Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2006
Тип роботи:
Звіт
Предмет:
Інші
Група:
КН
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти та науки України
НУ «Львівська політехніка»
Кафедра АСУ
Звіт по IP-адресації
з комп’ютерних мереж
Вступ
Якщо комп’ютер підключений до мережі, то повинен існувати спосіб обмінюватися даними з іншими машинами. Причому цей спосіб обміну повинен бути єдиним для всіх комп’ютерів в мережі, щоб не виникало плутанин при передачі інформації. Набір правил, по яким інформація передається від власника до споживача, називається протоколом. Строго кажучи, протоколів існує багато. Той з них, що дозволяє ідентифікувати кожен пристрій – це Internet Protocol, який входить до сімейства протоколів TCP/IP.
Кожен вузол TCP/IP ідентифікується логічною IP-адресою. Кожна IP-адреса ідентифікує місцезнаходження вузла в мережі точно так само, як звичайна адреса позначає будинок на вулиці міста.
Діє четверта версія протоколу, при якому у відповідності з 32-розрядним регістром комп’ютера IP-адреса має довжину 32 біти або 4 октети. Нотація с символом крапки спрощує читання та запис адрес. Кожен октет (8 біт) адреси перетворюється в десяткове число і крапкою відділяється від інших. IP-адреса складається з чотирьох груп цифр, розділеними крапками, які називаються десяткові нотації, наприклад: 212.108.98.160
Адреса складається з двох частин – адреси мережі і адреси машини. Адреса мережі ідентифікує мережу, до якої підключений комп’ютер, а локальна адреса визначає окрему машину всередині ціеї мережі.
Адреса мережі позначає один мережевий сегмент в більш великій об’єднаній мережі (мережі мереж), яка використовує протокол TCP/IP. IP-адреса всіх систем, що підключені до одної мережі, мають один і той самий ідентифікатор мережі. Цей ідентифікатор також використовується для унікального позначення кожної мережі в більшій об’єднаній мережі.
Ідентифікатор вузла(адреса вузла), визначає вузол TCP/IP(робочу станцію, сервер, маршрутизатор чи інший TCP/IP пристрій) в межах кожної мережі. Ідентифікатор вузла унікальним чином позначає систему в тому сегменті мережі, до якої вона підключена.
Ось приклад 32-бітної адреси:
10000011 01101011 00010000 11001000
Ця адреса ділиться на чотири 8-бітних октета. Октети представляються в десятковій системі числення і розділяються точками. Таким чином, вищезаписана адреса в точково-десятковій нотації виглядає так: 131.107.16.200
На наступному малюнку показаний приклад IP-адреси(131.107.16.200), розділеної на ідентифікатор мережі та ідентифікатор вузла. Частина, яка відповідає ідентифікатору мережі (131.107), в даному випадку оприділяється першими двома октетами IP-адреси. Частина, що задає ідентифікатор вузла(16.200), позначаються останніми двома октетами IP-адреси.
Зауваження:
Оскільки IP-адреси служать для ідентифікації пристроїв в мережі, то кожному пристрою в мережі повинна бути назначена унікальна IP-адреса.
Багато комп’ютерів мають лише одну мережеву карту, тому їм потрібна лише одна IP-адреса. Якщо ж в комп’ютері встановлено декілька мережевих карт, то кожній з них повинна бути назначена своя IP-адреса.
Типи адрес
Існує три типи адрес:
Фізична (MAC-адреса).
Локальна адреса вузла, яка оприділяється технологією, з допомогою якої побудована окрема мережа, в яку входить даний вузол. Для вузлів, що входять в локальні мережі – це MAC-адреса мережевого адаптера або порта маршрутизатора, наприклад, 11-А0-17-3D-BC-01. Ці адреси назначаються виробниками обладнання і являються унікальними адресами, так як управляються централізовано. Для всіх існуючих технологій локальних мереж MAC-адреса має формат 6 байт: старші 3 байти призначаються унікальним чином самим виробником. Для вузлів, які входять в глобальні мережі, такі як Х.25 або frame relay, локальна адреса призначається адміністратором глобальної мережі.
Мережева (IP-адреса).
IP-адреса використовується на мережевому рівні.
Символьна (DNS-ім’я).
