Настройка сетей Microsoft дома и в офисе. Учебный курс
Шрифт:
Классы IP-адресов
Существует пять классов IP-адресов (А, В, С, D и Е). Класс, к которому относится данный IP-адрес, определяется его первыми четырьмя битами (длина IP-адреса составляет 32 бита в версии протокола IPv4). В данном случае эти четыре бита определяют сетевой раздел IP-адреса (адресация сети), в то время как оставшиеся биты образуют узловой раздел IP-адреса (адресация узла в сети).
Для IP-адресов из класса А первый бит равен нулю, остальные же биты могут принимать произвольные значения. Если воспользоваться стандартной точечно-десятичной нотацией, которую принято использовать для записи IP-адресов, то IP-адреса класса А относятся к диапазону от 0.0.0.0 до 127.255.255.255.
Следует отметить, что сетей класса А меньше всего. Это связано с тем, что в адресах из этой категории для идентификации сети используется только
Но, как говорится, нет худа без добра. Сети класса А могут содержать наибольшее количество сетевых узлов, поскольку оставшиеся три байта используются для определения узлового раздела IP-адреса. Эти три байта могут определять значение, которое в десятичной записи соответствует числу 16777215 (24 бита, значение каждого из которых равно 1). Учитывая ноль, можно понять, что с помощью трех байтов возможно определение до 16 777216 IP-адресов (224). Поэтому в одной сети класса А возможно одновременно «мирное сосуществование» свыше 16 миллионов сетевых компьютеров.
А вот общее количество сетей класса А существенно меньше – не более 127. Диапазон IP-адресов сетей класса А – от 0.0.0.0 до 127.255.255.255. Если некий адрес попадает в этот диапазон, можно с полной уверенностью утверждать, что он является адресом из сети класса А.
IP-адреса, относящиеся к классу В, характеризуются тем, что значения первых двух битов равны единице и нулю, соответственно. Если использовать точечно-десятичную запись, то адреса этого типа попадают в диапазон значений от 128.0.0.0 до 191.255.255.255. В двоичном формате десятичное число 128 эквивалентно 10000000. Десятичное значение 191 преобразуется в двоичное число 10111111. Оба эти значения на первом месте содержат двоичные числа 10, что служит признаком IP-адреса класса В. Поскольку два первых байта адреса класса В используются для адресации сети, два оставшихся байта применяются для определения адресов узлового компьютера. Простые вычисления позволяют сказать, что в данном классе имеется до 16384 допустимых сетевых адресов. В каждой сети класса В может располагаться не более 65536 (216) отдельных компьютеров.
Характерный признак IP-адресов из класса С заключается в том, что первые три бита равны 1, 1 и 0, соответственно. После преобразования в точечно-десятичный формат получим, что IP-адреса из класса С относятся к диапазону от 192.0.0.0 до 223.255.255.255. В данном случае первые три байта используются для сетевого раздела адреса, а один байт применяется для формирования адреса узла. Общее количество сетей из класса С достигает 2097152. В каждой сети этого класса может находиться до 256 узловых компьютеров. Таким образом, общее количество сетей класса С является наибольшим, а в каждой сети находится минимальное количество компьютеров.
ПРИМЕЧАНИЕ
В настоящее время для вновь создаваемых сетей назначаются IP-адреса, относящиеся к классу С. Это связано с тем, что именно этот класс обладает небольшим избытком IP-адресов, тогда как классы адресов А и В уже давно закрыты.
До сих пор шла речь об IP-адресах, применяемых для адресации в локальных сетях. Следует упомянуть еще два класса адресов, применяемых в служебных целях. Диапазон адресов из класса D зарезервирован для широковещательной рассылки, когда сетевые пакеты отсылаются нескольким сетевым узлам одновременно. Адреса из класса D (в точечно-десятичной нотации) относятся к диапазону от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Причем в данном случае отсутствуют специфические байты, используемые для идентификации сетевого или узлового раздела IP-адреса. Это означает, что потенциально может существовать до 268435456 уникальных IP-адресов из этого класса.
IP-адреса из класса Е относятся к диапазону от 240.0.0.0 до 255.255.255.255. Эти адреса зарезервированы для применения в будущем.
IP-адрес 127.0.0.1 (попадающий в диапазон адресов класса А) называется адресом закольцовки и применяется для тестирования локального стека протоколов TCP/IP. Этот адрес применяется совместно с командой ping в целях проверки корректности сетевых настроек для данного компьютера. Так, например, в результате выполнения команды ping 127.0.0.1 на экране отображается соответствующая
информация о локальной системе (рис. 4.2).Этот IP-адрес можно использовать для тестирования других программ. Например, можно воспользоваться Telnet, указав адрес закольцовки для проверки возможности запуска этого сервиса на данном компьютере.
Рис. 4.2. Пример использования адреса закольцовки
Подсети
Хотя и пространство IP-адресов достаточно велико, но, как известно, все познается в сравнении, особенно если вспомнить о количестве сетевых компьютеров, подключенных к Интернету в настоящее время. Любая серьезная организация, которой приходится развертывать десятки и сотни локальных сетей, нуждается в нескольких сотнях IP-адресов. Суть формирования подсетей заключается в разбиении единого непрерывного множества IP-адресов с образованием нескольких подмножеств, которые называются подсетями. Например, если идет речь об адресах класса А, в одной сети могут находиться свыше 16 миллионов узловых компьютеров. Это количество настолько велико, что даже такой монстр как Microsoft не использует сети подобных масштабов.
В силу упомянутых выше причин в больших сетях формируются подсети, в которых применяется так называемая адресация подсетей. При этом исходный IP-адрес разбивается таким образом, что образуется сетевой и локальный раздел. Первый раздел применяется в целях идентификации сети в бескрайних просторах Интернета, а второй раздел адресует подсети и узлы внутри локальной сети.
В процессе адресации подсетей для каждой сети, входящей в состав большой сети, формируется маска подсети. Алгоритм, положенный в основу ее формирования, весьма прост. Если биты исходного IP-адреса имеют отношение к разделу, определяющему подсеть, соответствующие биты маски подсети выбираются равными 1, если же рассматривается раздел, который определяет IP-адрес узла внутри подсети, то для битов маски подсети выбираются нулевые значения. Так, например, в маске вида 11111111 11111111 00000000 00000000 первые два октета определяют подсеть, а последние два – узел в этой подсети. Структура маски подсети в этом случае соответствует IP-адресу для сети из класса В. Если воспользоваться точечно-десятичным форматом записи, то маска подсети получит обозначение 255.255.0.0. Для IP-адресов из класса А применяется маска подсети 255.0.0.0. а для IP-адресов из класса С – 255.255.255.0.
Например, маска подсети 255.255.255.128 определяет сеть класса С, в которой могут формироваться две подсети. Если применить эту маску к сетевому адресу 193.112.255, то будут созданы две подсети. Диапазон IP-адресов в первой подсети ранжируется от 193.112.255.1 до 193.112.255.128, а во второй подсети – от 193.112.255.129 до 193.112.255.254.
Бесклассовая адресация
Как отмечалось ранее, система классификации IP-адресов (классы А, В, С) устраивала сообщество пользователей Интернета до тех пор, пока Сеть не получила глобальное распространение. Система классов и подсети по-прежнему широко используются маршрутизаторами локальных сетей. Магистральные маршрутизаторы Интернета применяют бесклассовую маршрутизацию между доменами (CIDR, Classless Interdomain Routing) в целях определения оптимального маршрута, используемого для передачи пакетов.
После появления системы классов IP-адресов первый байт адреса традиционно обозначал номер сети, благодаря чему практическая реализация маршрутизации не вызывала особых затруднений. Например, для IP-адреса 130.166.232.233 число 130 являлось признаком диапазона IP-адресов класса В, а подсеть получала номер 130.166.0. Маршрутизация же пакета в самой подсети требовала использования локальной таблицы маршрутизации, поддерживаемой самим маршрутизатором.
ПРИМЕЧАНИЕ
Подробнее о маршрутизаторах и таблицах маршрутизации рассказывается в следующей главе.
Но поскольку рост Интернета в последние десятилетия все больше напоминает неуправляемую реакцию деления атомных ядер урана, все это привело к появлению великого множества сетей, относящихся к классам В и С. Это, в свою очередь, вызвало стремительное «разбухание» таблиц маршрутизации, применяемых магистральными маршрутизаторами Интернета. А потому эффективная маршрутизация IP-пакетов стала попросту невозможной.
И тут на помощь пришел метод CIDR. Благодаря этой инновации одна единственная запись в таблице маршрутизации может представлять множество сетевых адресов низкого уровня. 1 акже метод CIDR может служить «противоядием» гипотетическому исчерпанию пространства IP-адресов.