Сколько битов в памяти нужно выделить для хранения ip адреса

Обновлено: 05.07.2024

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

Информатика. Учебник для 9 класса (по учебнику К. Ю. Полякова, Е.А. Еремина, базовый уровень)

§4. Глобальная сеть Интернет.

Что такое Интернет?

Ключевые слова:

Вы уже знаете, что Интернет — это глобальная компьютерная сеть. Слово «Интернет» (англ. Internet) возникло как сокращение от Interconnected Networks — «объединённые сети» или «сеть сетей».

Первая версия сети была построена в 60-х годах XX века американскими военными. Перед разработчиками поставили задачу: создать сеть, которая осталась бы работоспособной при разрушении 70% узлов (в случае ядерной войны). У такой сети не должно быть центра, от которого зависит её работа. В то же время невозможно соединить каждый компьютер с каждым — на это нужно слишком много линий связи. В результате было найдено решение: сделать сеть, состоящую из ячеек, как рыболовная сетка (рис. 1.10). Такие сети называются распределёнными.

Рис. 1.10

В узлах сети стоят специальные компьютеры — маршрутизаторы, которые направляют каждый пакет данных кратчайшим маршрутом по адресу, указанному в заголовке пакета.

Если же этот канал связи вышел из строя, то пакет будет отправлен по более длинному, но работающему пути.

В Интернете нет единого центра управления. Если бы он существовал, то для разрушения всей сети было бы достаточно уничтожить этот центр.

Информация в Интернете хранится на серверах, связанных скоростными линиями связи (оптоволоконными, спутниковыми). Практически все услуги Интернета основаны на использовании технологии «клиент-сервер»: программа-клиент на компьютере пользователя запрашивает данные, сервер возвращает ответ.

Как подключиться к Интернету?

Пользователь получает доступ к глобальной сети через провайдера — фирму, локальная сеть которой непосредственно связана с Интернетом.

Существует несколько способов подключения к провайдеру:

• с помощью ADSL-модема, который использует телефонную линию, но позволяет одновременно разговаривать по телефону и работать в Интернете; скорость передачи данных из Интернета к пользователю может достигать 25 Мбит/с;

• через кабельную локальную сеть провайдера (если она существует в вашем доме); в этом случае телефонная линия не используется;
• с помощью оптических сетей с высокой пропускной способностью (англ. PON: Passive Optical Network — пассивная оптическая сеть); в таких сетях для передачи данных со скоростью до 2,5 Гбит/с используются оптоволоконные кабели и оптические разветвители, которые не требуют питания и обслуживания;
• с помощью беспроводных модемов (USB-модемов — рис. 1.11), которые используют сети сотовых операторов и работают везде, где доступна мобильная связь; скорость передачи данных для сетей 3-го поколения (англ. 3G : 3 rd generation) достигает 10 Мбит/с, а в сетях 4-го поколения (4G) — до 1 Гбит/с;

Рис. 1.11
• с помощью беспроводных каналов связи по технологии Wi-Fi (со скоростью до 54 Мбит/с).

Постройте в тетради или в электронных таблицах столбчатую диаграмму, на которой сравниваются наибольшие скорости передачи данных в кабельных, оптических и беспроводных сетях различного типа.

Протоколы Интернета

Вы уже знаете, что для передачи информации источник и приёмник должны использовать один и тот же протокол — набор правил, определяющих порядок обмена данными в сети. В Интернете используется семейство протоколов TCP/IP. Название TCP/IP происходит от двух самых важных протоколов — TCP и IP.

Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.
— Когда было разработано семейство протоколов TCP/IP?
— От каких иностранных выражений образованы сокращения TCP и IP? Что они означают?

С помощью протокола TCP компьютер устанавливает соединение с другим компьютером и обеспечивает доставку данных. Блок данных, который нужно передать, разбивается на пакеты (размер пакета обычно не превышает 1,5 Кбайта).

IP-протокол устанавливает правила построения пакета и систему IP-адресов, с помощью которой маршрутизаторы определяют маршруты движения пакетов.

Кроме TCP и IP службы Интернета (например, Всемирная паутина, электронная почта и др.) используют свои протоколы «верхнего уровня», но об этом мы поговорим чуть позже.

IР-адреса

В Интернете любые два компьютера могут связаться друг с другом. Для этого каждый из них должен иметь уникальный адрес. С «точки зрения» компьютеров, удобнее работать с числовыми адресами, каждый из которых занимает одинаковое место в памяти. Такие адреса (их называют IP-адресами, потому что они используются IP-протоколом) представляют собой 32-битные числа, например

Для удобства обычно разбивают это число на группы из 8 двоичных разрядов (октеты):

и записывают каждую группу в десятичной системе счисления:

В IP-адресе закодированы номер сети и номер компьютера в сети. Такая структура чем-то напоминает обычный почтовый адрес: индекс определяет номер почтового отделения, а адрес — конкретные улицу, дом и квартиру.

Определите, в каком диапазоне должно находиться каждое из четырёх чисел, составляющих IP-адрес. Как вы рассуждали?

Какие последовательности не могут быть IР-адресами?

101.123.278.211 156.21.0.1 257.212.100.1

112.345.0.43 23.32.12.11 101.1.201.2

В связи с бурным развитием Интернета адресов, которые можно использовать при таком кодировании, уже не хватает для всех желающих. Поэтому разработана новая система IР-адресов, в которой на каждый адрес отводится 128 бит, а не 32, как сейчас. Такой адрес записывается в виде восьми групп по четыре шестнадцатеричные цифры, разделённых двоеточиями, например:

Адреса такого типа использует новая, шестая версия IP-протокола, которая называется IPv6. Полный переход на IPv6 займёт несколько лет, он потребует больших денежных затрат и замены всех устаревших устройств.

IP-адрес присваивается не компьютеру, а каналу связи (интерфейсу). Поэтому один компьютер может иметь несколько IP-адресов, например если у него есть сетевая карта и адаптер Wi-Fi или две сетевые карты.

Доменные имена

Используя дополнительные источники, выясните, от каких иностранных слов образовано сокращение DNS и что они означают.

Домен — это группа символьных адресов в Интернете. Домены образуют многоуровневую структуру (иерархию, дерево), вкладываются друг в друга, как матрёшки (рис. 1.12).

Рис. 1.12

Чем-то такая система напоминает почтовый адрес, в котором указывается страна, город, улица, дом, квартира.

Найдите в словарях разные значения слова «домен».

Точка в корне дерева — это корневой домен. Домены верхнего уровня могут обозначать страну, каждая страна имеет свой двухбуквенный домен. Например, домены ru, рф и su принадлежат России.

Используя дополнительные источники, выясните, почему России принадлежит домен su.

Существуют и «общие» домены верхнего уровня, не принадлежащие никакой стране, например: com, net, org, biz, info, name, museum и др.

Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.
— Какие восемь общих доменов верхнего уровня появились в 1984 году?
— Какие домены верхнего уровня были добавлены в 2001 году?
— Каково назначение доменов верхнего уровня edu, name, eco, jobs, mobi, travel?

Таким образом, сейчас в Интернете используется две системы адресов: IP-адреса и доменные имена. Чтобы установить соответствие между ними, на специальных серверах, которые называются DNS-серверами, хранятся таблицы, состоящие из пар «IP-адрес — доменное имя». Их задача — по запросу компьютера-клиента вернуть IP-адрес для заданного доменного имени (или наоборот).

Когда вы вводите адрес сайта (доменное имя) в адресной строке браузера, сначала отправляется запрос на DNS-сервер, цель которого — определить IP-адрес сервера. Если это удалось, направляется запрос на получение главной (домашней) страницы сайта, причём для этого используется полученный IP-адрес, а не доменное имя.

В то же время несколько небольших сайтов могут размещаться на одном компьютере и иметь один и то же IР-адрес.