Символьний ідентифікатор-ім’я, наприклад, SERV1.IBM.COM. Ця адреса назначається адміністратором і складається з декількох частин, наприклад, імені машини, імені організації, імені домену. Така адреса, що також називається DNS-ім’ям, використовується на прикладному рівні, наприклад в протоколах FTP або telnet.
Порядок байт в мережі
Щоб створити інтернет, незалежний від архітектури конкретної машини або мережевого обладнання, необхідно оприділити стандартне представлення даних. Розглянемо, що відбувається, коли одна машина посилає 32-бітове ціле число іншій машині. Фізичне обладнання передає послідовність біт від першої машини до другої, не змінюючи їх порядку. Тим не менш, не всі машини зберігають 32-бітні цілі числа однаково. В одних (що називаються «з найменшого кінця») молодша адреса пам’яті містить наймолодший байт цілого числа. В інших («з найбільшого кінця») молодша комірка пам’яті містить старший байт числа. А деякі все ще запам’ятовують цілі числа в групах 16-бітних слів, причому молодші адреси містять молодше слово числа, але байти в цих словах помінялися місцями. Тому, пряме копіювання байт з однієї машини на іншу може змінити значення числа. Стандартизація порядку байт для цілих чисел особливо важлива для інтернету, так як міжмережеві пакети містять двійкові числа, які вказують адресу призначення і довжину пакету. Такі числа повинні бути зрозумілими як відправнику, так і одержувачу. Протоколи TCP/IP вирішують проблему порядку байт, визначаючи стандартний мережевий порядок байт, який повинні використовувати всі машини для двійкових полів міжмережевих пакетах. Кожен комп’ютер перетворює двійкові елементи з локального представлення в стандартний мережевий порядок перед передачею пакету; він перетворює мережевий порядок байт в свій порядок при прийомі пакету. Поле даних користувача в пакеті не оброблюється по цьому стандарту – користувачі у праві форматувати свої дані так, як вони побажають. Звичайно, більшість користувачів покладаються на стандартні прикладні програми і стикаються з проблемою порядку байт напряму. Міжмережевий стандарт порядку байт визначає, що цілі числа посилаються таким чином, що найстарший (значущий) байт передається першим (тобто у стилі «з найбільшого кінця»). Якщо подивитися на послідовність байт пакету тоді, коли від передається, то у двійкового цілого в цьому пакеті найстарший байт знаходиться ближче всіх до початку пакету, а наймолодший байт знаходиться найближче до кінця пакету. Було висунуто багато аргументів на користь використання того чи іншого представлення даних, і міжмережевий стандарт до сьогодні час від часу піддається критиці. Тим не менш, такий стандарт необхадний, і точна форма його не так вже й важлива.
Класи IP-адрес
Уся доступна адресація в інтернеті розділена на декілька груп мереж, частина з них використовується безпосередньо для адресації комп’ютерів – A, B, C, частина для службових та інший цілей – D, E.
Класс
Первое число в адресе
Возможное количество cетей
Возможное количество компьютеровв одной сети
Вид адреса
A
0-127
126
16 777 216
sss.xxx.xxx.xxx
B
128-191
16 382
65 536
sss.sss.xxx.xxx
C
192-223
2 097 150
256
sss.sss.sss.xxx
D
224-239
применяют для многоадресных рассылок
где sss- номер сети
E
240-255
зарезервированы для эксперемент. целей
xxx - номер хоста
Класс
Значение w
Код сети
Идентификатор узла
Число сетей
Число узлов в сети.
A
1-126
w
x.y.z
126
16,777,214
B
128-191
w.x
y.z
16,384
65,534
C
192-223
w.x.y
z
2,097,152
254
D
224-239
Зарезервировано для многоадресной рассылки
Н/Д
Н/Д
Н/Д
E
240-254
Зарезервировано для экспериментальных целей
Н/Д
Н/Д
Н/Д
З допомогою деякої модифікації отриманої адреси мережі її можна розбити на декілька менших підмереж. Величезний ріст числа комп’ютерів в інтернет призвів до того, що мережі класів A і B можна рахувати вичерпаним і ще залишилась деяка свобода в множині мереж класу С. Це адресна криза, подолання якої ведеться різними способами.
Маски підмереж
Ідентифікатори мереж та ідентифікатори вузлі в IP-адресі розрізняються з допомогою маски підмережі. Кожна маска підмережі являє собою 32-бітне число, яке складається з послідовної групи одиничних бітів для виділення з IP-адреси ідентифікатора мережі, і послідовної групи нульових бітів для виділення ідентифікатора вузла.
Наприклад, ось маска підмережі, яка зазвичай використовується з IP-адресою 131.107.16.200:
11111111 11111111 00000000 00000000
Ця маска підмережі складається з 16 одиничних бітів, за якими слідують 16 нульових бітів, що означає, що частина цієї IP-адреси, яка відповідає ідентифікатору мережі і ідентифікатору вузла, має однакову довжину в 16 біт. В точково-десятковії нотації ця маска буде мати наступний вигляд:
255.255.0.0
В наступній таблиці показані маски підмереж для класі адрес Інтернету.
Класс адреса
Биты маски подсети
Маска подсети
Класс A
11111111 00000000 00000000 00000000
255.0.0.0
Класс B
11111111 11111111 00000000 00000000
255.255.0.0
Класс C
11111111 11111111 11111111 00000000
255.255.255.0
Звичайно значення маски підмережі по замовчуванню (як показано в попередній таблиці) підходять для більшості мереж, що не пред'являють особливих вимог, в яких кожен сегмент IP-мережі відповідає одній фізичній мережі.
В деяких випадках можна використовувати спеціальні маски підмережі для ділення мережі на IP-підмережі. Ділення мережі на IP-підмережі дозволяє розділити стандартну частину IP-адреси, відповідну ідентифікатору вузла, на підмережі, які є підрозділами початкового ідентифікатора мережі, заснованого на класі.
Змінюючи довжину частин маски підмережі, можна зменшити число бітів, використовуваних для ідентифікатора вузла.
Увага!
•Щоб уникнути проблем з адресацією і маршрутизацією всі комп'ютери TCP/IP в одному сегменті мережі повинні використовувати одну і ту ж маску підмережі.
У термінології мереж маскою підмережі або маскою мережі називається бітова маска, що визначає, яка частина IP-адреси вузла мережі відноситься до адреси мережі, а яка - до адреси самого вузла в цій мережі. Наприклад, вузол з IP-адресою 12.34.56.78 і маскою підмережі 255.255.0.0 знаходиться в мережі 12.34.0.0.
Щоб одержати адресу мережі, знаючи IP-адресу і маску підмережі, необхідно застосувати до них операцію порозрядної кон'юнкції. Наприклад, у разі складнішої маски:
IP-адреса: 00001100 00100010 00111000 01001110 (12.34.56.78)
Маска підмережі: 11111111 11111111 11100000 00000000 (255.255.224.0)
Адреса мережі: 00001100 00100010 00100000 00000000 (12.34.32.0)
Маску підмережі часто записують разом з IP-адресою у форматі «IP-адрес/кількість одиничних біт в масці». Наприклад, IP-адреса 12.34.56.78 з маскою 255.255.224.0 (тобто що складається з 19 одиничних біт і 13 нульових) можна записати як 12.34.56.78/19.
Розбиття однієї великої мережі на декілька маленьких підмереж дозволяє спростити маршрутизацію. Наприклад, хай таблиця маршрутизації якогось маршрутизатора містить наступний запис:
Сеть назначения
Маска
Адрес шлюза
12.34.0.0
255.255.0.0
11.22.3.4
Хай тепер маршрутизатор одержує пакет даних з адресою призначення 12.34.56.78. Обробляючи відрядковий таблицю маршрутизації, він виявляє, що при накладенні маски 255.255.0.0 на адресу 12.34.56.78 виходить адреса мережі 12.34.0.0. У таблиці маршрутизації цієї мережі відповідає шлюз 11.22.3.4, якому і відправляється пакет.
Маски підмережі є основою методу безкласової маршрутизації
Призначення маски підмережі
Маска призначається по наступній схемі 28-n (Для мереж класу C), де n - кількість комп'ютерів в под/сети + 2, закруглене до найближчого більшого ступеня двійки.
Приклад: У якійсь мережі класу C є 20 комп'ютерів, маска для такої мережі обчислюється таким чином:
28 - 32 = 224 (0E0h) < = > 255.255.255.224 (0xFFFFFFE0)
Адреса зворотного зв'язку (loopback).
Мережева адреса класу "А" 127.0.0.0 зарезервована для зворотного зв'язку і введена для тестування взаємодії між процесами на одній машині. Коли яка-небудь програма використовує адресу зворотного зв'язку для передачі даних, протокольне програмне забезпечення в комп'ютері повертає ці дані, нічого не посилаючи по мережі. У літературі чітко сказано, що пакет, посланий в мережу з адресою 127, не передаватиметься ні по якій мережі. Більш того, машина або шлюз ніколи не повинен поширювати інформацію про маршрути для мережі з номером 127; ця адреса не є адресою мережі.
Мережеві і широкомовні адреси.
IP - адреси можуть указувати як мережі, так і окремі машини. За угодою адреса, рівна 0, ніколи не призначається окремій машині. Натомість IP-адреса з нулем використовується для посилання на саму мережу. Таким чином, міжмережеві адреси можуть використовуватися для вказівки як на мережі, так і на окремі комп'ютери. За угодою адреса мережі містить поля адреси машини, рівне 0. Іншим важливим моментом є те, що схема адресації включає широкомовну адресу, яка використовується для посилання на всі машини в даній мережі. Згідно стандарту, будь-яка адреса, що складається зі всіх одиниць (255.255.255.255), зарезервована для широкомовлення. У багатьох мережевих технологіях широкомовлення може бути таким же ефективним, як звичайна передача; у інших широкомовлення підтримується мережевим програмним забезпеченням, але вимагає значно більше часу, чим проста передача. Деякі мережі не підтримують широкомовлення взагалі. Тому, широкомовний IP - адреса не гарантує наявності або ефективності широкомовної доставки пакетів. Підводячи підсумки, можна сказати, що: IP-адреси можуть використовуватися для вказівки широкомовлення, широкомовна адреса має поле зі всіма бітами, рівними 1 (255.255.255.255).
Групова адресація.
Крім широкомовлення схема адрес IP підтримує спеціальну форму групової доставки, відому як multicast group (multicasting) - набір систем, яким привласнена IP-адреса багатоадресної розсилки. Багатоадресні розсилки можуть застосовуватися для тимчасової групи систем, що створюється або ліквідовуваної у міру потреби, наприклад для аудіо- або відеоконференцій. Адреси класу D для багатоадресних розсилок знаходяться в діапазоні номерів від 224 до 239.
Деякі IP - адреси багатоадресних розсилок є постійними. До таких адрес відносять:
224.0.0.1 Всі хости локальної мережі. 224.0.0.2 Всі маршрутизатори локальної мережі. 224.0.0.5 Всі маршрутизатори, що підтримують протокол OSPF.
Обмежене широкомовлення.
Технічно широкомовна адреса називається направленим (directed), оскільки він містить як коректний ідентифікатор мережі, так і коректну широкомовну адресу машини. Направлена широкомовна адреса може однозначно інтерпретуватися в будь-якій точці інтернету, оскільки він ідентифікує унікальним чином мережу одержувача крім вказівки на широкомовлення в цій мережі. Направлені широкомовні адреси забезпечують могутній механізм, який дозволяє видаленій системі посилати один пакет, який буде поширений в режимі широкомовлення у видаленій вказаній мережі. З погляду адресації, головним недоліком направленого широкомовлення є те, що воно вимагає знань про адресу мережі. Інша форма широкомовної адреси, звана обмежена широкомовна адреса або локальна мережева широкомовна адреса, забезпечує широкомовну адресу для локальної мережі (мережі відправника), незалежно від призначеної їй IP-адреси. Локальна широкомовна адреса складається з 32 одиниць. Комп'ютер може використовувати обмежену широкомовну адресу в процесі свого запуску, до того, як він дізнається свою IP-адресу або IP-адресу локальної мережі. Як тільки комп'ютер дізнається IP-адресу своєї мережі, вона може використовувати направлене широкомовлення. Як правило, протоколи TCP/IP обмежують широкомовлення до найменшого можливого набору машин.
Відповідальність за адресацію в Інтернеті.
Щоб бути упевненим в тому, що мережеві частини Інтернетівських адрес є унікальними, всі Інтернетівські адреси призначаються одним відомством, Мережевим Інформаційним Центром (NIC). Він призначає тільки мережеву частину адреси і покладає відповідальність за призначення адрес комп'ютерів в цій мережі організації, що запитала цю адресу. При призначенні IP-адрес мережам NICу важливо лише те, що ця мережа або приєднана до інтернету, або збирається до нього приєднатися. Яка-небудь корпорація може узяти на себе відповідальність за призначення унікальних мережевих адрес усередині свого інтернету, якщо вона ніколи не збирається сполучати свій інтернет із зовнішнім світом. Насправді багато груп, що використовують протоколи TCP/IP, призначають адреси на свій розсуд. Наприклад, NIC призначив адресу 10.0.0.0 ARPANETу. Якщо який-небудь коледж вирішить використовувати протоколи TCP/IP в своєму Ethernete, до складу якого входять лише три машини, він може вибрати адресу 10.0.0.0 для цієї локальної мережі. Проте, як показує досвід, небажано створення приватного інтернету, що використовує ті ж самі мережеві адреси, що і об'єднаний Інтернет, оскільки це приведе до неможливості взаємної роботи в майбутньому і може викликати проблеми при спробі обмінятися програмним забезпеченням з іншими коледжами. Тому, всім, хто використовує TCP/IP дуже вигідно витратити якийсь час і одержати офіційні Інтернетівські адреси у NICа.
Специальные адреса
Описание
0.0.0.0
Используется при загрузке.
127.0.0.1
Кольцевой адрес.Один и тот же компьютер.
255.255.255.255
Широковещательная рассылка по локальной сети.
127.0.0.0 127.0.0.2-127.255.255.255 128.0.0.0 191.255.0.0 192.0.0.0 255.255.255.0 240.0.0.0-255.255.255.254
Зарезервированы
IP-адреси, зарезервовані для приватних мереж TCP/IP.
Класс
от IP адреса
до IP адреса
Всего адресов в диапазоне
А
10.0.0.0
10.255.255.255
16 777 216
В
172.16.0.0
172.16.255.255
65 536
С
192.168.0.0
192.168.255.255
65 536
Комітет IANA зарезервував декілька блоків IP-адрес для приватних мереж. Хости в Internet не повинні мати IP-адрес з номерами із зарезервованих блоків.
Недоліки адресації Інтернету.
Найочевиднішим недоліком є те, що адреси описують з'єднання, а не комп'ютери: якщо машина переміщається з однієї мережі в іншу, її IP-адреса повинна змінитися. Щоб зрозуміти цей висновок, давайте розглянемо мандрівників, який хотіли б від'єднувати свої персональні комп'ютери, брати їх з собою в дорогу, а потім приєднувати їх до інтернету після прибуття в місце призначення. Таким персональним комп'ютерам не можна призначити постійну IP-адресу, оскільки IP-адреса ідентифікує мережу, до якої приєднана ця машина. Іншим слабким місцем міжмережевої схеми адресації є те, що коли число машин в мережах класу З починає перевищувати 255, потрібно зрадити її адресу на адресу класу В. Хотя це може показатися незначною проблемою, зміна мережевої адреси може зажадати великої кількості часу і бути трудноотлажіваємим. Оскільки велика частина програмного забезпечення не призначена для роботи з декількома адресами в одній і тій же фізичній мережі, адміністратори не можуть спланувати плавний перехід, протягом якого вони могли б поволі зрадити адреси. Натомість, вони повинні відразу заборонити використання однієї мережевої адреси, зрадити адреси всіх машин, а потім відновити взаємодію, використовуючи нові мережеві адреси. Маршрутизація грунтується на міжмережевих адресах, причому для ухвалення рішення про маршрут використовується ідентифікатор мережі. Розглянемо комп'ютер, що має два з'єднання з інтернетом. Ми знаємо, що така машина має більш ніж одну IP-адресу. Тоді вірно наступне твердження: оскільки маршрутизація використовує мережеву частину IP-адреси, шлях, прохідний пакетами до цієї машини з декількома IP-адресами, залежить від використовуваної адреси. Наслідки цього твердження дивовижні. Люди думають, що кожен комп'ютер - це одна суть, і хочуть використовувати одне ім'я. Вони часто дивуються, виявивши, що у машини є більш ніж одне ім'я, і ще більш дивуються, відкривши, що різні імена поводяться по-різному. Іншим дивовижним слідством міжмережевої схеми адресації є те, що знання однієї IP-адреси для одержувача може опинитися недостатньо; може вийти так, що не можна буде досягти одержувача, використовуючи цю адресу.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора