Адресация в компьютерных сетях бывает двух видов физическая адресация на основе mac адреса и 1

Обновлено: 08.07.2024

Компьютеры и прочие электронные устройства, подключенные к сети, связываются меж собой посредством сетевых адресов. Существуют два вида адреса, идентифицирующих конкретное устройство в сети: MAC – расшифровывается как «Media Access Control», и IP, означающий «Internet Protocol». Второй вид более на слуху, и мало кто может внятно ответить, чем отличается сетевой MAC-адрес от IP адреса, хотя оба выполняют значимые функции.

Что такое IP и MAC-адреса

MAC – адрес управления медиа, предоставляемый производителем каждой единице электронной техники. Он индивидуален для каждого устройства, выступает точным и неизменным идентифицирующим кодом аппаратного сетевого интерфейса. Для связи с интернетом применяется сетевая карта, все адаптеры обладают собственным MAC-адресом.

Адрес МАК хранится в системе прошивки, отражает официальный идентификационный код производителя. Его еще называют EHA – аппаратным интернет-адресом.

IP – адрес интернет-протокола, помогающий соединить электронное устройство с сетью. Он назначается компьютерам, ноутбукам, планшетам, даже принтерам, позволяет определить место локализации подключенной техники в интернете. Без IP не обходится ни одно устройство, соединяемое с компьютерной сетью, которая поддерживает связь посредством интернет-протоколирования. Главные задачи IP-адреса – идентификация сервера либо интерфейса, а также определение местоположения сети.

Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность "Экономика предприятия" Обязательный сетевой прибор – маршрутизатор, переправляющий информацию между сетями, исходя из IP-адреса. Устройство, получив файлы, анализирует IP. Если информация должна поступить в индивидуальную сеть, он ее забирает. В обратном случае файлы перенаправляются маршрутизатором в иную сеть. То есть для маршрутизатора IP-адрес – фактор правильного распределения информации.

В чем различие

Между IP и MAC различия более существенные, чем может казаться несведущему человеку. Рассмотрим подробно, чем MAC отличается от IP-адреса, помимо того, что первый менее популяризованный.

Назначение

IP – идентификатор соединения сетевого узла, а MAC – определитель уникального адреса, закрепленного за этим узлом. Первый функционирует на сетевом уровне, второй – на канальном.

Айтишники с достаточным опытом способны определить по IP, с которым соединена сеть, примерное место нахождения этой самой сети. Сетевые адреса распределены по странам и даже крупным регионам, что упрощает процесс отслеживания. Провернуть такое дело с MAC-адресом не получится, ведь он не несет в себе адресную информацию.

Для обывателей MAC-адрес – прежде всего, фильтрационный элемент, применяемый маршрутизаторами беспроводного типа, чтобы разрешать либо блокировать доступ конкретного устройства к сети. Процесс простой, не занимает много времени, но только если планируется подключить несколько компьютеров. Второе назначение MAC-адреса – установление IP для конкретного электронного устройства. Сервер, получив МАК сетевой карты, анализирует ее по базе, устанавливает определенный IP.

Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность "Экономика предприятия" Несмотря на меры защиты сетевых адресов, до сих пор умельцы легко обходят их. Сегодня при достаточном навыке нет большой сложности в том, чтобы сделать доступной сеть Wi-Fi. Это возможно путем перехвата MAC-адреса подключенного компьютера. Также продолжают применяться подменные адреса IP, позволяющие пользователю оставаться инкогнито в сети.

Тип адреса и адресный провайдер

IP называют логическим, программным адресом, а MAC – физическим, прожженным, встроенным.

IP-адрес задается устройству ручным либо динамическим способом. Его определяет сетевой администратор, ISP, то есть провайдер, или специальный DHCP-сервер, аббревиатура которого расшифровывается с переводом на русский как «протокол динамической конфигурации сервера».

По способу назначения все IP-адреса делятся на 2 вида:

Статические. Они же постоянно действующие. Их определяет ручным способом администратор устройства.
Динамические. Определяются автоматически при каждой очередной загрузке устройства сетевым интерфейсом или серверным программным обеспечением. То есть каждый раз, когда пользователь подключается к сети, устанавливается новый адрес. Серверы для определения динамического IP обычно применяют DHCP либо 2-точечные протоколы.

Уникальный MAC-адрес, назначенный производителем, зашит в плату NIC, то есть в интерфейсную сетевую карту. Хоть теоретически он считается неизменным, но на практике большинству пользователей доступно изменение изначального адреса на другой желаемый.

