Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
IP-АДРЕСАЦІЯ.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Телекомунікації
Інформація про роботу
Рік:
2002
Тип роботи:
Методичні вказівки до лабораторної роботи
Предмет:
Телекомунікаційні мережі
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національний університет «Львівська політехніка»
Кафедра «Телекомунікації»
IP-АДРЕСАЦІЯ
Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу
«Телекомунікаційні мережі ч.І»
Для студентів спеціальності
«Інформаційні мережі зв’язку»
Львів 2002
“IP-адресація”. Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу “Телекомунікаційні мережі ч.І” для студентів спеціальності “Інформаційні мережі зв’язку”. Львів 2002. 12 с.
Автори: к.т.н. доц. Павликевич М.Й.
ст. викладач Костів О.Л.
асистент Кирик М.І
Програмне забезпечення: Магеровська О.
Рецензент: професор д.т.н. Тимченко О.В.
У лабораторній роботі розглянуто правила адресації мереж різних класів. Наведено приклади визначення адрес підмереж.
Методичні вказівки розглянуто на засіданні кафедри “Телекомунікації” Національного університету “Львівська політехніка” від______2002р. протокол №____.
Мета роботи: розглянути правила адресації мереж різних класів, дослідити принципи створення та призначення підмереж.
Теоретична частина
Структура IP-адреси.
Схема маршрутизації повідомлень в TCP/IP базується на унікальних адресах, названих адресами Internet або IP-адресами, які утворюють пару:
<адреса локальної мережі, адреса вузла в локальній мережі>,
або (<NetID, HostID>)
IP-адреси представлені 32-бітовим кодом і діляться на класи : A, B, C, D, E (рис.1). Найбільше використання на даний час мають перші 3 класи.
Рис. 1. Структура IP-адрес.
Клас А -адреса починається з 0
Клас В -адреса починається з 10
Клас С -адреса починається з 110
Клас D -адреса починається з 1110
Клас E -адреса починається з 1111
Розподіл кількості адрес мереж та вузлів у різних класах показано в таблиці 1.
Таблиця.1
Коли комп’ютер має два або більше фізичних під’єднань, він називається multi-home host. Такий комп’ютер або маршрутизатор потребує множину IP-адрес, при цьому кожна адреса відповідає одному з під’єднань машини до мережі.
Оскільки IP-адреси кодують як мережу, так і вузол в мережі, то ці адреси не визначають конкретний комп’ютер, а визначають під’єднання до мережі.
Тому раутер, який з’єднує n мереж, має n різних IP-адрес, по одній для кожного мережевого під’єднання.
Десятковий запис IP-адреси.
IP-адреса має чотири поля (байти) у формі ааа.ввв.ссс.ddd, розділених крапками. Кожне поле звичайно подається у формі десяткового числа. IP-адреси можна розрізняти за класами, використовуючи десяткове значення ааа першого байта:
Таблиця 2
Угоди щодо спеціальних адрес
IP-адреса може бути використана для посилання як на мережу, так і на індивідуальний вузол. За угодою, адреса вузла (HostID), всі біти якої рівні 0, ніколи не призначається індивідуальному вузлу, вона зарезервована для посилання на мережу, адреса якої NetID. IP-адреси можуть бути використані для позначення всеадресного (широкомовного) повідомлення для мережі NetID (т. зв. скероване всеадресне повідомлення); для цього всі біти адреси вузла встановлюються в 1. IP-адреса обмеженого широкомовного повідомлення або широкомовного повідомлення в локальній мережі має всі 32 біти встановлені в 1. Поле IP-адреси, яке містить всі 1, інтерпретується як “всі” (напр., “всі вузли” в мережі); поле, яке складається з усіх 0, інтерпретується як “цей/ця” (напр., HostID=0 - “цей вузол”, NetID=0 - “ця мережа”).
IP-адреса 127.0.0.0, значення класу А, зарезервована для кільцевої перевірки (контрольної петлі) і використовується для тестування TCP/IP та для процесів внутрішньої комунікації в локальному вузлі. Трафік не передається в мережу; це не є мережева адреса. На практиці діють 5 комбінацій щодо використання нулів (“цей”) і одиниць (“всі”) (див. Рис2.)
Рис. 2. Угоди щодо спеціальних адрес
Примітки до рис. 2:
Мережі та підмережі. Маски.
В оригінальній схемі IP-адресації будь-якій фізичній мережі призначена унікальна мережева адреса; будь-який вузол в мережі використовує мережеву адресу як префікс до індивідуальної адреси вузла. Такий поділ обумовлений потребами процесу маршрутизації пакетів. Окремі територіальні мережі мають певну свободу в модифікації адрес і маршрутів, що дозволяє розширити кількість адрес.
В багатьох випадках, наприклад з метою зниження трафіка, чи для організації робочих груп, проявляється необхідність розбиття на підмережі або сегменти. Здійснюється таке розбиття за допомогою масок підмереж. Це призводить до зниження кількості вузлів в мережі, а також спрощує адресацію між ними за рахунок скорочення кількості біт , що залишаються для визначення адреси хоста.
