Результат __________________________________1. Получен ли одинаковый результат? ____________________________________________________________________ 2. Принадлежит IP-адрес получателя к локальной или удаленной сети? ____________________________________________________________________ Резюме Маска подсети по умолчанию используется в сетях TCP/IP, которые не разделены на подсети. Специальное значение маски подсети используется в том случае, когда сеть состоит из нескольких подсетей. С помощью операции логического «И» протокол IP определяет, предназначен пакет узлу в локальной или удаленной сети. Исчезающее адресное пространство IP Изначально присвоение IP-адресов сетям для общего применения осуществлялось путем присвоения им конкретного диапазона адресов. Это объясняет, почему сейчас практически не осталось неприсвоенных адресов классов А и В. Более того, количество доступных адресов класса С также невелико; на сегодня свободно менее 15% таких адресов. Учитывая постоянно возрастающую потребность в общедоступных IP-адресах для доступа в Internet, неудивительно, что уже в середине 1990-х годов эксперты начали прогнозировать исчерпание доступных IP-адресов. Как бы то ни было, в последнее время причин для беспокойства стало немного меньше и вот почему. Технократы из проблемной группы по проектированию Internet (IETF) нашли новый способ сохранения адресного пространства IP, разработав технологию бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Inter-Domain Routing, CIDR). Она позволяет объединять существующие адреса в более крупные маршрутные домены с большим количеством ведущих адресов, чем сумма таких адресов у каждого отдельного домена. Эту методику очень любят поставщики доступа к Internet, и это объясняет, почему явно сокращающееся адресное пространство смогло выдержать значительный наплыв пользователей в течение последних нескольких лет. Этому способу маршрутизации посвящен разд. "Бесклассовая междоменная маршрутизация" этой главы. В этот же период времени велась оживленная торговля существующими сетевыми IP-адресами. На данный момент "действительная цена" сетевого адреса класса С составляет по меньшей мере $10 000, а адрес класса В около $250 000. Некоторые частные компании, располагающие собственными адресами класса А, были приобретены или выставлялись на открытые торги на основании того, что теоретически стоимость таких адресов может доходить до $64 000 000! Многие компании и частные лица сегодня не владеют IP-адресами, а арендуют их у своих поставщиков доступа в Internet. Как вы можете догадаться, обнаружение ценности адресного пространства IP послужило стимулом для возникновения дополнительных технических и деловых нововведений, призванных еще более увеличить его ценность. RFC 1918 резервирует три диапазона IP-адресов для частного применения — один в классе А (10.0.0.0—10.255.255.255), 16 в классе В (172.16.0.0-172.31.255.255) и 256 в классе С (192.168.0.0-192.168.255.255). По определению, эти адреса не маршрутизируются в сети Internet, поскольку могут свободно применяться каждым. Организации не могут быть собственниками этих адресов; таким образом, они не могут использоваться в общедоступной сети Internet также и потому, что их уникальность не гарантируется. При использовании совместно с технологией преобразования сетевых адресов (Network Address Translation, NAT), частные IP-адреса (private IP addresses) могут приподнять "потолок" общедоступных адресов. Дело в том, что один общедоступный IP-адрес на "стороне Internet" брандмауэра (firewall) или прокси-сервера (proxy server) может выступать за произвольное количество частных IP-адресов на "частной стороне" того же брандмауэра или прокси-сервера. Другими словами, преобразование сетевых адресов делает возможным внутреннее применение частных IP-адресов, и внешне привязывает их к единому IP-адресу. Это обстоятельство дает компаниям большую свободу адресации (при желании на внутреннем уровне они могут применять даже адреса класса А), а также позволяет уменьшить количество общедоступных IP-адресов, которое они должны иметь в своем распоряжении или должны использовать. В данный момент в результате сочетания всех тактик и технологий, перечисленных в этом списке, адресное пространство IP расширено в гораздо большей степени, чем это могли себе представить многие эксперты. И хотя еще сохраняется некоторое обоснованное беспокойство относительно сокращения IP-адресов, паники уже нет. Одной из конструктивных задач, определяющих следующее поколение протокола IP (известное как IPv6; сегодняшнее поколение называется IPv4), является расширение адресного пространство с 32 до 128 бит. Специалисты утверждают, что в результате на каждый квадратный фут (примерно 0,093 м2) поверхности земного шара будет приходиться по уникальному IP-адресу. Учитывая увеличивающееся присутствие в сетях различных видов устройств, а также тенденцию снабжать доступом в Internet мобильные телефоны и телевизоры, это может быть очень кстати! Далее вместо типов IP-адресов и вариантов их применения вы будете исследовать приемы и математические методы, посредством которых сможете разобраться с числовыми IP-адресами и научиться манипулировать ими.