Длина и сетевые классы

Адрес IP бывает двух типов:

MAC – шестнадцатеричный адрес, в котором символы разделяются дефисами либо двоеточиями. Его величина составляет 48 бит, что соответствует 6 байтам. Причем первая тройка байтов – обозначение производителя, вторая тройка – серийный номер сетевой карты. То есть адрес представляется в следующем виде: NN: NN: NN: SS: SS: SS. Сетевой коммутатор анализирует MAC, чтобы передать информацию на принимающее устройство.

Адреса IP применяют для соединения все сетевые классы: A, B, C, D, E. Адрес MAC же не использует перечисленные классы для соединения устройства.

Подсеть и гибкость

Когда сеть делят минимум на две меньшие сети, для этого процесса применяют термин «подсеть». Для IP такое явление характерно, для МАК – недопустимо.

Поскольку IP-адрес меняется при каждом соединении с сетью, к нему применяют понятие «гибкий». А к MAC этот термин применить нельзя, ведь адрес неизменчив.

Сетевой трафик

Оба вида адреса применяются для передачи информации по широковещательным каналам. Дополнительно IP можно использовать для многоадресного направления информации.

Уровень реализации

Логическая IP-адресация функционирует на уровне OSI – сетевой модели взаимодействия открытых систем, либо TCP/IP. Изначально IP использовался как сервис датаграмм – информационных блоков, протоколируемых через сеть без предварительного соединения и формирования сетевого канала. Такую функцию он выполнял в программе управления передачами, установленной в 1974 году. Второй вид сервиса датаграмм без формирования связи – TCP, то есть протокол управления передачами с созданием соединения. По этой причине интернет-протокол носит название TCP/IP.

Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность "Экономика предприятия" Физическая MAC-адресация сформирована на уровне канала распространения информации эталонной сетевой модели OSI либо TCP/IP.

Есть ли схожие моменты?

Из вышесказанного становится очевидно, как сильно разнятся два вида адресов, но есть между ними кое-что общее. Обе системы адресации функционируют совместно, дополняют друг друга, выполняют свои задачи на разных уровнях: сетевом и канальном. Наличие обоих видов адресов – обязательное условие функционирования подключенного к сети устройства.

Наглядные примеры

Вот как, например, может выглядеть MAC-адрес:

с двоеточиями – 00: 50: B6: 84: 45: E6;
с дефисами – 00-50-B6-84-45-E6.

Распространенный 32-битный IP-адрес выглядит, например, так: 128.11.3.13.

Чтобы увидеть личный IP или MAC-адрес, нужно вбить в Командную строку операционной системы слово «ipconfig», перейти в соответствующую утилиту.

Для применения в индивидуальной сети пользователь может брать следующие IP-адреса:

от 10.0.0.0 до 10.255.255.255;
от 172.16.0.0 до 172.31.255.255;
от 192.168.0.0 до 192.168.255.255.

Вышеперечисленные адреса бесконтрольные, могут использоваться свободно всеми желающими. Остальные IP находятся под контролем Администрации адресного интернет-пространства. Их выдают провайдерам, а те уже занимаются их распределением.

Краткая сравнительная таблица

Рассмотрим еще раз кратко, чем различаются MAC и IP-адреса. Эта информация полезна всем пользователям интернета, ведь описанные термины приходится слышать часто из уст провайдеров и сетевых сотрудников.

MAC	IP
предназначение	идентификация уникального адреса устройства	идентификация соединения сетевого узла
тип	физический, аппаратный	логический, программный
изменяемость	отсутствует	при каждом подключении электронного устройства к сети
адресный провайдер	производитель электронного устройства, адрес встраивается в интерфейсную сетевую карту	сетевой администратор, интернет-провайдер либо сервер DHCP
уровень функционирования OSI или TCP/IP	канальный	сетевой
длина адреса	48 бит	32 и 128 бит
формат адресации	шестнадцатеричный с разделяющими дефисами либо двоеточиями	IPv4 – двоичный с разделяющими точками, IPv6 – шестнадцатеричный с разделяющими двоеточиями
классы для адресации	не применяются	все
подсеть	–	+
сетевой трафик	широковещательный	широковещательный, многоадресный

Заключение

MAC и IP – не взаимозаменяемые, выполняющие разные задачи, но функционирующие совместно системы. Обе обязательны для всех электронных устройств, подключаемых сети. Без них невозможно установление сетевой связи.

Физический MAC-адрес уникален, неизменен, предназначен для установления связи между несколькими устройствами. Но его специфика не позволяет создать адресацию в такой глобальной системе, как интернет, а его форма сложна для восприятия. Поэтому в качестве маршрутизаторов в глобальной сети применяют удобные, специально созданные для этого IP-адреса, изменяющиеся при каждом подключении к интернету.

Совместное применение двух видов адресации – практичный вариант, позволяющий пользователю установить соединение между разными сетевыми устройствами.

Адресация в компьютерных сетях бывает двух видов: физическая адресация (на основе MAC-адреса) и логическая (на основе IP-адреса).

MAC-адрес — это уникальный идентификатор, сопоставляемый с различными типами оборудования для компьютерных сетей. В широковещательных сетяхMAC-адрес позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

MAC адрес состоит из 6 частей (6 октетов = 48 байт) и содержит информацию, в т.ч., о производителе и типе оборудования. Обычно записывается в шестнадцатиричном виде и содержит знаки 0 - 9, A - F. Регистр символов роли не играет. Разделительные знаки (":" "-" и пр.) могут и отсутствовать, но их наличие делает число более читаемым. Эта информация вшита в оборудование, и позволяет идентифицировать сетевое устройство наподобие IP адреса. Иными словами, MAC – адрес аппаратный, IP – логический сетевой адрес.

Идентификация по MAC-адресам нужна для упрощения работы иудешевления сетевого оборудования. Однако, построить интернет на таком оборудовании невозможно, поскольку оно физически не способно хранить огромные таблицы уникальных MAC-адресов. Поэтому применяется адресация IP, в которой узлы сгруппированы в сети, и в таблицах межсетевых устройств (маршрутизаторов) хранятся именно адреса групп, что уменьшает размер таблиц.

IP-адрес - это 32-х битное двоичное число (4 октета). Обычно, для лучшей ясности, IP-адреса представляются в виде десятичных значений отдельных октетов, разделенных точками (dottedquadaddress). IP-адрес состоит из двух частей. Адрес сети (network ID) определяет, в какой логической сети находится адресованное сетевое соединение. Адрес устройства (host ID) определяет, о каком устройстве логической сети идет речь. Граница между адресом сети и адресом устройства не определена однозначно. Она зависит от класса IP-адреса и от возможного дополнительного подразделения сети на подсети (subnetworking). Четко граница между адресом сети и адресом устройства определяется маской подсети (subnetmask или networkmask). Маска подсети - это 32-битное число, имеющее непрерывную последовательность единиц на местах, относящихся к адресу сети, и последовательность нулей на местах, относящихся к адресу устройства.

Классовая и бесклассовая IР-адресация. Адресная и широковещательная рассылка в сети.

Классовая адресация IP сетей — архитектура сетевой адресации, которая использовалась в Интернете в период с 1981 по 1993 годы, до введения бесклассовой междоменной маршрутизации.

Этот метод адресации делит адресное пространство протокола Интернета версии 4 (IPv4) на пять классов адресов: A, B, C, D и E. Принадлежность адреса к конкретному классу задаётся первыми битами адреса. Каждый класс определяет либо соответствующий размер сети, то есть количество возможных адресов хостов внутри данной сети (классы А, В, С), либо сеть многоадресной передачи (класс D). Диапазон адресов пятого класса (E) был зарезервирован для будущих или экспериментальных целей.

Использование адресации на базе классов адресов в IP-сетях, в основном, прекращено: остатки классовых сетевых концепций на практике остаются лишь в ограниченном объеме в параметрах конфигурации по умолчанию некоторых сетевых программных и аппаратных компонентов (например, маска подсети по умолчанию). Применение этого метода адресации не позволяет экономно использовать ограниченный ресурс адресов IPv4, поскольку невозможно применение произвольных масок подсетей к различным подсетям.

Бесклассоваяадресация (англ. Classless Inter-Domain Routing, англ. CIDR) — метод IP-адресации, позволяющий гибко управлять пространством IP-адресов, не используя жёсткие рамки классовой адресации. Использование этого метода позволяет экономно использовать ограниченный ресурс IP-адресов, поскольку возможно применение различных масок подсетей к различным подсетям.

Бесклассовая адресация основывается на переменной длине маски подсети, в то время, как в классовой адресации длина маски строго фиксирована 0, 1, 2 или 3 установленными октетами.

Широковещательные рассылки предусмотрены во многих сетевых протоколах, например ARP и DHCP.В пакете широковещательной рассылки содержится IP-адрес назначения, в узловой части которого присутствуют только единицы. Это означает, что пакет получат и обработают все узлы в локальной сети (домене широковещательной рассылки).

В сети класса C 192.168.1.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.255.0 используется адрес широковещательной рассылки 192.168.1.255. Узловая часть – 255 или двоичное 11111111 (все единицы).

В сети класса B 172.16.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 172.16.255.255.

В сети класса A 10.0.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.0.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 10.255.255.255.

Для сетевого IP-адреса широковещательной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес в кадре Ethernet. В сетях, построенных на технологии Ethernet, используется MAC-адрес широковещательной рассылки из 48 единиц, который в шестнадцатеричном формате выглядит как FF-FF-FF-FF-FF-FF.

Адрес одноадресной рассылки чаще всего встречается в сети IP.Пакет с одноадресным назначением предназначен конкретному узлу.

Пример: узел с IP-адресом 192.168.1.5 (источник) запрашивает веб-страницу с сервера с IP-адресом 192.168.1.200 (адресат).

Для отправки и приема одноадресного пакета в заголовке IP-пакета должен указываться IP-адрес назначения. Кроме того, в заголовке кадра Ethernet должен быть MAC-адрес назначения. IP-адрес и MAC-адрес - это данные для доставки пакета одному узлу.

Для передачи данных в локальных и глобальных сетях устройство-отправитель должно знать адрес устройства-получателя. Поэтому каждый сетевой компьютер имеет уникальный адрес, и не один, а целых три адреса: физический или аппаратный (MAC-адрес); сетевой (IP-адрес); символьный (обычное имя компьютера или полное доменное имя).

Физический адрес компьютера

Физический (аппаратный) адрес компьютера зависит от технологии, с помощью которой построена сеть. В сетях Ethernet это MAC-адрес сетевого адаптера. MAC-адрес жестко “зашивается” в сетевую карту ее производителем и обычно записывается в виде 12 шестнадцатеричных цифр (например, 00-03-BC-12-5D-4E).

Это гарантированно уникальный адрес: первые шесть символов идентифицируют фирму-производителя, которая следит, чтобы остальные шесть символов не повторялись на производственном конвейере. MAC-адрес выбирает производитель сетевого оборудования из выделенного для него по лицензии адресного пространства. Когда у машины заменяется сетевой адаптер, то меняется и ее MAC-адрес.

Узнать MAC-адрес сетевой карты вашего компьютера можно следующим образом:
1. Зайдите в “Пуск” – “Выполнить” – введите с клавиатуры команду cmd – “ОК”.
2. Введите команду ipconfig /all и нажмите клавишу Enter.
Данная команда позволяет получить полную информацию обо всех сетевых картах ПК. Поэтому найдите в этом окошке строку Физический адрес – в ней будет обозначен MAC-адрес вашей сетевой карты. В моем случае это выглядит так:

Сетевой адрес компьютера

Сетевой адрес, или IP-адрес используется в сетях TCP/IP при обмене данными на сетевом уровне. IP расшифровывается как Internet Protocol – протокол интернета. IP-адрес компьютера имеет длину 32 бита и состоит из четырех частей, именуемых октетами. Каждый октет может принимать значения от 0 до 255 (например, 90.188.125.200). Октеты отделяются друг от друга точками.

IP-адрес компьютера, например 192.168.1.10, состоит из двух частей – номера сети (иногда называемого идентификатором сети) и номера сетевого компьютера (идентификатора хоста). Номер сети должен быть одинаковым для всех компьютеров сети и в нашем примере номер сети будет равен 192.168.1. Номер компьютера должен быть уникален в данной сети, и компьютер в нашем примере имеет номер 10.
IP-адреса компьютеров в разных сетях могут иметь одинаковые номера. Например, компьютеры с IP-адресами 192.168.1.10 и 192.168.15.10 хоть и имеют одинаковые номера (10), но принадлежат к разным сетям (1 и 15). Поскольку адреса сетей различны, то компьютеры не могут быть спутаны друг с другом.

Чтобы отделить номер сети от номера компьютера, применяется маска подсети. Чисто внешне маска подсети представляет собой такой же набор из четырех октетов, разделенных между собой точками. Но, как правило, большинство цифр в ней – это 255 и 0.

255 указывает на биты, предназначенные для адреса сети, в остальных местах (которым соответствует значение 0) должен располагаться адрес компьютера. Чем меньше значение маски, тем больше компьютеров объединено в данную подсеть. Маска сети присваивается компьютеру одновременно с IP-адресом. Чтобы было понятно, приведем простой пример: сеть 192.168.0.0 с маской 255.255.255.0 может содержать в себе компьютеры с адресами от 192.168.0.1 до 192.168.0.254. А сеть 192.168.0.0 с маской 255.255.255.128 допускает адреса от 192.168.0.1 до 192.168.0.127.

