Использование масок в IP-адресации.

Маска – четырех байтное число, которое используется в паре с IP адресом, двоичная запись маски содержит единицы в тех разделах, которые должны в IP адресе интерпретироваться как номер сети. Поскольку номер сети является цельной частью адреса, 1 в маске представляют непрерывную последовательность.

Для стандартных классов сетей маски имеют след. значения:

· класс А – 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0);

· класс В – 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0);

· класс В – 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0);

В терминологии сетей TCP/IP маской подсети или маской сети называется битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая— к адресу самого узла в этой сети. Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.255.0 находится в сети 12.34.56.0/24 с длиной префикса 24 бита.

Другой вариант определения – это определение подсети IP-адресов. Например, с помощью маски подсети можно сказать, что один диапазон IP-адресов будет в одной подсети, а другой диапазон соответственно в другой подсети.

Чтобы получить адрес сети, зная IP-адрес и маску подсети, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции (логическое И). Например, в случае более сложной маски (битовые операции в IPv6 выглядят идентично):

IP-адрес: 11000000 10101000 00000001 00000010 (192.168.1.2)

Маска подсети: 11111111 11111111 11111111 00000000 (255.255.255.0)

Адрес сети: 11000000 10101000 00000001 00000000 (192.168.1.0)

Разбиение одной большой сети на несколько маленьких подсетей позволяет упростить маршрутизацию. Например, пусть таблица маршрутизации некоторого маршрутизатора содержит следующую запись:

Пусть теперь маршрутизатор получает пакет данных с адресом назначения 192.168.1.2. Обрабатывая построчно таблицу маршрутизации, он обнаруживает, что при наложении маски 255.255.255.0 на адрес 192.168.1.2 получается адрес сети 192.168.1.0. В таблице маршрутизации этой сети соответствует шлюз 192.168.1.1, которому и отправляется пакет.

Маски подсети являются основой метода бесклассовой маршрутизации (CIDR). При этом подходе маску подсети записывают вместе с IP-адресом в формате «IP-адрес/количество единичных бит в маске». Число после слэша означает количество единичных разрядов в маске подсети.

Рассмотрим пример записи диапазона IP-адресов в виде 10.96.0.0/11. В этом случае маска подсети будет иметь двоичный вид 11111111 11100000 00000000 00000000, или то же самое в десятичном виде: 255.224.0.0. 11 разрядов IP-адреса отводятся под номер сети, а остальные 32-11 = 21 разряд полного адреса— под локальный адрес в этой сети. Итого, 10.96.0.0/11 означает диапазон адресов от 10.96.0.1 до 10.127.255.254.

Маска назначается по следующей схеме 2⁸ − n (для сетей класса C), где n— количество компьютеров в подсети + 2, округленное до ближайшей большей степени двойки.(2 добавляется, чтобы учесть IP-адрес сети (первый в диапазоне) и широковещательный (последний в диапазоне, задаваемом маской)

Пример: В некой сети класса C есть 30 компьютеров, маска для такой сети вычисляется следующим образом:

2⁸ - 32 = 224 (E0h) < = > 255.255.255.224 (0xFFFFFFE0)

Пользователи обычно предпочитают работать с символьными именами компьютеров, и операционные системы локальных сетей приучили их к этому удобному способу. Следовательно, в сетях TCP/IP должны существовать символьные имена хостов и механизм для установления соответствия между символьными именами и IP-адресами.

IPv6 адреса всех типов ассоциируются с интерфейсами, а не узлами. Так как каждый интерфейс принадлежит только одному узлу, уникастный адрес интерфейса может идентифицировать узел. Одному интерфейсу могут соответствовать много IPv6 адресов различного типа (уникастные, эникастные и мультикстные). Существует два исключения из этого правила:

1. Одиночный адрес может приписываться нескольким физическим интерфейсам, если приложение рассматривает эти интерфейсы как единое целое при представлении его на уровне Интернет.

2. Маршрутизаторы могут иметь ненумерованные интерфейсы (например, интерфейсу не присваивается никакого IPv6 адреса) для соединений точка-точка, чтобы исключить необходимость вручную конфигурировать и объявлять (афишировать) эти адреса. Адреса не нужны для соединений точка-точка маршрутизаторов, если эти интерфейсы не используются в качестве точки отправления или назначения при посылке IPv6 дейтограмм. Маршрутизация здесь осуществляется по схеме близкой к используемой протоколом CIDR в IPv4.

Общие сведения о сетевых службах и ресурсах

Пара модулей «клиент-сервер» обеспечивает совместный доступ пользователей к определенному типу ресурсов, например к файлам. В этом случае говорят, что пользователь имеет дело с файловой службой (сервисом).Обычно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых служб для своих пользователей - файловую службу, службу печати, службу электронной почты, службу удаленного доступа и т. п.

Файловый сервис

Файловый сервис организует удаленный доступ, совместное использование, быстрый перенос и тиражирование, резервное копирование файлов. Этот сервис предусматривает наличие централизованных хранилищ файлов, эффективное использование дискового пространства. Сетевой файловый сервис повышает эффективность хранения и поиска информации.

Основными функциями файлового сервиса являются: передача файлов, хранение файлов и миграция данных, синхронизация изменений файлов, архивирование файлов, (т.н. миграцию данных).

Сетевым файловым сервисом передачи файлов называется любой сервис, который сохраняет, извлекает или перемещает файлы для сетевых клиентов. Этот вид файлового сервиса позволяет обрабатывать данные намного эффективнее, чем это делается с использованием таких носителей информации, как дискеты и ленты, транспортируемые людьми из одного места в другое. Легкость, с которой файлы могут передаваться, не зависит от их размера и расстояния передачи. Сервис передачи файлов не только увеличивает эффективность работы организации, но и обеспечивает доступ к информации, которая недоступна в бессетевой среде.

Важным аспектам применения сервиса передачи файлов является возможность регулировать права доступа к информации, например, разрешить передачу по сети важной информации только уполномоченным лицам. Использование паролей и различных методов шифрования позволяет повысить уровень безопасности файловой системы.

Быстрое увеличение объема информации привело к разработке разнообразных накопителей: магнитных и оптических дисков, дискет, лент и пр.

Различают следующие виды хранения:

· оперативное (online) – на жестких дисках;

· резервное (nearline) – с помощью стримеров с автоматической сменой лент и подобных устройств;

· архивное (offline) – на магнитных лентах и оптических дисках.

По мере старения данных и уменьшения обращений к ним, информацию можно перемещать с дорогих оперативных жестких дисков на более дешёвые долговечные архивные носители. Перемещение данных с одного носителя на другой или из одного места в другое называется миграцией данных.В файловом сервисе может быть установлен критерий перемещения файлов, например, на основании возраста данных или их размера.

Рабочие место человека в современном мире во все большей степени зависит от мобильных вычислительных средств, в частности, от портативного компьютера и переносных устройств (КПК, смартфон и пр.). Таким мобильным устройствам требуется особый вид файлового сервиса. Мобильные компьютеры не всегда подключены к сети и доступны в ней. Файлы, необходимые пользователю для работы на мобильном компьютере, обычно копируются с сетевого файлового сервера. Однако первоначальный файл на сервере может оказаться измененным другим пользователем, или в программе почтовый клиент могут произойти изменения (получение/отправка почты). Тогда копия на мобильном компьютере будет содержать устаревшую информацию. Чтобы пользователь мобильного компьютера мог узнавать о происходящих на файловом сервере изменениях, необходим особый вид файлового сервиса, называемый синхронизацией изменений файлов.

Синхронизация изменений файлов – это сетевой сервис, который сравнивает время и дату сохранения файлов и определяет, какой из файлов был изменен последним. Этот сервис может также отслеживать, кому принадлежит конкретный файл, и были ли сделаны промежуточные изменения. С помощью этой информации все копии автоматически приводятся в соответствие с последней версией файла. Если изменения были произведены в двух копиях файла, сервис синхронизации изменений файлов должен быть в состоянии читать информацию, содержащуюся в похожих файлах, и интеллектуально объединять изменения.

Архивирование, или дублирование файловпредставляет собой создание на случай аварии копий-дубликатов важных данных на магнитных лентах или других носителях. Архивирование файлов упрощается при объединении всех устройств хранения данных. На основе централизованного хранения файлов и управления ими один администратор может дублировать информацию, хранящуюся на нескольких файл-серверах. Кроме того, специализированные накопители и программное обеспечение, используемые в вычислительных сетях, позволяют собирать данные большого объема и управлять ими.

Сервис печати

Сервис печати – это сетевые приложения, которые управляют доступом к принтерам и факсимильному оборудованию. Сервис печати принимает запросы заданий печати, интерпретирует форматы заданий печати и конфигурации принтеров, управляет очередями печати и организует взаимодействие с сетевыми принтерами и факсимильным оборудованием для сетевых клиентов.

Сервис печати позволяет пользователям коллективно получать доступ к устройствам печати через ограниченное количество интерфейсов (как правило, устройство печати имеет один, реже два интерфейса). Совместно использовать дорогостоящее специализированное оборудование печати, уменьшать количество требуемых принтеров, размещать принтеры в наиболее удобных местах, устранять ограничения расстояний между компьютером пользователя и устройством печати, организовывать и обрабатывать очереди запросов на печать.

Аппаратное решение, призванное облегчить пользователям сети доступ к принтерам, представлено компанией D-Link, семейством принт-серверов DPR.

Рис. 38. Пример использования принт-сервера D-Link

Сервис сообщений

Сервис сообщенийпозволяет организовать обмен сообщениями между пользователями сети, оперируя текстовой, графической, звуковой и видеоинформацией. В отличие от файлового сервиса, сервис сообщений тесно связан с коммуникационным взаимодействием между пользователями, сетевыми приложениями и документами. Сервис сообщений помогает пользователям передавать сообщения, генерируемые компьютерами и людьми, работать с объектно-ориентированным программным обеспечением и объектами, распределенными по сети, маршрутизировать и разделять данные с помощью приложений автоматизации документооборота и объектно-связанныхдокументов, организовывать и поддерживать каталоги информации о пользователях и устройствах. Сервис сообщений предоставляет пользователю возможность не только передавать, но и сохранять все сообщения. В некоторых случаях он используется компьютерами (серверами сети), чтобы извещать пользователей о наступлении каких-либо событий. Электронная почта является одной из реализаций сервиса сообщений и представляет собой электронную передачу сообщений между двумя или несколькими компьютерами в сети.

Электронная почта способна передавать не только текстовые сообщения, но и графические, видео- и звуковые данные. Особый вид почты - речевая или голосовая почта. Системы речевой почты — это специализированные компьютеры, включенные в сеть. Объектно-ориентированные приложения - это компьютерные программы, которые объединяют меньшие приложения для выполнения сложных задач.

Приложения для рабочих групп используются для управления документооборотом. Приложения управления документооборотом интеллектуально маршрутизируют формы, замечания и документы между клиентами сети и используются для управления многопользовательскими распределенными деловыми процессами. Для организации службы сообщений применяется сервис каталога. Серверы сети регулярно обмениваются изменениями, происходящими в каталогах, с помощью межсерверных сообщений. Благодаря синхронизации информации об объектах сети, хранящейся на разных серверах, пользователю при отправке сообщения не нужно знать местоположение объекта, указывать его адрес и определять маршрут - достаточно лишь указать имя объекта назначения.

Сервис приложений

Сервис приложений – это вид сетевого сервиса, который запускает программы для сетевых клиентов. Сервис приложений дает возможность пользователям совместно использовать не только данные (как в файловом сервисе), но и вычислительную мощность сервера. Задача сервиса приложений – координация оборудования и программного обеспечения для работы приложений и утилит на наиболее подходящей платформе.

Главные преимущества сервиса приложений – специализация серверов, расширяемость и развитие. Сервер приложений, если он выделен для выполнения конкретных задач, может быть оптимизирован для их решения за счет использования специализированного оборудования. В результате увеличивается быстродействие, повышается надежность и появляется возможность лучше организовывать контроль целостности и защиты данных. Одним из наиболее распространенных видов серверов приложений являются базы данных «клиент-сервер».

Сервис баз данных

Сервис баз данных предназначен для организации централизованного хранения, поиска и обеспечения защиты данных. Этот сервис обеспечивает хранение, восстановление и поиск информации в базах данных на серверах, позволяя сетевым клиентам управлять данными и их представлением. Приложения баз данных, позволяющие клиентам запрашивать данные у специализированных серверов, называются базами данных «клиент-сервер». Приложения баз данных «клиент-сервер» распределяют и оптимизируют задачи, составляющие процесс запроса и предоставления данных.

Этот сервис реализуется серверами баз данных и программно-аппаратными комплексами.