Додатково комп’ютер має знати, скільки біт відведено для SubNetID та HostID. Саме за допомогою маски є можливість вказати розмір цих полів. Маска - 32-розрядне число, що має біти, які відповідають полям NetID та SubNetID, рівні 1, а біти для HostID рівні 0. Адреса підмережі визначається шляхом логічного множення:
<Адреса підмережі> = <IP-адреса & маска>
Розглянемо сегментацію мереж IP на прикладі мережі класу С. Організація пімереж в цьому випадку виконується за допомогою “позичення” для адресації мережі декількох біт з останнього октета. Кількість позичених біт залежить від потрібної кількості підмереж або від обмеження щодо кількості вузлів в підмережі.
У випадку розбиття на дві підмережі відповідно відповідно позичаються 2 біти, залишаючи 6 біт для адресації хостів. Ці два біти з останнього октета будуть додані до бітів, що використовуються для адресації мережі. Шість біт , що залишились, дозволяють кожній з двох підмереж підтримувати 62 унікальних адреси, а маска підмережі, що використовується, буде виглядати як:
255. 255. 255.192(11111111.11111111.11111111.11000000)
Для організації шести підмереж потрібно використовувати три біти, що обмежує кількість вузлів в кожній мережі до тридцяти і з маскою:
255.255.255.224 (11111111.11111111.11111111.11100000)
Легко зауважити , що розбиття на більшу кількість підмереж призведе до різкого зниження кількості доступних адрес в підмережі.
Досить часто використовують запис адресації виду ХХХХ.ХХХХ.ХХХХ.0/Y
Число , що стоїть за дробом, визначає кількість біт , позичених для визначення адреси мережі, що дозволяє відмовитись від стандартної форми запису. Таким чином, адреса класу С 204. 251. 122.0 з маскою 255.255.255.224 може бути записана як 204.251.122.0/27, що означає використання 27 з 32 адресних біт для визначення адреси мережі, залишаючи решту адресного простору для призначення адрес хостам.
Це число називають номером CIDR(Classless InterDomain Routing)
Маска також часто записується у шістнадцятковій формі, особливо тоді, коли приходиться маніпулювати SubNetID з розміром, не кратним 8 бітам. Вищеприведена маска у шістнадцятковій формі записується так: 0xffffff00.
Маючи IP адресу і маску, комп’ютер може визначити чи IP адреса вказує:
на комп’ютер який знаходиться на його ж підмережі;
на комп’ютер який знаходиться на іншій підмережі;
на комп’ютер який знаходиться на іншій мережі.
Наприклад адреса комп’ютера 184.12.44.45 (клас В), а його маска рівна 255.255.255.0 (тобто для SubNetID виділено 8 біт). Якщо комп’ютеру необхідно передати інформацію, призначену для іншого комп’ютера, IP-адреса якого рівна: 184.12.80.2, то комп’ютер може визначити що їх NetID однакові, а от SubNetID різні (44 80);
- адреса 184.12.44.50, то комп’ютер може визначити, що вони належать як до одної мережі, так і до одної підмережі, оскільки їх NetID та SubNetID однакові;
- адреса 192.168.0.3 (адреса класу С) - оскільки NetID різні, то подальші уточнення не проводяться.
Ці порівняння необхідні наприклад для того щоб можна було визначитися, чи комп’ютер повинен посилати пакети до призначення прямо на мережу (підмережу), до якої він безпосередньо під'єднаний, чи до маршрутизатора, який асоціюється з необхідним напрямком.
Організація підмереж
Сам Internet не бачить організації підмереж, так що організація підмереж відома і розпізнається тільки локально всередині загальної мережі. Однак будучи один раз утворена, кожна підмережа локально діє як окрема мережа, і комунікація між підмережами вимагає того ж, що й комунікація між мережами. Комп'ютери в різних підмережах не можуть бачити один одного, доки не передбачено спеціального способу для цього. Очевидно, що 16777214 адрес станцій мережі класу A незручні для використання, як і 65534 адрес класу B. Звичайно неможливо використати такий розмір мережі, однак існує простий спосіб організації підмереж в мережах класів A і B: підмереж класу A у вигляді еквівалентних мереж класу B і підмереж класу B у еквівалентні мережі класу C. Зауважимо ще раз, що організація підмереж є тільки внутрішньою, а зовні мережа класу A завжди залишається такою.
Використаємо для прикладу мережу класу C і розглянемо, як можна утворити підмережу. Нехай мережева адреса є 192.168.255.0 і мережева маска для неї є 255.255.255.0. Маємо 8 бітів для адрес станцій, що дає можливих 254 адреси. Нагадаємо, що адреси станцій з усіма двійковими одиницями (тобто 255) або з усімома нулями (тобто 0) не можна застосовувати. Для маски можна призначити будь-які з бітів, зарезервованих в мережевій адресі класу C для станції, тобто від 1 до 6 бітів, однак не можна вживати 7 бітів, бо це означатиме 0 станцій. Зауважимо, що перші три 255.255.255 не змінюються. Доброю практикою при організації підмереж є виділення бітів у мережевій масці неперервно зліва направо. Це не вимога, однак впровадження інших варіантів не дає добрих результатів.