Сети с большим количеством компьютеров обычно делят на части, называемые подсетями. Деление на подсети применяется для обеспечения повышенной безопасности и разграничения доступа к ресурсам различных подсетей. Компьютеры разных подсетей не смогут передавать пакеты друг другу без специального устройства – маршрутизатора, а, следовательно, никто не сможет проникнуть в защищенную таким образом подсеть. Чтобы создать подсети, часть места в IP-адресе, отведенном для номера хоста, отдают под номера подсети.
Рассмотрим пример, когда у нас в локальной сети 50 компьютеров и требуется настроить их так, чтобы 20 компьютеров могли “общаться” между собой, но не смогли передавать и принимать данные от остальных 10 компьютеров, которые также должны общаться только между собой. Решение этой задачи довольно простое – делим нашу сеть на две подсети . В первой подсети “раздаем” компьютерам (их у нас 20) номера из диапазона 192.168.1.1 – 192.168.1.20, а во второй подсети для оставшихся 10 компьютеров раздаем номера из диапазона 192.168.2.1 – 192.168.2.10.

Если ваш компьютер подключен к локальной сети или интернет, вы можете узнать его IP-адрес и маску подсети уже знакомым нам способом:
1. Зайдите в “Пуск” – “Выполнить” – наберите cmd и нажмите “ОК”.
2. В открывшемся окне введите команду ipconfig /all и нажмите клавишу Enter.
IP-адрес компьютера и маску подсети вы увидите в соответствующих строках:Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Интернет (Network Information Center – NIC), если сеть должна работать как составная часть Интернет. Обычно интернет-провайдеры получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Это внешние IP-адреса (доступные из интернета), например 90.188.125.200.

Для локальных сетей зарезервированы внутренние IP-адреса (к ним нельзя получить доступ через интернет без специального ПО) из диапазонов:

192.168.0.1 – 192.168.254.254
10.0.0.1 – 10.254.254.254
172.16.0.1 – 172.31.254.254

Из этих диапазонов вы, как системный администратор, и будете назначать адреса компьютерам в вашей локальной сети. Если вы “жестко” зафиксируете IP-адрес в настройках компьютера, то такой адрес будет называться статическим – это постоянный, неизменяемый IP-адрес ПК.
Существует и другой тип IP-адресов – динамические, которые изменяются при каждом входе компьютера в сеть. За управление процессом распределения динамических адресов отвечает служба DHCP. О ней я расскажу вам в одной из следующих статей.

Имя сетевого компьютера

Помимо физического и сетевого адресов компьютер может также иметь символьный адрес – имя компьютера . Имя компьютера – это более удобное и понятное для человека обозначение компьютера в сети. Различают NetBIOS имена и полные доменные имена компьютеров.

Имена NetBIOS используются в одноранговых локальных сетях, в которых компьютеры организованы в рабочие группы. NetBIOS – протокол для взаимодействия программ через компьютерную сеть. Протокол NetBIOS распознает обычные буквенные имена компьютеров и отвечает за передачу данных между ними. Проводник Windows для просмотра локальной сети предоставляет папку Сетевое окружение, автоматически отображающей имена NetBIOS компьютеров вашей локальной сети.

Имя NetBIOS может содержать не более 15 символов и должно быть на английском языке.

Для того, чтобы компьютеры могли идентифицировать друг друга в информационно-вычислительной сети, им присваиваются явные адреса. Основными типами адресов являются следующие:

MAC -адрес;
IP -адрес;
доменный адрес;
URL .

Физические адреса

MAC -адрес, который также называют физическим адресом, Ethernet- адресом, присваивается каждому сетевому адаптеру при его производстве. Его размер - 6 байт.

Этот сетевой адрес является уникальным, - фирмам-производителям выделены списки адресов, в рамках которых они обязаны выпускать карты. Адрес записывается в виде шести групп шестнадцатеричных цифр по две в каждой (шестнадцатеричная запись байта). Первые три байта называются префиксом (что определяет 2 24 различных комбинаций или почти 17 млн адресов), и именно они закреплены за производителем.

Адаптер "слушает" сеть, принимает адресованные ему кадры и широковещательные кадры с адресом FF:FF:FF:FF:FF:FF и отправляет кадры в сеть, причем в каждый момент времени в сегменте узла сети находится только один кадр.

Собственно, MAC -адрес соответствует не компьютеру, а его сетевому интерфейсу. Таким образом, если компьютер имеет несколько интерфейсов, то это означает, что каждому интерфейсу будет назначен свой физический адрес. Каждой сетевой карте соответствует собственный MAC -адрес и IP -адрес, уникальный в рамках глобальной сети.

MAC -адреса используются на физическом и канальном уровнях, т.е. в "однородной" среде. Для того, чтобы могли связываться друг с другом компьютеры, входящие в большие составные сети, используется другой вид адресов - IP- адреса.

IP -адресация

IP -адрес является основным видом адресации в Internet . Он обозначает не только компьютер, но и сегмент сети, в котором находится данный компьютер. Например, адрес 192.123.004.010 соответствует узлу номер 10 в сети 192.123.004. У другого узла в этом же сегменте может быть номер 20 и т.д. Сети и узлы в них - это отдельные объекты с отдельными номерами.

IP -адрес - представляет собой 32-разрядное двоичное число (например, 11000000 01111011 00001010). Для удобства оно разбивается на четыре восьмиразрядных поля, называемых октетами. TCP/IP представляет эти двоичные октеты их десятичными эквивалентами (в данном примере это 192.123.004.010), что облегчает использование IP -адресов для человека.

Классы IP -сетей

Эти четыре октета в разных сетях обозначают разные вещи. В некоторых организациях создается одна большая сеть, но с миллионами узлов. Здесь первый октет адреса используется для обозначения сети, а остальные три октета - для обозначения отдельных рабочих станций. Такой адрес называют адресом класса А. Самые частые потребители адресов класса А - поставщики сетевых услуг (провайдеры), которые обслуживают очень большие сети с тысячами конечных пунктов.

В некоторых организациях могут быть тысячи узлов, включенных в состав нескольких сетей. В таких случаях используются адреса класса В, в которых первые два октета (16 битов) используются для обозначения сети, а последние два - для обозначения отдельных узлов. Наиболее известные потребители адресов класса В - университеты и крупные учреждения.

Наконец, наиболее часто используется адрес класса С, в котором первые три октета (или 24 бита) служат для обозначения сегмента, а последний октет - для обозначения рабочих станций. Такие адреса лучше всего подходят для случая, когда имеется множество отдельных сетей, в состав каждой из которых входит всего несколько десятков узлов. Адреса такого типа чаще всего встречаются в локальных сетевых средах, где в одном сетевом сегменте в среднем бывает около 40 узлов.

При соединении сети класса А с сетью класса В маршрутизатору необходимо сообщить, как он должен отличать одну сеть от другой. В противном случае он подумает, что трафик, исходящий из сети класса С и предназначенный для узла класса, можно идентифицировать по последнему октету. На самом же деле узел класса А обозначается последними тремя октетами - а это большая разница. Не зная этого, маршрутизатор попытается найти трехоктетную сеть, к которой подключен однооктетный хост. На самом же деле ему нужно послать данные в однооктетную сеть, в которой находится трехоктетный хост.

Стек протоколов TCP/IP использует первые три бита первого октета для идентификации класса сети, позволяя устройствам автоматически распознавать соответствующие типы адресов. У адресов класса А первый бит установлен в 0, а остальные семь битов служат для идентификации сетевой часть адреса (как вы полмните, в адресах класса А первый октет служит для обозначения сети, а остальные три - для обозначения узлов). Поскольку можно использовать только семь битов, максимально возможное количество сетей - 128. Номера сетей 000 и 127 зарезервированы для использования программным обеспечением, поэтому это число уменьшается до 126 (001 - 126). Для обозначения узлов можно использовать 24 бита, поэтому для каждой из этих сетей максимальное число узлов составляет 16 777 216.

У адресов класса В первый бит всегда устанавливается в 1, а второй в 0. Поскольку для обозначения сетей здесь используются два октета, то для каждого сетевого сегмента остается, таким образом, 14 битов. Следовательно, максимально возможное число адресов этого класса - 16 384, в диапазоне от 128.001 до 191.254 (номера 000 и 255 зарезервированы).

В адресах класса С первые два бита всегда равны 1, а третий установлен в 0. В этих адресах для обозначения сетей используются первые три октета, следовательно, остается 21 бит. Диапазон возможных номеров сетей - от 192.001.001 до 223.254.254, или 2 097 152 сегмента. При этом, однако, для обозначения узлов остается только один октет, поэтому в каждом сегменте может быть всего 254 устройства.

В таблице 1 приведены характеристики адресов сетей различных классов. Адреса класса D предназначены для широковещательной рассылки пакетов сразу группе машин. Адреса класса Е пока не используются. Предполагается, что со временем они будут задействованы с целью расширения стандарта.

Таблица 1. Характеристика классов IP -адресов

Среди IP -адресов несколько зарезервировано под специальные случаи использования (табл. 2). Так, значение первого октета 127 зарезервировано для служебных целей, в основном, для тестирования сетевого оборудования, поскольку IP -пакеты, направленные на такой адрес, не передаются в сеть, а ретранслируются обратно управляющей надстройке сетевого программного обеспечения как только что принятые.

Таблица 2. Значение выделенных IP -адресов

Централизованным распределением IP -адресов занимаются государственные организации. В США - Стенфордский международный научно-исследовательский институт ( Stanford Research Institute) , расположенный в г. Мэнло-Парк, штат Калифорния. Услуга по присвоению новой локальной сети IP -адресов бесплатная, и занимает она приблизительно неделю.

В небольших локальных сетях, использующих стек TCP/IP , можно назначать IP -адреса компьютерам произвольно - в том случае, если данные компьютеры не имеют непосредственного (прямого) выхода в Internet

Маски подсетей

Часто перед администраторами локальных сетей встает необходимость разбиения вверенной им сети на несколько подсетей. Делается это с помощью маски подсети. Маска подсети заставляет сетевое программное обеспечение иначе интерпретировать IP -адреса машин, входящих в сеть.

Рассмотрим, например, адрес хоста 192.123.004.010. Это адрес класса С, в котором первые 24 бита обозначают номер сети. Остальные 8 битов обозначают хост. Можно установить сетевую маску так, чтобы первые 25 битов обозначали сеть, а остальные 7 - хост.

Последние 8 битов администратор локальной сети может использовать так, как ему нужно. Можно их использовать обычным образом, для обозначения хост-машин. Но есть и другой вариант: назначить некоторые из оставшихся 8 битов подсетям. По сути дела, сетевая часть адреса получает еще одно поле, а диапазон номеров хостов сокращается.

Рассмотрим воображаемую компанию, Windows Inc. , которая использует и сети Ethernet , и кольцевые сети с маркерным доступом. Ей выделен, однако, только один сетевой адрес класса С, 192.123.004. Вместо того чтобы использовать последний октет для обозначения 254 хостов в одной сети, компания решила ввести в адрес маску подсети, "позаимствовав" первый бит последнего октета. В результате создаются две подсети по 128 возможных хост-номера в каждой.

Изучая свои сетевые номера, Windows Inc. видит следующее:

*Номера 000 и 255 зарезервированы.

Следует, однако учесть, что устройства в сети не выполняют эту логическую разбивку автоматически. Основываясь на идентификаторе класса С в начале адреса, они продолжают считать, что последние 8 битов адреса обозначают хост. Поэтому о принятой маске нужно сообщить всем устройствам в сегменте сети.

В маске подсети используется очень простой алгоритм. Если бит маски установлен в 1, это часть номера сети. Если бит маски установлен в 0, это часть номера хоста. Следовательно, маска подсети для приведенного выше примера имеет вид 11111111 11111111 11111111 10000000.

Маска - это число, двоичная запись которого содержит единицы в тех разрядах, которые должны интерпретироваться как номер сети.

В таблице 3 приведены стандартные маски подсетей для различных классов адресов сетей.

Таблица 3. Стандартные маски подсетей

Маска подсети должна применяться при обработке адреса маршрутизаторами. Если ранее маршрутизатор просто проверял, не совпадает ли адрес сети получателя, например, 192.123.004, с адресом какой-либо непосредственно подсоединенной к маршрутизатору сети, то теперь он должен использовать маску подсети, чтобы выделить адрес сети получателя. Чтобы маска подсети работала, ее должны поддерживать все устройства данной подсети.

Проблемы 4-х байтовой адресации

Если сложить все возможные IP -адреса, то получится свыше 4,7 млрд. адресов хостов. Это очень много, но, к сожалению, четырехоктетной структуре присущи серьезные ограничения. Каждый раз, когда какой-то организации назначается адрес класса А, с ним уходит около 17 млн. адресов хостов. Если назначить все 126 адресов класса А, то свыше 3 млрд. из наличных 4,7 млрд. адресов окажутся занятыми. Если назначить все 16000 адресов класса В, уйдет еще миллиард. При этом не важно, используются ли выделенные адреса или нет: все они назначены конкретной сети и повторно использоваться не могут.

Самая большая проблема, однако, связана с классом С. Тому есть две причины. Во-первых, этих адресов меньше всего (имеется лишь около 500 млн. адресов узлов). Во-вторых, эти адреса самые популярные, потому что удовлетворяют размерам большинства локальных сетей. Каждый раз, когда сетевому сегменту выделяется адрес класса С, с ним уходят 254 возможных адреса узлов. Вспомним, что для каждой отдельной сети нужен новый номер. Поэтому люди, у которых три сегмента и всего 60 узлов, тратят впустую более 700 возможных адресов рабочих станций (3 сегмента ´ 254 адреса узлов = 762 адреса - 60 активных узлов = 702 незадействованных адреса). Понятно, что при таких темпах "расходования" наличные хост-номера фактически уже закончились.

По действующей схеме (протокол IPv4 ) может быть всего 2113662 сети. Если бы для обозначения сегмента все сети применяли первые 24 бита (не используя "классовые" биты), то максимальное число сетей составило бы 16777216, по 254 узла в каждой.

Вспомним, однако, что сети TCP/IP изначально рассчитаны на использование маршрутизаторов. Естественно, узлам и маршрутизаторам проще запомнить несколько сетей, чем множество. Необходимость обработки 16 миллионов адресов сетей быстро переполнила бы базы данных маршрутизаторов, и сетевой трафик существенно замедлился бы. Наличие классов сетей позволяет маршрутизаторам легко работать с большими сетями, причем без ущерба для производительности.

Следует также помнить, что первоначально Internet состояла, в основном, из крупных сетей, соединенный друг с другом. Было удобно дать один адрес сети milnet (это сеть несекретных военных компьютеров), а другой - сети NSFnet (это сеть Национального научного фонда США). Благодаря этому маршрутизаторам, для того чтобы передавать данные буквально на миллионы хост-машин, достаточно было запомнить только адрес другого маршрутизатора.

На сегодняшний день, однако истощение запаса адресов порождает огромные проблемы. При отсутствии адресов ни одна новая организация не сможет подключиться к Internet , а существующие сети не смогут расширяться. Для решения большинства этих проблем разработана новая версия протокола IP - IPv6 ( или IPng - IP next generation) .

Система доменных имен

DNS строится по иерархическому принципу, однако эта иерархия не является строгой. Фактически нет единого корня всех доменов Internet . В 80-е гг. были определены первые домены (национальные, США) верхнего уровня: gov, mil, edu, com, net. Позднее появились национальные домены других стран: uk ( Великобритания) , jp (Япония) , au (Австрия) , cn (Китай) и т.п. Для СССР был выделен домен su , однако после приобретения республиками Союза суверенитета многие из них получили собственные домены: ua - Украина , ru - Россия и т.п.

В настоящее время существуют домены верхнего уровня com - для коммерческих компаний, edu - для школ и университетов, org - для прочих организаций, net - для сетевых организаций и т.д.

Вслед за доменами верхнего уровня следуют домены, определяющие либо регионы, либо организации; следующие уровни иерархии могут быть закреплены за небольшими организациями, либо за подразделениями больших организациях.

DNS -серверы, реализующие перевод IP -адресов в доменные и обратно, устанавливаются обычно на машинах, которые являются шлюзами для локальных сетей. Вообще говоря, сервер имен может быть установлен на любой компьютер локальной сети. При выборе машины для установки сервера имен следует принимать в расчет то обстоятельство, что многие реализации серверов держат базы данных имен в оперативной памяти. При этом часто подгружается информация и с других серверов. Все это может вызвать задержки при разрешении запроса на адрес по имени машины, если для сервера имен будет использоваться маломощный компьютер.

Универсальная идентификация ресурсов ( URL )

Понятие URL

URL (Uniform Resource Locator - универсальный указатель ресурсов ) - система обозначений для однозначной идентификации компьютера, каталога или файла в Internet .

В систему URL заложены следующие принципы:

Расширяемость - новые адресные схемы должны легко вписываться в существующий синтаксис URL ; расширяемость достигается за счет выбора определенного порядка интерпретации адресов, который базируется на понятии "адресная схема". Идентификатор схемы стоит перед остатком адреса, отделен от него двоеточием и определяет порядок интерпретации остатка.
Полнота - по возможности любая из существовавших схем должна описываться посредством URL .
Читаемость - адрес должен легко пониматься человеком, что вообще характерно для технологии WWW , - документы вместе с ссылками могут разрабатываться в обычном текстовом редакторе.

Формат URL включает:

Для каждого вида протокола приложений выбирается свое подмножество полей из представленного выше списка. Прежде чем рассмотреть различные схемы представления адресов, приведем пример простого адреса URL :

Кроме подобной полной записи URL существует упрощенная, которая предполагает, что к моменту ее использования многие основные компоненты адреса ресурса уже определены (протокол, адрес машины в сети, некоторые элементы пути). В таком случае достаточно указывать только адрес, относительный определенных базовых ресурсов - относительный адрес.

Схемы URL

Рассмотрим несколько различных схем URL , с помощью которых можно обратиться к различным информационным ресурсам Internet .

Схема file - используется в локальном режиме:
file:///C|/text/html/indes.htm
В данном примере приведено обращение к локальному документу на персональном компьютере с ОС Windows .

Существует еще несколько схем URL . Однако они реально на практике не используются или находятся в стадии разработки, поэтому останавливаться на них мы не будем.

Читайте также: