.255.255.254 нельзя использовать в качестве IP-адресов компьютеров. Вся сеть 127.0.0.0 по маске 255.0.0.0 зарезервирована под «адрес заглушки» (loopback), используемый в IP для обращения компьютера к самому себе. Это легко проверить: достаточно на любом компьютере с установленным протоколом TCP/IP выполнить команду PING 127.12.34.56 и, если протокол TCP/IP работает, вы увидите, как компьютер будет отвечать на собственные запросы.

Классовая и бесклассовая IP-адресация

IP-адресация Чтобы рассчитать максимально возможное количество узлов в любой IP-сети, достаточно знать, сколько битов содержится в идентификаторе узла, или, иначе, сколько нулей имеется в маске подсети. Это число используется в качестве показателя степени двойки, а затем из результата вычитается два зарезервированных адреса (сети и широковещания). Аналогичным способом легко вычислить и возможное количество сетей классов A, B или C, если учесть, что первые биты в октете уже зарезервированы, а в классе A нельзя использовать IP-адреса 0.0.0.0 и 127.0.0.0 для адресации сети.

IP-адресация Разработана бесклассовая схема IP-адресации (Classless InterDomain Routing, CIDR), в которой отсутствует привязка IP-адреса к классу сети и маске подсети по умолчанию, но и допускается применение так называемых масок подсети с переменной длиной (Variable Length Subnet Mask, VLSM). Например, если при выделении сети для организации с 500 компьютерами вместо фиксированной маски 255.255.0.0 использовать маску 255.255.254.0, то получившегося диапазона из 512 возможных IP-адресов будет вполне достаточно. Оставшиеся 65 тысяч адресов можно зарезервировать на будущее или раздать другим желающим подключиться к Интернету.

IP-адресация Распределением IP-адресов в мире занимается частная некоммерческая корпорация под названием ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers), а точнее, работающая под ее патронажем организация IANA (Internet As­signed Numbers Authority) Все используемые в Интернете адреса называют реальными, или публичными (public) IP-адресами.

IP-адреса для локальных сетей Для локальных сетей, не подключенных к Интернету, регистрация IP-адресов не требуется, в принципе, здесь можно использовать любые возможные адреса. Однако, чтобы не допускать возможных конфликтов при последующем подключении такой сети к Интернету, протокол RFC 1918 рекомендует применять в локальных сетях только следующие диапазоны так называемых частных (private) IP-адресов (в Интернете эти адреса не существуют и использовать их там нет возможности): 10.0.0.0 — 10.255.255.255; 172.16.0.0—172.31.255.255; 192.168.0.0—192.168.255.255.

Основы IP-маршрутизации Чтобы правильно взаимодействовать с другими компьютерами и сетями, каждый компьютер определяет, какие IP-адреса принадлежат его локальной сети, а какие — удаленным сетям. Если выясняется, что IP-адрес компьютера назначения принадлежит локальной сети, пакет посылается непосредственно компьютеру назначения, если же это адрес удаленной сети, то пакет посылается по адресу основного шлюза. IP-адрес — 192.168.5.200; маска подсети — 255.255.255.0; основной шлюз — 192.168.5.1.

Основы IP-маршрутизации При запуске протокола IP на компьютере выполняется операция логического «И» между его собственными IP-адресом и маской подсети, в результате которой все биты IP-адреса, соответствующие нулевым битам маски подсети, также становятся нулевыми: IP-адрес в 32-разрядном виде — 11000000 10101000 00000101 11001000; маска подсети — 11111111 11111111 11111111 00000000; идентификатор сети — 11000000 10101000 00000101 00000000.

Основы IP-маршрутизации Идентификатор собственной сети (в примере — 192.168.5.0) Если компьютеру надо отправить IP-пакет по адресу 192.168.5.15. Чтобы решить, как это нужно сделать, компьютер выполняет операцию логического «И» с IP-адресом компьютера назначения и собственной маской подсети. Полученный в результате идентификатор сети назначения будет совпадать с идентификатором собственной сети компьютера-отправителя. Так наш компьютер определит, что компьютер назначения находится в одной с ним сети, и выполнит следующие операции:

Основы IP-маршрутизации с помощью протокола ARP будет определен физический MAC-адрес, соответствующий IP-адресу компьютера назначения; с помощью протоколов канального и физического уровня по этому MAC-адресу будет послана нужная информация. Если пакет надо отправить по адресу 192.168.10.20. Компьютер выполнит аналогичную процедуру определения идентификатора сети назначения. В результате будет получен адрес 192.168.10.0, не совпадающий с идентификатором сети компьютера-отправителя (компьютер назначения находится в удаленной сети).

Основы IP-маршрутизации Алгоритм действий компьютера-отправителя: будет определен MAC-адрес не компьютера назначения, а маршрутизатора; с помощью протоколов канального и физического уровня по этому MAC-адресу на маршрутизатор будет послана нужная информация. Несмотря на то, что IP-пакет в этом случае не доставляется непосредственно по назначению, протокол IP на компьютере-отправителе считает свою задачу выполненной. Дальнейшая судьба IP-пакета зависит от правильной настройки маршрутизаторов, объединяющих сети 192.168.5.0 и 192.168.10.0.

Таблица маршрутов в ОС Windows 7 Route print

Основы IP-маршрутизации Чтобы доставить пакет в сеть с адресом из поля Сетевой адрес и маской из поля Маска сети, нужно с интерфейса с IP-адресом из поля Интерфейс послать пакет по IP-адресу из поля Адрес шлюза, а «стоимость» такой доставки будет равна числу из поля Метрика.

Основы IP-маршрутизации Параметры Сетевой адрес и Маска сети вместе задают диапазон всех разрешенных в данной сети IP-адресов. Например, 127.0.0.0 и 255.0.0.0 (означают лю­бой IP-адрес от 127.0.0.1 до 127.255.255.254). IP-адрес 127.0.0.1 называется «адресом заглушки» — посланные по этому адресу пакеты должны обрабатываться самим компьютером. Маска 255.255.255.255 означает сеть из одного IP-адреса, а комбинация 0.0.0.0 — любой неопределенный адрес или маску подсети.

Основы IP-маршрутизации Первая строка в таблице маршрутизации означает, что делает компьютер при необходимости послать пакет в удаленную, т. е. неизвестную ему из таблицы маршрутизации, сеть — со своего интерфейса пакет посылается на IP-адрес маршрутизатора. Вторая строка таблицы заставляет компьютер посылать самому себе (и отвечать на них) все пакеты, отправленные по любому IP-адресу из диапазона 127.0.0.1 — 127.255.255.254.

Основы IP-маршрутизации В третьей строке определено, как посылать пакеты компьютерам локальной сети (по адресам из диапазона 192.168.5.1 — 192.168.5.254). Здесь четко видно, что делать это должен сам компьютер — адресом шлюза является его собственный IP-адрес 192.168.5.200. Четвертая строка означает, что пакеты, посланные по IP-адресу 192.168.5.200 (обратите внимание на маску!), должны обрабатываться самим компьютером.

Основы IP-маршрутизации Аналогично (пятая, шестая и седьмая строки таблицы) нужно поступать и в случае, когда пакеты направляются по адресу рассылки подсети (192.168.5.255), по адресам многоадресной рассылки (224.0.0.0) или по адресу локальной широковещательной рассылки (255.255.255.255).

Основы IP-маршрутизации Объединение сети с помощью маршрутизатора

Основы IP-маршрутизации Таблица маршрутизации компьютера R1

Основы IP-маршрутизации Таблица маршрутизации компьютера R1