Структура адреса, классы IP адресов и маски подсети по умолчанию
Лабораторная работа №1 Тема: Изучение адресации в IP сетях версии 4. Краткие теоретические сведения
Адресация в современных компьютерных сетях бывает двух видов: физическая адресация (на основе MAC-адреса) и логическая (на основе IP-адреса). Логическая адресация реализована на 3-ем уровне эталонной модели OSI. В лабораторной работе рассматривается IP-адресация и пять классов IP-адресов, а также подсети в соответствии с технологиями CIDR (RFC 1519 и 4632) и VLSM (RFC 1878) маски подсетей и их роль в схемах IP-адресации. Структура адреса, классы IP адресов и маски подсети по умолчанию IP-адрес представляет собой серию из 32 двоичных бит (единиц и нулей). Для человека восприятие IP-адреса в двоичном представлении достаточно сложно, поэтому 32 бита группируются по четыре 8-битных байта, в так называемые октеты. Читать, записывать и запоминать IP-адреса в таком формате людям сложно. Чтобы облегчить понимание, каждый октет IP-адреса представлен в виде своего десятичного значения. Октеты разделяются десятичной точкой или запятой. Это называется точечно-десятичной нотацией. При настройке IP-адрес узла вводится в виде десятичного числа с точками, например, 192.168.1.5. Структура 32-битного IP-адреса определяется межсетевым протоколом 4-ой версии (IPv4). На данный момент это один из самых распространенных в Интернете типов IP-адресов. По 32-битной схеме адресации можно создать более 4 миллиардов IP-адресов. Получая IP-адрес, узел просматривает все 32 бита по мере поступления на сетевой адаптер. Напротив, людям приходится преобразовывать эти 32 бита в десятичные эквиваленты, то есть в четыре октета. Каждый октет состоит из 8 бит, каждый бит имеет значение. У четырех групп из 8 бит есть один и тот же набор значений. Значение крайнего правого бита в октете – 1, значения остальных, слева направо – 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128. Чтобы определить значение октета, нужно сложить значения позиций, где присутствует двоичная единица. Нулевые позиции в сложении не участвуют. Таким образом, значение каждого из четырех октетов находится в диапазоне от 0 до 255. Формирование структуры IP адреса приведено на рисунке 1. Формат IP адреса приведен на рисунке 2.
Рисунок 1. – Формирование структуры IP адреса
Рисунок 2 - Формат IP-адреса Логический 32-битный IP-адрес представляет собой иерархическую систему и состоит из двух частей. Первая идентифицирует сеть, вторая — узел в сети. Обе части являются обязательными. Например, если IP-адрес узла – 192.168.18.57, то первые три октета (192.168.18) представляют собой сетевую часть адреса, а последний октет (.57) является идентификатором узла. Такая система называется иерархической адресацией, поскольку сетевая часть идентифицирует сеть, в которой находятся все уникальные адреса узлов. Маршрутизаторам нужно знать только путь к каждой сети, а не расположение отдельных узлов. Другой пример иерархической сети – это телефонная сеть. В телефонном номере код страны, региона и станции составляют адрес сети, а оставшиеся цифры — локальный номер телефона. Иерархическая структура адресного пространства протокола IP версии 4 представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Иерархическая структура адресного пространства протокола IP версии 4 При IP-адресации в одной физической сети могут существовать несколько логических сетей, если сетевая часть адреса их узла отличается. Например, три узла в одной физической локальной сети имеют одинаковую сетевую часть в своем IP-адресе (192.168.50), а три других узла — другую сетевую часть (192.168.70). Три узла с одной сетевой частью в своих IP-адресах имеют возможность обмениваться данными друг с другом, но не могут обмениваться информацией с другими узлами без использования маршрутизации. В данном случае имеем одну физическую сеть и две логические IP-сети. При использовании классовой адресации IP-адреса делятся на 5 классов. К классам A, B и C относятся коммерческие адреса, присваиваемые узлам. Класс D зарезервирован для многоадресных рассылок, а класс E – для экспериментов. В адресах класса A сетевая часть состоит всего из одного октета, остальные отведены узлам. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 8 бит (255.0.0.0). Обычно такие адреса присваиваются крупным организациям.
В адресах класса B сетевая часть и адрес узла состоят из двух октетов. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 16 бит (255.255.0.0). Обычно эти адреса используются в сетях среднего размера.
В адресах класса C сетевая часть состоит из трех октетов, а адрес узла – из одного. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 24 бит (255.255.255.0). Адреса класса C обычно присваиваются небольшим сетям.