Задание 5. IP-адресация в IP версии 6.0 Существующая в протоколе IP версии 4 схема 32-разрядной адресации привела к дефициту идентификаторов сетей. На этом занятии Вы узнаете о перспективных направлениях развития IP-адресации. Изучив материал этого задания, Вы сможете: -объяснить, как протокол IP версии 6 позволяет решить существующие проблемы IP-адресации. Используемый в настоящее время формат заголовка IP-пакета не изменялся с 70-х годов, что является несомненной заслугой его разработчиков. Однако они не рассчитывали на стремительный рост Интернета и, соответственно, то, что пространство адресов IP версии 4 будет исчерпано. В новой версии протокола IP (IPv6), ранее именовавшейся IP нового поколения (IP — The Next Generation, IPng), воплощен ряд идей по обновлению IP. IPv6 создавался специально для решения двух основных проблем — нехватки имеющегося пространства адресов и его возможного дефицита в будущем. В IPv6 адрес состоит из 16-ти октетов. На письме он изображается в виде восьми пар октетов, разделенных двоеточиями. Октеты записываются в шестнадцатеричном формате. В IPv6 применена принципиально иная структура пакета, не совместимая с версией 4. Она имеет ряд преимуществ: расширенное адресное пространство, упрощенный формат заголовка, поддержку ориентированного на реальное время трафика и механизм добавления новых возмож-; ностей. Расширенное адресное пространство — одна из ключевых особенностей IPv6. В этой версии используются 128-разрядные адреса получателей и отправителей (в 4 раза больше, чем в IPv4). В 128 разрядах содержится ' более Зх1038 возможных значений, что обеспечивает достаточно адресов на ближайшее и отдаленное будущее. Так может выглядеть адрес в IPv6: 4A3F:АЕ57:F240:56С4:3409:АЕ52:440F:1403 Заголовок пакета IPv6 разработан таким образом, чтобы минимизировать содержащуюся в нем информацию. Поля опций и поля, не являющиеся необходимыми, вынесены в специальные расширения, расположенные после заголовка. Все, что не входит в основное содержание заголовка IPv6, может быть размещено в следующих за ним расширениях. Новое специальное поле позволяет предварительно выделять сетевые ресурсы на пути следования пакета, что гарантирует полосу пропускания с ограниченной задержкой для таких сервисов реального времени, как передача по сети голоса и видео. И наконец, важнейшее преимущество IPv6 — возможность его расширения на случай появления непредвиденных функциональных возможностей. Оно достигается за счет расширений, располагаемых непосредственно после основного заголовка. Таким образом, обеспечивается встроенная поддержка новых аппаратных и программных средств.
Резюме В адресном пространстве текущей версии IP возник дефицит адресов. ВIPv6 используется принципиально иная структура пакета, имеющая ряд преимуществ: расширенное адресное пространство, упрощенный формат ; заголовка, поддержку ориентированного на реальное время графика и механизм добавления новых функциональных возможностей.
ЗАКРЕПЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА Эти вопросы помогут Вам лучше усвоить основные темы данных занятий.. Если Вы не сумеете ответить на вопрос, повторите материал соответствующего задания.
1. Какие октеты представляют идентификатор сети и узла в адресах классов А, В и С? 2. Какие значения не могут быть использованы в качестве идентификаторов сетей и почему? Какие значения не могут быть использованы в качестве идентификаторов узлов? Почему? ____________________________________________________________________
2. Когда необходим уникальный идентификатор сети? ____________________________________________________________________
3. Каким компонентам сетевого окружения TCP/IP, кроме компьютеров, необходим идентификатор узла?
УПРАЖНЕНИЯ Рассмотрите две IP-сети, определите скрытые проблемы, связанные с IP-адресацией, и объясните их возможные последствия. Изучите следующую иллюстрацию, перечислите все проблемы IP-адресации и объясните, как каждая из них может повлиять на сетевые соединения. Правильно ли выбраны IP-адреса и шлюзы по умолчанию в каждом из следующих случаев?
Изучите следующую иллюстрацию, перечислите все проблемы IP-адресации и объясните, как каждая из них может повлиять на сетевые соединения. Правильно ли выбраны IP-адреса и шлюзы по умолчанию в каждом из следующих случаев?
ПОДСЕТИ Задание 1. Общие сведения о подсетях Задание 2. Определение маски подсети Задание 3. Определение идентификаторов подсетей Задание 4. Определение идентификаторов узлов в подсети Задание 5. Объединение нескольких сетей Закрепление материала Дополнительная информация В данном занятии Вы узнаете, как назначать IP-адреса в нескольких TCP/IP сетях, используя единственный идентификатор сети В заданиях этой главы рассматриваются основные концепции построения сетей на основе объединения подсетей Выполняя упражнения, Вы поймете, когда необходимо применять подсети, когда следует пользоваться маской подсети по умолчанию, а когда — специальной маской и как ее определить, а также каким образом задать диапазон IP-адресов для подсети.
ЗАДАНИЕ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДСЕТЯХ. Подсеть (subnet) — это физический сегмент TCP/IP сети, в котором используются IP-адреса с общим идентификатором сети Как правило, организации получают идентификатор сети от Информационого Центра Интернета (Internet Network Information Center, InterNIC) Сейчас Вы узнаете о том, какие условия нужно соблюдать при построении подсетей Изучив материал этого задания, Вы сможете: - объяснить назначение подсетей и преимущества их использования. Для того чтобы разделить сеть на несколько подсетей, необходимо использовать различные идентификаторы сети (в данном случае подсети) для каждого сегмента Как показано на рисунке, уникальные идентификаторы подсетей создаются путем разбиения идентификатора узла на две группы бит. Первая из них служит для идентификации сегмента объединенной сети, вторая — для идентификации конкретного узла Такой механизм называется делением на подсети (subnetting или subnetworking) Деление на подсети не является необходимым в изолированной сети (т е не имеющей выхода в Интернет)
Использование подсетей имеет целый ряд преимуществ. В организациях подсети применяют для объединения нескольких физических cегментов в одну логическую сеть. Применяя подсети, Вы можете: • совместно использовать различные сетевые технологии (такие к Ethernet, Token Ring); • преодолеть существующие ограничения, например на максимальное количество узлов в одном сегменте; • уменьшить нагрузку на сеть, перенаправляя сетевой график и сокращая число широковещательных пакетов.
Использование подсетей Перед началом работы с подсетью необходимо определить, каким требованиям должна отвечать Ваша сеть сейчас и каким — в будущем. Вое пользуйтесь следующей схемой: 1. Определите число физических сегментов Вашей сети. 2. Определите количество IP-адресов, необходимое для каждого сегмен та. Каждому узлу TCP/IP нужен по крайней мере один IP-адрес. 3. В соответствии с Вашими требованиями определите. • одну маску подсети для всей Вашей сети; • уникальные идентификаторы подсети для каждого физического сегмента; • диапазон идентификаторов узлов для каждой подсети. Биты маски подсети Перед тем как сформировать маску подсети, приблизительно определите, сколько сегментов и узлов в сегменте Вам потребуется в будущем. Задав больше бит для маски подсети. Вы сможете увеличить количество подсетей, но максимальное число узлов в каждой из них сократится. Следующий пример для сети класса В, иллюстрирует эту зависимость: 3 бита = 6 подсетей = 8 000 узлов в подсети 8 бит = 254 подсети = 254 узла в подсети Если Вы используете больше бит, чем необходимо, это позволит в будущем увеличить число подсетей, но ограничит количество узлов в каждой из них. Используя меньше бит, Вы оставите возможность для увеличения числа узлов в подсети, но лимитируете количество подсетей. РЕЗЮМЕ Подсеть — это физический сегмент TCP/IP сети, в котором используются IP-адреса с одним идентификатором сети. Механизм назначения IP-адресов для подсетей называется делением на подсети. Количество бит, отводимых для маски подсети, определяет максимальное число подсетей и узлов в них.
ЗАДАНИЕ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАСКИ ПОДСЕТИ. Задание маски подсети состоит из трех этапов. На этом занятии Вы узнаете, из каких именно, и выполните несколько упражнений на определение маски подсети. Изучив материал этого задания, Вы сможете: - объяснить назначение специальной маски подсети; - задать правильную маску подсети в зависимости от ситуации. Задание маски подсети необходимо, если Вы разбиваете сеть на подсети. Для этого выполните следующие операции. 1. Определите количество физических сегментов в Вашей сети и переведите это значение в двоичный формат. 2. Подсчитайте, сколько бит необходимо для записи полученного значения в двоичном формате. Например, если в Вашей сети шесть сегментов, двоичное значение равно 110, и для его записи в двоичном формате требуется 3 бита. 3. Запишите эти биты единицами (количество требуемых бит равно количеству записываемых единиц), дополнив их справа нулями до одного байта. Переведите полученное двоичное значение в десятичный формат. В рассматриваемом примере для идентификатора подсети потребовалось 3 бита. Переведя 11100000 в десятичное число, получим 224. Тогда маска подсети будет иметь вид 255.255.224.0 (для адресов класса В).
Пследовательность бит маски подсети Так как подсети определяются соответствующей маской, администратор может использовать в качестве идентификатора подсети любую совокупность бит. Когда деление на подсети впервые описывалось в RFC 950, было рекомендовано использовать старшие биты для формирования идентификаторов подсети. На сегодняшний день лишь немногие производители маршрутизаторов поддерживают идентификаторы подсети, состоящие из младших или не записанных последовательно бит. Более того, формирование идентификатора подсети из совокупности последовательных старших бит той части маски подсети, которая соответствует локальному адресу, стало обязательным требованием. Таблицы преобразования
Ниже перечислены маски подсетей для сетей класса А,заданные с использованием одного октета.
В следующей таблице перечислены маски подсетей для сетей класса В, заданные с использованием одного октета.
В следующей таблице перечислены маски подсетей для сетей класса С, заданные с использованием одного октета.
Использование нескольких октетов До этого момента Вы задавали маски подсети, используя только один октет. Иногда же полезно применять более одного октета, т.е. больше 8 бит Таким образом Ваша схема адресации станет гибче. Рассмотрим схему, демонстрирующую, как маски подсетей и ведущие адреса могут распространяться на несколько октетов. 1. Пусть, к примеру, корпорация XYZ, крупная международная компания с сотнями филиалов по всему миру, желает организовать 300 подсетей для своего адреса класса В 178.16.10.0. В каждой подсети должно быть не больше 100 ведущих адресов. 2. Прибавьте 2 (для сетевого и широковещательного адресов) к 300; получится 302. Ближайшая степень двойки — 512, или 29. Таким образом, нужна 9-разрядная маска подсети. 3. Зарезервировав 9 разрядов сверху вниз, получаем маску подсети с битовой комбинацией 11111111 10000000. Поскольку эта маска распространяется на несколько октетов, то для каждого из них подсеть необходимо подсчитывать отдельно. Для первого октета хостовой части результат получается равным 255, поскольку во всех разрядах стоят единицы. Во втором октете единица стоит только в первом старшем разряде (равном 27); таким образом, получается десятичное значение 128. Соответственно, маска подсети по умолчанию для адреса класса В расширяется с 255.255.0.0 до 255.255.255.128 (т. к. мы "захватили" 9 разрядов из хостовой части адреса, получился расширенный сетевой префикс /25). 4. Для подсчета количества ведущих адресов для каждой подсети осуществите обратное построение логической схемы маски подсети. Это значит, что ни один разряд, применяемый для маски подсети, не может быть использован для ведущих адресов. Подсчитайте количество нулей, оставшихся в маске подсети, чтобы определить количество разрядов, возможных для использования в ведущем адресе. 5. В данном случае результат равен семи. Формула, применяемая для подсчета количества подсетей, работает и при подсчете количества хостов; при этом b становится количеством разрядов в ведущем адресе: 2* - 2, или для нашего случая 27 — 2; в результате получаем 128 - 2, или 126. Не забывайте, что конечная цель этого упражнения состоит в том, чтобы сравнить количество требующихся хостов для каждой подсети с только что вычисленным значением. Другими словами, если в каждой подсети необходимо более 126 хостов, то рассчитанная маска подсети не сможет 100 хостов, наша схема будет работать. Предположим, Вы конфигурируете интрасеть крупной организации, которая планирует объединить в общую сеть все свои подсети в Европе, Северной Америке и Азии. В совокупности в 30 географических регионах около 1 000 подсетей, состоящих приблизительно из 750 узлов каждая. В этом случае можно использовать несколько идентификаторов для сетей класса В и делить на подсети каждую из них. В соответствии с требуемым количеством узлов в подсети Вам следует использовать маску 255 255.252.0. Для нужного числа подсетей Вам понадобится по меньшей мере 16 адресов класса В. Однако существует более простое решение. Так как Ваши компьютеры находятся в интрасети, Вы можете использовать частную сеть, т.е один из специально зарезервированных идентификаторов сетей. Если Вы выберете значение 10 0.0.0 в качестве идентификатора сети класса А, то сможете и удовлетворить существующие требования, и обеспечить будущее расширение сети. Очевидно, что для деления на 1 000 подсетей в этом случае недостаточно только одного октета. Используя второй и часть третьего октета, Вы обойдетесь одним идентификатором сети.
Идентификатор сети Маска подсети Маска подсети в двоичном формате 10.0.0.0 255.255.248.0 11111111111111111111100000000000 Используя 13 бит для идентификатора подсети при разбиении на подсети сетей класса А, Вы получаете 8 190 подсетей, в каждой из которых может быть до 2 046 узлов. Таким образом, Ваше решение и отвечает поставленным требованиям, и не лимитирует дальнейшее расширение. Упражнения Определите необходимую маску подсети для различных ситуаций. Помните, что деление на подсети применяется не всегда. 1. Адрес класса А в локальной сети. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2. Адрес класса В в локальной сети, состоящей из 4 000 узлов. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Адрес класса С в локальной сети, состоящей из 254 узлов. ________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 4. Адрес класса А в сети, содержащей 6 подсетей. ________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 5. Адрес класса В в сети, содержащей 126 подсетей. ________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 6. Адрес класса А, если в настоящее время сеть содержит 30 подсетей, в следующем году планируется увеличить их число до 65, причем в каждой подсети будет более 50 000 узлов? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7. Какой запас на случай будущего расширения сети обеспечивает маска подсети из предыдущего задания? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 8. Адрес класса В, если в настоящее время сеть содержит 14 подсетей, в течение следующих двух лет размер каждой подсети может увеличиться вдвое, причем в каждой подсети будет не более 1500 узлов. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. Какой запас на случай будущего расширения сети обеспечивает маска подсети из предыдущего задания? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7. Рассмотрите две некорректно заданные маски подсети и определите, что произойдет при попытке установить соединение с узлом из локальной или удаленной сети. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 8. Используя приведенную ниже информацию, преобразуйте IР-адреса двух Ваших компьютеров в двоичный формат. Применив логическое «И», сложите их с маской подсети и определите, почему она задан неправильно. Ваш IР-адрес 131.107.yz 1000001101101011 Маска подсети 255.255.255248 11111111111111111111111111111000 Результат________________________________________________________ IP-адрес 131.107.yz 10000011 OU01011 получателя Маска подсети 255.255255.248 11111111111111111111111111111000 Результат ______________________________________________________ 9. Можно ли по результату выполнения операции сказать, принадлежат адреса отправителя и получателя к одной сети или к разным? ________________________________________________________________________________________________________________________________________ Объясните, почему Вы не смогли бы успешно выполнить Ping шлюза по умолчанию? ________________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. Используя приведенную ниже информацию, преобразуйте IP-адрес Вашего компьютера и IP-адрес удаленного узла в двоичный формат. Применив логическое «И», сложите их с маской подсети и определите, почему она задана неправильно. Ваш IР -адрес 131.107.yz 1000001101101011 Маска подсети 255.255.0.0 11111111 11111111 00000000 00000000 Результат _________________________________________________ IP-адрес 131.107.yz 1000001101101011 |
|