Выводы

• Интернет не имеет единого центра управления и никому не принадлежит.
• Маршрутизатор — это компьютер, пересылающий пакеты данных между участками сети.
• Для обмена данными в Интернете используются протоколы семейства TCP/IP. Кроме того, каждая служба имеет свой протокол верхнего уровня (уровня приложения).
• IP-адрес — это числовой адрес узла сети.
• Доменное имя — это символьное имя сайта. Для преобразования доменных имён в IP-адреса используют DNS-серверы.

Нарисуйте в тетради интеллект-карту этого параграфа.

Вопросы и задания

1. Вспомните, зачем данные, которые передаются по Интернету, разбиваются на пакеты.
2. Какова роль маршрутизаторов?
3. Какими способами можно подключить ноутбук к Интернету? Если все варианты доступны, какой вы выберете? Почему?
4. Приведите пример, когда компьютер может иметь несколько 1Р-адресов.
5. Сколько битов в памяти нужно выделить для хранения 1Р-адреса?
6. Зачем нужны доменные адреса?
7. Выполните по указанию учителя задания в рабочей тетради.

а) «История развития Интернета»
б) «Протоколы Интернета»
в) «Служба DNS»
г) «Домены верхнего уровня»

Бит — это единица компьютерной информации. Дискретная. Может принимать ровно два значения: ноль и единица.

Байт = 8 бит. Другими словами, байт состоит из восьми ячеек, каждая из которых может принимать ровно два разных значения: нулик или единичку. По основам комбинаторики такая конструкция может принимать 2 8 =256 значений. То есть, одним байтом можно закодировать 256 разных значений, от 0 до 255 включительно. При этом 0=[00000000], а 255=[11111111] (в угловых скобках — значение каждого из 8 бит в байте).

Число10	Число2
0	00000000
1	00000001
2	00000010
3	00000011
.	.
254	11111110
255	11111111

Число₁₀ — это число в привычном нам десятичном представлении. Иногда ещё говорят, что оно имеет основание 10.
Число₂ — число в двоичном представлении, с основанием 2.

В IP-адресе (IPv4) — 4 байта, то есть 32 бита. В привычном нам написании типа 192.168.0.1 через точки указаны значения каждого байта в десятичной системе. Именно поэтому каждое из чисел в IP может принимать значения от 0 до 255 включительно, не больше и не меньше.

IP-адрес может быть записан одним десятичным числом. Например, рассмотрим адрес 192.168.0.1. Мы уже знаем, что каждое число, разделённое точками — это 1 байт, то есть 8 бит в компьютерном представлении. 192=[11000000], 168=[10101000], 0=[00000000], 1=[00000001]. Это означает, что весь данный IP-адрес в компьютере выглядит как 192.168.0.1=[11000000101010000000000000000001]. Если теперь перевести двоичное число в угловых скобках в десятичную систему, но не блоками по 8 бит, а всё сразу, то получим число 3232235521. То есть, IP-адрес 192.168.0.1 можно записать одним десятичным числом 3232235521.

Тип INT (целое число) в компьютере состоит тоже из четырёх байт (как правило). Причём он может быть как знаковым (включать в себя отрицательные числа), так и беззнаковым (только положительные числа).
В первом случае за знак числа отвечает первый из 32 бит, оставшийся 31 бит задаёт число по модулю. То есть, INT может принимать значения от -2 31 до 2 31 -1.
Во втором случае (UNSIGNED INT) используются все 32 бита и число может быть только положительным, от 0 до 2 32 -1 включительно.

Здесь речь идёт именно о беззнаковом целом, UNSIGNED INT.

Для многих является откровением, что вместо ping 192.168.0.1 можно написать ping 3232235521 и всё будет работать.

$ ping 3232235521 PING 3232235521 (192.168.0.1) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 192.168.0.1: icmp_seq=1 ttl=62 time=0.557 ms 64 bytes from 192.168.0.1: icmp_seq=2 ttl=62 time=0.532 ms 64 bytes from 192.168.0.1: icmp_seq=3 ttl=62 time=0.602 ms 64 bytes from 192.168.0.1: icmp_seq=4 ttl=62 time=0.410 ms

Более того, ip-адрес — это изначально четырёхбайтовая структура, не привязанная к какому-либо представлению. Привычное нам представление из четырёх чисел, разделённых точками, сделано для более удобного восприятия человеком.

Маска подсети — это конструкция из 4 байт, которая служит для операций над IP-адресом. Эти операции не так очевидны в привычном нам десятичном представлении, но ст́оит записать адрес и маску в двоичном виде, как всё становится на свои места. Например, рассмотрим IP-адрес 192.168.0.1 с маской 255.255.255.0.

Для удобства разделим пробелами байты в двоичном представлении адресов.

Дальше применяются побитовые логические операции И, ИЛИ и НЕ, и на этом надо остановиться подробнее.

Допустим, у нас есть два бита (b): b₁ и b₂. К битам могут быть применены следующие логические операции:

Логическая операция И (&). Результат операции b = b₁ & b₂ равен 1 только в том случае, когда b₁ = b₂ = 1, в противном случае результат равен 0. Другими словами, результат логической операции И равен 1 только в том случае, когда И первый, И второй операнды равны 1.

Логическая операция ИЛИ (|). Результат операции b = b₁ | b₂ равен 1 в том случае, когда ИЛИ b₁ = 1, ИЛИ b₂ = 1, в противном случае результат равен 0. Другими словами, результат логической операции ИЛИ равен 1 в том случае, когда хотя бы один из операндов равен 1.

Логическая операция НЕ (!) - унарная, в отличии от бинарных операций И и ИЛИ. Это означает то, что она действует только на один-единственный элемент. Логическая операция НЕ меняет значение бита на противоположное, то есть, если b = 0, то !b = 1 и наоборот, если b = 1 то !b = 0.

Побитовые операции применяются к каждому биту в цепочке.

Вернёмся к IP-адресам.

В IP-адресе и маске по 32 бита. Для того, чтобы определить подсеть, над маской и адресом применяется побитовая операция И:

То есть, мы находимся в подсети 192.168.0.0.

Для того, чтобы определить адрес компьютера в пределах подсети, над маской применяется унарная побитовая операция НЕ, а затем над результатом и IP-адресом применяется побитовая операция И:

То есть, в подсети 192.168.0.0 адрес нашего компьютера - 1.

Как выяснилось, для идентификации компьютера в сети важен не только его адрес, но и маска.

Для того, чтобы понять какие адреса могут быть во всей подсети — нужен её адрес и маска. Например, в подсети 192.168.0.0 с маской 255.255.255.0 могут существовать адреса в диапазоне от 192.168.0.1 до 192.168.0.255. Маска — обязательное значение для описания подсети.

В укороченной записи наша подсеть описывается как 192.168.0.0/24. Откуда берётся число 24 в конце?

Вернёмся к двоичному представлению маски и IP-адреса.

24 — это количество единиц в начале маски (3 байта по 8 бит, 3 × 8 = 24). Укороченная запись возможна только тогда, когда маска выглядит как [блок_единиц][блок_нулей].

Например, подсеть 192.168.4.0/23 — это подсеть 192.168.4.0 с маской 255.255.254.0, в которой IP-адреса компьютеров могут принимать значения от 192.168.4.1 до 192.168.5.255 включительно.

Первые 23 бита определяют подсеть, последние 9 бит — адреса компьютеров в подсети.

Обычно людям непонятно откуда берётся пятёрка в третьем байте IP-адреса (вместо четвёрки). При написании в двоичном представлении — это очевидно.

Согласованное использование адресов различного типа. Эта задача включает отображение адресов разных типов, например преобразование сетевого IP-адреса в локальный, доменного имени — в IP-адрес.

Обеспечение уникальности адресов. В зависимости от типа адреса требуется обеспечивать одно­значность адресации в пределах компьютера, подсети, корпоративной сети или Интернета.

Конфигурирование сетевых интерфейсов и сетевых приложений.

Каждая из перечисленных задач имеет достаточно простое решение для сети, число узлов которой не превосходит нескольких десятков. Например, для отображения символьного доменного имени на IP-адрес достаточно поддерживать на каждом хосте таблицу всех символьных имен, используемых в сети, и соответствующих им IP-адресов. Столь же просто «вручную» присвоить всем интерфейсам в небольшой сети уникальные адреса. Однако в крупных сетях эти же задачи усложняются настолько, что требуют принципиально других решений.

Ключевым словом, которое характеризует подход к решению этих проблем, принятый в TCP/IP, является масштабируемость.

Процедуры, предлагаемые TCP/IP для назначения, отображения и конфигурирования адресов, одинаково хорошо работают в сетях разного масштаба. В этой главе наряду с собственно схемой образования IP-адресов мы познакомимся с наиболее популярными масштабируемыми средствами поддержки адресации в сетях TCP/IP: технологией бесклассовой междоменной маршрутизации, системой доменных имен, протоколом динамического конфигурирования хостов.

Формат IP-адреса

В заголовке IP-пакета для хранения IP-адресов отправителя и получателя отводятся два поля, каждое имеет фиксированную длину 4 байта (32 бита). IP-адрес состоит из двух логических частей — номера сети и номера узла в сети.

Наиболее распространенной формой представления IP-адреса является запись в виде че­тырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например:

Этот же адрес может быть представлен в двоичном формате:

10000000 00001010 00000010 00011110

А также в шестнадцатеричном формате:

Заметим, что запись адреса не предусматривает специального разграничительного знака между номером сети и номером узла. Вместе с тем при передаче пакета по сети часто воз­никает необходимость разделить адрес на эти две части. Например, маршрутизация, как правило, осуществляется на основании номера сети, поэтому каждый маршрутизатор, получая пакет, должен прочитать из соответствующего поля заголовка адрес назначения и выделить из него номер сети. Каким образом маршрутизаторы определяют, какая часть из 32 бит, отведенных под IP-адрес, относится к номеру сети, а какая — к номеру узла?

Можно предложить несколько вариантов решения этой проблемы.

Простейший из них состоит в использовании фиксированной границы При этом всё 32-битное поле адреса заранее делится на две части не обязательно равной, но фик­сированной длины, в одной из которых всегда будет размещаться номер сети, в дру­гой — номер узла. Решение очень простое, но хорошее ли? Поскольку поле, которое отводится для хранения номера узла, имеет фиксированную длину, все сети будут иметь одинаковое максимальное число узлов. Если, например, под номер сети отвести один первый байт, то все адресное пространство распадется на сравнительно небольшое (2 8 ) число сетей огромного размера (2 24 узлов). Если границу передвинуть дальше вправо, то сетей станет больше, но все равно все они будут одинакового размера. Очевидно, что такой жесткий подход не позволяет дифференцированно удовлетворять потребности отдельных предприятий и организаций. Именно поэтому он не нашел применения, хотя и использовался на начальном этапе существования технологии TCP/IP (RFC 760).

Второй подход (RFC 950, RFC 1518) основан на использовании маски, которая позво­ляет максимально гибко устанавливать границу между номером сети и номером узла. При таком подходе адресное пространство можно использовать для создания множества сетей разного размера.

Некоторые адреса являются зарезервированными и не могут быть присвоены сетевым устройствам. К ним относятся следующие:

- 0 Сетевые адреса, идентифицирующие саму сеть, например сеть 198.150.11.0 IP-адрес, у которого все биты, отведенные под адрес узла заполнены нулями зарезервирован под номер сети, например, 176.0.0.0

- 255 Широковещательный адрес 198.150.11.255 используется для широковещательной рассылки всем сетевым устройствам

- Сеть с номером 127.0.0.0 зарезервирована для обратного петлевого тестирования (маршутизаторы или локальные узлы могут использовать его для передачи пакетов самим себе).

Для того чтобы программное обеспечение могло автоматически выделять номера конкретных компьютеров из используемых в данной сетевой системе IP-адресов, применяются так называемые маски подсети.

Маска — это число, применяемое в паре с IP-адрссом, причем двоичная запись маски содержит непрерывную последовательность единиц в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети. Граница между последовательностями единиц и нулей в маске соответствует границе между номером сети и номером узла в IР-адресе.

И, наконец, способ, основанный на классах адресов (RFC 791). Этот способ пред­ставляет собой компромисс по отношению к двум предыдущим: размеры сетей хотя и не могут быть произвольными, как при использовании масок, но и не должны быть одинаковыми, как при установлении фиксированных границ. Вводится пять классов адресов: А, В, С, D, Е. Три из них — А, В и С — предназначены для адресации сетей, а два — D и Е — имеют специальное назначение. Для каждого класса сетевых адресов определено собственное положение границы между номером сети и номером узла.

Классы IP-адресов

Признаком, на основании которого IP-адрес относят к тому или иному классу, являют­ся значения нескольких первых битов адреса. Таблица 15.1 иллюстрирует структуру

IP-адресов разных классов.

К классу А относится адрес, в котором старший бит имеет значение 0. В адресах клас­са А под идентификатор сети отводится 1 байт, а остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети, все IP-адреса которых имеют значение первого байга в диапазоне от 1 (00000001) до 126 (01111110), называются сетями класса А. Значение 0 (00000000) первого байта не используется, а значение 127 (01111111) зарезервиро­вано для специальных целей (см. далее). Сетей класса А сравнительно немного, зато количество узлов в них может достигать 224, то есть 16 777 216 узлов.

К классу В относятся все адреса, старшие два бита которых имеют значение 10. В адре­сах класса В под номер сети и под номер узла отводится по 2 байта. Сети, значения пер­вых двух байтов адресов которых находятся в диапазоне от 128.0 (10000000 00000000) до 191.255 (10111111 11111111), называются сетями класса В. Ясно, что сетей класса В больше, чем сетей класса А, а размеры их меньше. Максимальное количество узлов в сетях класса В составляет 2 16 (65 536)

К классу С относятся все адреса, старшие три бита которых имеют значение 110. В адре­сах класса С под номер сети отводится 3 байта, а под номер узла — 1 байт. Сети, старшие три байта которых находятся в диапазоне от 192.0.0 (11000000 00000000 00000000) до

223.255.255(11011111 11111111 11111111), называются сетями класса С. Сети клас­са С наиболее распространены, и наименьшее максимальное число узлов в них равно 2^8 (256).

Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый групповой адрес (multicast address). В то время как адреса классов А, В и С служат для идентификации отдельных сетевых интерфейсов, то есть являют­ся индивидуальными адресами (unicast address), групповой адрес идентифицирует группу сетевых интерфейсов, которые в общем случае могут принадлежать разным сетям. Интерфейс, входящий в группу, получает наряду с обычным индивидуальным IP-адресом еще один групповой адрес. Если при отправке пакета в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должен быть доставлен всем узлам, которые входят в группу.

Если адрес начинается с последовательности 11110, то это значит, что данный адрес относится к классу Е. Адреса этого класса зарезервированы для будущих при­менений.

Чтобы получить из IP-адреса номер сети и номер узла, требуется не только разделить адрес на две соответствующие части, но и дополнить каждую из них нулями до полных 4 байт. Возьмем, например, адрес класса В 129.64.134.5. Первые два байта идентифицируют сеть, а последующие два — узел. Таким образом, номером сети является адрес 129.64.0.0, а номером узла — адрес 0.0.134.5.

IP- адрес (Internet Protocol address) - это своеобразный идентификатор определенного устройства (например ПК, виртуальный сервер ), которое подключено к сети Интернет. Основная функциональная обязанность таких адресов сети - это формирование аффективного соединения оборудования (телефон, компьютер, ноутбук, сервер и т.п.) в сети. Таким образом, каждый компьютер, который имеет доступ к Интернет, имеет свой IP-адрес, посредством которого данный пользователь анонсируется в сети. Если при подключении к сети Интернет Ваш провайдер выдал Вам индивидуальный IP-адрес, этот адрес является статическим (либо«белым»); если же Интернет-провайдер не выдает каждому пользователю отдельный сетевой адрес, пользователь получают доступ к сети через, так называемый, «серый» IP-адрес. Поскольку провайдерам необходимо огромное количество адресов, иногда они используют «серые» адреса для работы в локальной сети, что абсолютно не влияет на качество связи либо скорость соединения, но такие адреса не могут анонсироваться в глобальной сети,а значит соединиться с оборудованием будет невозможно. Узнать является присвоен ли Вам выделенный IP-адрес Вы можете на прямую у Вашего Интернет-провайдера.

Стандартной формой записи выделенного IP есть четыре цифры от 0 до 255 с точкой после каждой, например 192.168.2.1. Большое количество сетевых адресов, объединяют в блоки: PI (Provider Independent) и PA (Provider Aggregatable). PA - зависимый блок, который принадлежит IP-провайдеру и предоставляется Интернет-провайдеру в аренду; PI - независимый блок адресов, который находится в собственности клиента и может анонсироваться (выводиться в Интернет) при помощи разных IP-провайдеров.

IP-адреса выдаются региональными Интернет-регистраторами (RIR- Regional Internet Registry). Существует пять региональных регистраторов, которые выдают сетевые ip адреса :

1) ARIN – в Северной Америке;

2) APNIC – в странах Юго-Восточной Азии;

3) AfriNIC – в странах Африки;

4) LACNIC – в странах Южная Америка и бассейн Карибского моря;

5) RIPENCC – в странах Европы, Центральной Азии и Ближнего Востока.

Региональные Интернет-регистраторы выдают блоки адресов локальным Интернет-регистраторам (lIR- Local Internet Registry), а они в свою очередь передают их более мелким Интернет провайдерам, которые нуждаются в тысячах таких адресов ежедневно, что бы присвоить выделенный IP-адрес каждому пользователю Интернет.

IP-адрес представляет собой число размером 32 бита (или 4 байта), которое может быть записано в любой системе счисления (тут речь про адрес протокола IP version 4, в IPv6 он имеет размер 128 бит).

Например, адрес в десятичной системе 127.0.0.1 можно записать так:

Адрес делится на 4 октета, по 8 бит каждый, которые могут иметь значение от 0 (00000000) до 255 (11111111):

К примеру, адрес 77.120.120.20 представляет собой сеть 77.120.120.0, в которой находится хост с адресом 20.

Сети и маска сети

Рассмотрим адрес 77.120.120.20 с маской 255.255.255.0.

В двоичном представлении этот адрес можно записать так:

Использование CIDR даёт возможность отказаться от традиционного разбиения на сети различных классов (А, B, C и т.д.) , и создавать подсети необходимого размера.

Маска подсети	Альтернативный формат записи	Последний октет (в двоичном виде)	Последний октет (в десятичном виде)
255.255.255.0	/24	0000 0000	0
255.255.255.128	/25	1000 0000	128
255.255.255.192	/26	1100 0000	192
255.255.255.224	/27	1110 0000	224
255.255.255.240	/28	1111 0000	240
255.255.255.248	/29	1111 1000	248
255.255.255.252	/30	1111 1100	252

Маска подсети		Размер идентификатора хоста	Максимальное количество хостов
8 бит	255.0.0.0	24 бит	2 24 – 2	16777214
16 бит	255.255.0.0	16 бит	2 16 – 2	65534
24 бит	255.255.255.0	8 бит	2 8 – 2	254
29 бит	255.255.255.248	3 бит	2 3 – 2	6

Более полные таблицы сетей можно найти в статье Сети, подсети, классы подсетей. Таблица подсетей.

Разделение сети на подсети

Представим эту сеть и её маску в двоичном виде:

Для второй сети мы имеем вид 77.120.120.128, или 1001101.1111000.1111000.10000000, а максимальное значение последнего октета будет 11111111 = 255.

Очень часто при настройке сети дома или в офисе возникают вопросы, связанные с расчетом сетевой адресации: как разделить выделенную сеть на подсети, какого объема сети отвести для каждого отдела, какие адреса попадают в данную сеть, какая маска у этой сети.

Быстрый расчет IP сетей

Все мы привыкли к отображению IP адреса в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками (также их называют октетами, так как они формируются из 8 бит). Все мы знаем, что компьютер для расчетов использует двоичную систему счисления, поэтому для компьютера сетевой адрес, например 192.168.1.1, имеет вид:

11000000 10101000 00000001 00000001

Маска подсети в двоичном виде выглядит как последовательность единиц, а затем нулей и указывает на то, сколько первых битов IP-адреса будут относится к адресу сети (у всех компьютеров в одной сети они будут одинаковые), а остальные биты будут относится к адресу каждого узла (у всех компьютеров в одной сети они будут разные). Есть специальные адреса: адрес сети — адрес, у которого узловая часть состоит из одних нулей, и широковещательный адрес — это адрес, у которого узловая часть состоит из одних единиц. Например, маска вида 255.255.255.0 в двоичном виде выглядит:

11111111 11111111 111111111 00000000

и указывает на то, что первые 24 бита относятся к адресу сети, а последние восемь к адресу конкретного узла в этой сети. Маска сети также может быть записана, как просто число, указывающее количество первых битов, относящихся к адресу сети. В данном случае — 24.

Со стандартными маскам все легко, они имеют вид; 255.0.0.0, 255.255.0.0 и 255.255.255.0 и четко отделяют узловую часть от сетевой по границе каждого октета. Поэтому, для формировани адреса сети, октеты, у которых маска 255, мы не изменяем. а октеты у которых маска 0, превращаем в 0 (для широковещательного адреса в 255). Напимер, для адреса 192.168.25.128 с маской 255.255.0.0, адрес сети будет 192.168.0.0, а широковещательный – 192.168.255.255.

Но когда нужно разделить сети на более мелкие подсети или объединить несколько сетей в одну общую могут возникнуть сложности. Основное — это запомнить, что каждое десятичное число в адресе состоит из 8 двоичных битов, и нужно знать десятичное значение каждого бита, которое является степенью двойки.

Пример 1

Есть IP адрес 192.168.1.37/28, необходимо определить адрес сети и широковещательный адрес.

• Всего бит в адресе: 32, количество бит на адрес сети: 28, следовательно количество бит на адреса узлов: 32 – 28 = 4 бита.
• Количество возможных адресов для подсети: 2^4 = 16.
• Количество адресов для хостов (за минусом адреса сети и широковещательного адреса): 16 – 2 = 14.
• У адреса сети значения первых трех октетов будет таким же, как у адреса хоста, а значение последнего октета будет наибольшее число, не превышающее его значения в адресе хоста, кратное 16. И следовательно может формироваться из суммы: 128 или 64 или 32 или 16.

• Получаем адрес сети: 192.168.1.32
• Широковещательный адрес получаем прибавив к последнему октету адреса сети количество адресов сети минус 1: 192.168.1.= 192.168.1.47

Пример 2

Есть IP адрес 192.168.1.37/255.255.255.240, необходимо определить адрес сети.

Получаем адрес сети 192.168.1.32

Пример 3

Записать маску вида 255.255.255.240 в маску вида “/x”.

• 256 – 240 = 16.
• 16 = 2^4. 4 бита отводятся на адреса.
• А так как всего бит 32, то 32 – 4 = 28.

Значит 255.255.255.240 = /28

Пример 4

Записать маску вида /28 в маску вида XXX.XXX.XXX.XXX

• Всего бит: 32.
• Количество Бит на адреса: 32 – 28 = 4.
• 2^4=16. 16 адресов в подсети.
• 256 – 16 = 240.

Значит маска: 255.255.255.240.

Заключение

Как я уже говорил эта статья была написана и опубликована совместно c моим коллегой Евгением Кузьминым. В будущем мы планируем продолжить писать совместные статьи связанные с сетевыми технологиями и настройкой сетевого оборудования (маршрутизаторы, коммутаторы)

Если вам нужно что-то настроить или получить консультацию по медиасерверам и системам, можете обращаться ко мне и нашей команде через форму контактов.

Читайте также:

  
• E5 2420 какой сокет
  
• Nullable oracle что это
  
• Pipeline oracle что это
  
• Где в экселе предварительный просмотр
  
• Как сделать изометрию illustrator