Структура IP адреса класса D
Для описания того, где проходит эта граница используется сетевой префикс. Он записывается обычно после адреса в виде десятичного числа через слеш, например 10.0.0.0/8 или 192.168.10.123/19 (8 и 19 – префиксы). Префикс обозначает, сколько бит в приведённом адресе хранят информацию о сети. Например, если префикс /24, это означает, что в адресе из 32-х бит 24 бита хранят информацию о сети, а оставшиеся 8 – информацию о хосте. Предположим, что имеется такая задача: найти широковещательный адрес для адреса 172.20.35.123/20. Запишем адрес в двоичном виде 10101100.00010100.00100011.01111011, как мы помним из определения, чтобы получить широковещательный адрес, надо взять ту часть адреса, где хранится информация о хосте и заполнить её единицами. Так как префикс 20 – отсчитываем первые 20 бит и оставляем их без изменений (виде 10101100.00010100.0010), оставшиеся 12 бит заполняем единицами, так как там хранится хостовая часть адреса (1111.11111111), получится адрес 10101100.00010100.00101111.11111111, в десятичной системе это выглядит как 172.20.47.255. Префикс и маска подсети обозначают одно и то же, только разными способами. Если надо найти маску подсети по префиксу, то надо просто написать столько единиц, сколько указано в префиксе, оставшуюся часть дополнить нулями (чтобы всего получилось 32 двоичные цифры) и дальше группами по 8 бит перевести в десятичную систему. Например, стоит задача найти маску, соответствующую префиксу /19. Для этого запишем 19 единиц и дополним их 13 нулями, чтобы всего получилось 32 цифры: 11111111.11111111.11100000.00000000, то что получилось надо перевести в десятичный вид и получим маску подсети 255.255.224.0. Задания на самостоятельную работу: Задание 1. Определить, принадлежит ли данный IP адрес к указанной сети: 1. IP адрес: 172.19.19.187; сеть: 172.19.19.128; маска сети: 255.255.255.192 2. IP адрес: 12.233.10.187; сеть: 12.233.10.128; маска сети: 255.255.255.128 3. IP адрес: 10.200.200.33; сеть: 10.200.200.16; маска сети: 255.255.255.240 4. IP адрес: 192.168.159.23; сеть: 192.168.144.0; маска сети: 255.255.240.0 5. IP адрес: 195.255.254.195; сеть: 195.255.254.128; маска сети: 255.255.255.240 Задание 2. Определить максимальное количество IP адресов, используемых для присвоения сетевым устройствам для указанной сети: 1. Адрес сети: 167.22.23.32, маска подсети: 255.255.255.224 2. Адрес сети: 192.168.1.0, маска подсети: 255.255.255.0 3. Адрес сети: 172.16.0.0, маска подсети: 255.255.254.0 4. Адрес сети: 20.20.20.192, маска подсети: 255.255.255.192 5. Адрес сети: 29.16.16.16, маска подсети: 255.255.255.240 Задание 3. Предложите все возможные варианты деления сети 144.12.255.128 с маской 255.255.255.240 на подсети. Поясните ход выполнения задания. Задание 4. Проверьте, возможно ли сочетание адреса сети и маски сети. В случае неверного сочетания предложите возможные правильные значения маски сети. Переведите маску подсети из десятичной записи в формат префикса. 1. 192.168.100.32 255.255.255.192 2. 10.10.10.0 255.255.255.0 3. 10.20.30.40 255.255.255.252 4. 21.22.23.24 255.255.255.248 5. 192.255.255.252 255.255.255.0 Задание 5. Определите в десятичном виде значения адреса сети и адреса широковещательной рассылки для указанных сетей с учетом маски сети: 1. 128.0.48.0 255.255.252.0 2. 53.17.16.0 255.255.240.0 3. 9.8.0.0 255.248.0.0 4. 9.8.0.0 255.255.255.0 5. 172.16.0.0 255.248.0.0 Задание 6. Определите какое количество сетей класса С содержится в указанной сети с указанной маской: 1. 62.76.116.0 255.255.252.0 2. 56.64.0.0 255.248.0.0 3. 56.64.0.0 255.255.255.0 4. 62.76.128.0 255.255.240.0 5. 112.0.0.0 248.0.0.0 Задание 7. Предложите адрес шлюза по умолчанию для следующих адресов сетей: 1. 128.0.192.192 255.255.255.192 2. 192.168.19.16 255.255.255.248 3. 192.168.0.0 255.255.255.255 4. 34.56.78.192 255.255.255.254 5. 10.10.192.0 255.255.248.0 Задание 8. Распределите IP адреса по классам, допишите маску в виде префикса для каждого адреса в соответствии с классом, рассчитайте адрес сети, к которой принадлежит данный адрес: 1. 120.0.99.55 2. 8.8.8.8 3. 156.123.33.0 4. 193.23.0.98 5. 222.222.222.222 6. 178.15.123.233 7. 172.16.16.16 Задание 9. Предложите и обоснуйте математически для указанных адресов сети значения масок, содержащих указанное количество адресов для назначения сетевым устройствам: 1. Адрес сети - 192.168.128.0; Количество хостовых адресов: 12, 459, 27, 63. 2. Адрес сети – 10.0.0.0; Количество хостовых адресов: 100, 2033, 17768, 5. 3. Адрес сети – 64.74.96.0; Количество хостовых адресов: 10, 20, 110, 255.
|
Структура IP адреса класса E