Таблиця 3.
Використання 2 адресних біт для утворення підмереж
Оскільки у двійковій формі 19210=(1100 0000)2, то це забезпечує 4 підмережі, кожна з 62 станціями
Таблиця 4.
Використання 3 адресних біт для утворення підмереж
Оскільки у двійковій формі 22410=(1110 0000)2, то це забезпечує 8 підмереж, кожна з 30 станціями.
Подібним чином можна отримати діапазони адрес для мережевих масок
4 біти Мережева маска 255.255.255.240 з 16 підмережами по 14 станцій у кожній;
5 бітів Мережева маска 255.255.255.248 з 32 підмережами по 6 станцій у кожній;
6 бітів Мережева маска 255.255.255.252 з 64 підмережами по 2 станції у кожній.
Перші 24 біти в IP-адресі можна ігнорувати (у нашому прикладі це десяткове 192.168.255), оскільки вони відносяться до базової мережі, в якій організуються підмережі. При використанні двобітової мережевої маски для підмережі 0 бачимо, що останні 8 бітів завжди починаються від 008, що означає їх десятковий еквівалент в інтервалі від 0 до 63. Оскільки всі нулі та всі одиниці в адресі станції не можна використовувати, то це виключає із вжитку 0 і 63, так що залишаються числа від 1 до 62. Для підмережі 2 перші два біти останнього октету адреси для всіх станцій підмережі завжди рівні 108, так що наявні комбінації решти шести бітів дають десяткові числа від 128 до 191. Виключаючи вживання всіх нулів та всіх одиниць в адресах станцій, отримуємо прийнятні числа від 129 до 190, що знову забезпечує 62 станції. Аналогічно можна пояснити отримані діапазони адрес для інших мережевих масок.
Відповідність між фізичними адресами та IP-адресами.
Комп’ютери, під’єднані до мережі, можуть висилати прикладні дані від одного до іншого з використанням програмного забезпечення протоколів вищих рівнів, таких як протокол TCP/IP, що широко вживається в Internet. Пакети протоколів вищих рівнів переносяться між комп’ютерами в полі даних рамок Ethernet. Система протоколів вищих рівнів, які переносять прикладні дані, і система Ethernet є незалежні сутності, які співпрацюють у дорученні даних між комп’ютерами.
Протоколи високого рівня мають свою власну систему адрес, таких як 32-бітова адреса, що використовується у чинній версії IP. Вищий рівень мережевого програмного забезпечення, базованого на IP, в даних станціях обізнане з з власною 32-бітовою IP-адресою і може читати 48-бітову Ethernet-адресу із своєї карти мережевого інтерфейсу, однак це програмне забезпечення не знає Ethernet-адрес інших станцій в мережі.
Ці робочі станції потребують мати якийсь шлях для виявлення Ethernet-адрес інших станцій мережі, базованих на протоколі IP. Для окремих протоколів високого рівня, включно з TCP/IP, це робиться з використанням іншого протоколу вищого рівня, який називається протоколом розв’язування адрес (Address Resolution Protocol - ARP).
Порядок виконання роботи
Запустіть програму-практикум.
Ознайомтеся з правилами функціонування програми-практикуму в розділі “Про програму”.
Зайдіть в розділ “IP-адресація”.
Дотримуйтесь такого порядку виконання:
Ознайомтесь з теоретичними відомостями.
Зайдіть в підрозділ завдання. Відповідно до адреси мережі, заданої викладачем, виберіть пункт A, B, або C, що відповідає класу заданої адреси і перейдіть до наступного етапу завдання.
Використовуючи програму, розбийте дану мережу на підмережі, вказавши відповідну кількість біт, що будуть задавати діапазон адрес підмереж. Визначте цей діапазон. Складіть таблицю.
Прослідкуйте як буде змінюватися загальна кількість підмереж та вузлів в них при збільшенні кількості адресних біт.
Для двох довільно вибраних адрес підмереж вкажіть:
Мінімальну та максимальну адресу вузла в даній підмережі
Адреси широкомовних повідомлень.
Маски підмереж.
Можливу адресу маршрутизатора для кожної з двох підмереж
Запишіть всі адреси в десятковому та двійковому представленні.
Схематично зобразіть об’єднання даних підмереж за допомогою маршрутизатора, з вказанням адрес вузлів для кожного сегменту та адрес портів маршрутизатора.
Контрольні запитання
Що являє собою IP-адреса? Який розмір IP-адреси?
Скільки є класів адрес? Поясніть різницю між ними?
Які спеціальні угоди щодо IP-адрес вам відомі?
Для чого робиться розбиття на підмережі? Поясніть поняття маски підмережі? Для чого вони призначені?
Скільки підмереж адресують n біт? Які обмеження вам відомі?
Список літератури.
Буров Є. Комп’ютерні мережі. Львів БаК, 1999р.-468с.
М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Лекції для студентів спеціальності “Інформаційні мережі зв'язку”. – Львів, 2001.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора