Типы адресов стека TCP/IP

Распознаются объекты компьютерной сети с помощью адресации.Канальный уровень имеет дело только с физическими адресами устройств (иногда называются также МАС-адресами). Физические адреса устройств — это уникальные адреса оборудования. Чаще всего они назначаются производителями оборудования,которые используют адреса, закрепленные за ними стандартизирующей организацией.Формат адреса зависит oт используемого метода доступа к среде передачи.

Хотя сетевые компьютеры могут быть идентифицированы по их физическим адресам, фактическая доставка данных в локальной сети обычно осуществляется передачей фрейма всем сетевым устройствам. Каждое устройство читает физический адрес фрейма, и если его физический адрес соответствует адресу во фрейме, забирает данные. Все другие устройства игнорируют остальную часть фрейма. Физические адреса устройств используются мостами(маршрутизаторами) для выборочного повтора сигналов данных на раздельных сегментах среды передачи. Кроме того в любых сетях, в том числе и в TCP/IP,необходимо идентифицировать отдельные, взаимодействующие между собой устройства и программы.

В стеке TCP/IP используется три типа адресов:

1. Локальный (физический, аппаратный адрес, МАС-адрес) – тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, которая является элементом составной интерсети. Адрес имеет формат 6 байт и назначается производителем оборудования и является уникальным.

2. IP-адрес (читается как айпи-адрес) –представляет собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передаёт пакеты между сетями. IP - это основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передает пакеты между сетями. IP версии 4 (IPv4) занимает 4 байта, например, 192.168.17.25. Если IPX/IPX использует MAC-адреса канального уровня, то IP-адресация - это самостоятельная,независимая от технологий канального уровня, система адресации. Это было сделано преднамеренно, так как TCP/IP предназначался изначально для объединения локальных сетей, использующих разнообразные технологии передачи данных, и,следовательно, нужна была самостоятельная система адресации, позволяющая уникально идентифицировать любой компьютер в глобальном масштабе. IP-адреса назначаются администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизатора в ручную или с помощью протокола DHCP.

3. Символьно-доменное имя(expertise.dlink.com.tw). Символьные имена разделяются точками.

В терминологии TCP/IP под локальным адресом понимается такой тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, являющейся элементом составной интерсети. В разных подсетях допустимы разные сетевые технологии, разные стеки протоколов, поэтому при создании стека TCP/IP предполагалось наличие разных типов локальных адресов. Если подсетью интерсети является локальная сеть, то локальный адрес - это МАС - адрес.

МАС - адрес назначается сетевым адаптерам и сетевым интерфейсам маршрутизаторов. МАС - адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными, так как управляются централизованно. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС - адрес имеет формат 6 байт,например 00-1 F -16-06-57-06.Однако протокол IP может работать и над протоколами более высокого уровня,например над протоколом IPX или Х.25. В этом случае локальными адресами для протокола IP соответственно будут адреса IPX и Х.25. Следует учесть, что компьютер в локальной сети может иметь несколько локальных адресов даже приодном сетевом адаптере. Некоторые сетевые устройства не имеют локальных адресов. Например, к таким устройствам относятся глобальные порты маршрутизаторов, предназначенные для соединений типа «точка-точка».

IP –адресация

IP-адреса представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передает пакеты между сетями. Эти адреса состоят из 4байт, например 109.26.17.100. IP-адрес назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двухчастей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet(Internet Network Information Center, InterNIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно поставщики услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений Inter NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.

IP-адрес состоит из двух частей:

· Номер сети – выбирается администратором произвольно или назначается службой InterNic (Internet Network Information Center), если подсеть должна работать как составная часть Internet, Поставщики услуг Internet (или провайдеры) получают диапазоны IP-адресов, а затем распределяется между абонентами сети. IP — не зависит от локального адреса компьютера.

· Номер узла в сети – назначается независимо от локального адреса узла.

IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение. Маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей. Поэтому каждый порт маршрутизатора имеет собственный IP-адрес. Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей. В этом случае компьютер должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей.

Если адрес начинается с 0 (а мы помним, что 0=БИТ), то сеть относят к классу А и номер сети занимает 1 байт, номер узла 3 байта. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. Таких сетей немного, зато количество узлов в них может достигать 2 ^24.

Если первые два бита равны 10, то сеть относится к классу В. Является сетью средних размеров, максимальное количество узлов в которой равняется 2 ¹⁶ .

Если адрес начинается последовательностью 110, то он относится к классу С, количество узлов в котором равняется 2 ⁸ .

Рисунок 105 . Классификация IP-адресов

Если адрес начинается последовательностью 1110, то это сеть класса D. Она означает групповой адрес—Multicast. Технология IP Multicast использует адреса с 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Поддерживается статическая и динамическая адресация. Примером статических адресов являются 224.0.0.1 —адрес группы, включающей в себя все узлы локальной сети, 224.0.0.2 — все маршрутизаторы локальной сети. Диапазон адресов с 224.0.0.0 по 224.0.0.255 зарезервирован для протоколов маршрутизации и других низкоуровневых протоколов поддержки групповой адресации. Остальные адреса динамически используются приложениями.

Если адрес начинается с 11110, то эта сеть относится к классу Е. Адреса этого класса зарезервированы для будущего применения.

Протокол IP предполагает наличие адресов, которые трактуются особым образом. К ним относятся следующие:

1. Адреса, значение первого октета которых равно 127.Пакеты, направленные по такому адресу, реально не передаются в сеть, а обрабатываются программным обеспечением узла-отправителя. Таким образом, узел может направить данные самому себе. Этот подход очень удобен для тестирования сетевого программного обеспечения в условиях, когда нет возможности подключиться к сети. 127.0.0.1 – этот адрес имеет название loopback.

2. Адрес 255.255.255.255. Пакет, в назначении которого стоит адрес 255.255.255.255, должен рассылаться всем узлам сети, в которой находится источник. Такой вид рассылки называется ограниченным широковещанием.В двоичной форме этот адрес имеет вид 11111111 11111111 11111111 11111111.

3. Адрес 0.0.0.0. Он используется в служебных целях и трактуется как адрес того узла, который с генерировал пакет. Двоичное представление этого адреса 00000000 00000000 00000000 00000000

Дополнительно особым образом интерпретируются адреса:

· содержащие 0 во всех двоичных разрядах поля номера узла; такие IP-адреса используются для записи адресов сетей в целом;

· содержащие 1 во всех двоичных разрядах поля номера узла; такие IP-адреса являются широковещательными адресами для сетей,номера которых определяются этими адресами.

Таблица 6 . Классы сетевых адресов

В локальных сетях, основанных на протоколе IP, могут использоваться специальные адреса, назначенные IANA (стандарты RFC 1918 и RFC1597):

10.0.0.0—10.255.255.255;

172.16.0.0—172.31.255.255;

192.168.0.0—192.168.255.255.

Такие адреса называют локальными или «серыми», эти адреса не маршрутизируются в Интернет. Необходимость использовать такие адреса возникла из-за того, что, когда разрабатывался протокол IP, не предусматривалось столь широкое его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Как вариант был придуман протокол IPv6. В различных не пересекающихся LAN адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами - NAT или proxy дают возможность подключить ЛВС к глобальной сети (WAN). Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и межсетевых экранов).

Конфликт адресов - распространённая ситуация в локальной сети,при которой в одной IP подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP адресами. Для предотвращения таких ситуаций и облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP, с помощью которого можно автоматически назначать адреса компьютерам.

NAT (от англ. NetworkAddressTranslation - «преобразование сетевых адресов») - это механизм в сетях TCP/IP, позволяющий преобразовывать IP-адреса транзитных пакетов. Также имеет названия IPMasquerading, NetworkMasqueradingи NativeAddressTranslation