TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)
Шрифт:
Если подсеть назначения является удаленной, то в результате отправки датаграммы IP по широковещательному адресу одна ее копия будет предназначена маршрутизатору, подключенному к сети 131.18.7.0. Предполагая, что подсеть является локальной, маршрутизатор применит адрес физической широковещательной рассылки в поле назначения кадра MAC для пересылки сообщения всем хостам подсети.
Отметим, что при этом подразумевается отсутствие у систем зарезервированного IP-адреса 130.18.7.255.
5.18.4 Широковещательные рассылки в сети
Допустимо посылать датаграмму IP на каждый хост заданной удаленной сети. Это выполняется при установке всей локальной части адреса в единицы. Например, если администратору нужно послать объявление на все узлы сети 201.49.16.0 класса С с топологией Ethernet, то для такой широковещательной рассылки подойдет IP-адрес:
201.49.16.255
Однако
Адрес 131.18.255.255 должен применяться для отправки сообщения на все узлы сети класса С. Отметим, что, хотя и допустимо присваивать номер 255 одной из подсетей, это приведет к проблемам: неясно, предназначена ли широковещательная рассылка 130.15.255.255 для подсети или для всей сети. Чтобы исключить такие ситуации, никогда не следует присваивать номера из всех единиц (например, 255) для подсетей.
5.18.5 Ограничения на IP-адрес
Набор доступных IP-адресов существенно сокращается из-за применения специальных форматов для широковещательных рассылок и таблиц маршрутизации. Стандарт RFC 1122 Requirements for Internet Hosts — Communication Layers (Требования к хостам Интернета — уровни взаимодействия) гласит:
■ Поля сети, подсети или хоста не должны содержать одни нули.
■ Поля сети, подсети или хоста не должны содержать одни единицы. Следовательно, на практике поле должно быть длиной не менее 2 бит.
5.18.6 Кольцевой адрес
Полной противоположностью широковещательной рассылке является метод, когда сообщение вообще не покидает хоста. Существует множество хостов, совмещающих функции клиента и сервера. Локальные сервер и хост взаимодействуют друг с другом через IP внутри данного компьютера. Для этого служит специальный адрес, называемый кольцевым (loopback). По соглашению, для этого используется любой адрес, начинающийся на 127. На практике обычно применяют только адрес 127.0.0.1. Отметим, что для такого адреса резервируется адресное пространство целой сети класса С.
Работу кольцевого адреса легко увидеть. Например, клиент и сервер FTP программы Chameleon могут одновременно соединяться в среде Microsoft Windows. После запуска сервера выводится экран, показанный на рис. 5.9.
Рис. 5.9. Сервер FTP в среде Windows
Клиент соединяется с сервером посредством кольцевого адреса 127.0.0.1 (см. рис. 5.10). Любые выполняемые клиентом пересылки файлов просто копируют файлы из одного каталога персонального компьютера в другой каталог того же компьютера. Журнал регистрации сервера позволяет записать выполняемые при этом операции с адресом 127.0.0.1 (см. рис. 5.11).
Рис. 5.10. Клиент FTP соединяется с локальным сервером
Рис. 5.11. Операции клиента с сервером FTP
5.18.7 Заключение о зарезервированных специальных адресах
Различные типы специальных адресов представлены в таблице 5.3.
Таблица 5.3 Специальные адреса
| Адреса | Описание |
|---|---|
| 0.0.0.0 | Используется как адрес источника в конфигурационном запросе при загрузке. Также отмечает маршрутизатор по умолчанию в таблице маршрутизации. |
| 127.0.0.0 | Зарезервирован |
| 127.0.0.1 | Кольцевой адрес. Клиентом и сервером является один и тот же хост. |
| 127.0.0.2-127.255.255.255 | Зарезервированы |
| 128.0.0.0 | Зарезервирован |
| 191.255.0.0 | Зарезервирован |
| 192.0.0.0 | Зарезервирован |
| 255.255.255.0 | Зарезервирован |
| 240.0.0.0-255.255.255.254 | Зарезервированы |
| 255.255.255.255 | Широковещательная рассылка на локально подключенные локальные сети. |
5.19 Суперсети и CIDR
Методы присваивания адресов с использованием классов А, В и С крайне неэффективны. Адрес класса С предоставляет не более 254 доступных вариантов (0 и 255 нельзя использовать как адреса узлов). С другой стороны, если организации требуется несколько сотен или тысяч адресов, то ей нужно присвоить адрес класса В, и многие адреса такого пространства не будут задействованы.
Больший смысл имеет побитовое выделение адресного пространства в соответствии с реальными потребностями организации. Это сделать очень просто. Например, если организации нужно 4000 адресов, то ей предоставляется 12 бит для применения в локальной части ее адресного пространства. Оставшиеся 20 бит образуют фиксированный префикс, используемый как адрес новой суперсети или префиксной части адреса. Общепринятым способом указания размера такой бесклассовой части адреса является /20.
Первоначально выделение адресов для суперсетей производилось из доступного пространства номеров класса С. Получение 20-битового префикса эквивалентно получению 16 последовательных адресов класса С.
Таблица 5.4 Блоки CIDR из адресного пространства класса С
| Размер сетевой части | Количество бит в локальной части | Эквивалентное число сетей класса С | Количество адресов для организации |
|---|---|---|---|
| /24 | 8 | 1 | 256 |
| /23 | 9 | 2 | 512 |
| /22 | 10 | 4 | 1 024 |
| /21 | 11 | 8 | 2 048 |
| /20 | 12 | 16 | 4 096 |
| /19 | 13 | 32 | 8 192 |
| /18 | 14 | 64 | 16 384 |
| /17 | 15 | 128 | 32 768 |
В таблице 5.4 показаны различные адресные блоки, которые могут присваиваться из адресного пространства класса С. Для направления информации в организацию с такими адресами маршрутизатор Интернета должен знать:
■ Количество бит в сетевом префиксе
■ Реальный битовый шаблон, присвоенный как сетевой префикс для организации
После этого маршрутизатор может направлять трафик в организацию, используя единственную строку из своей таблицы маршрутизации. Такой механизм называется маршрутизацией бесклассовых доменов Интернета (Classless Internet-Domain Routing — CIDR).
Неиспользуемые части пространства номеров класса А могут быть поделены аналогичным способом. Организации должна быть присвоена строка бит как сетевой префикс, а оставшиеся биты можно применять для номеров систем этой организации. Все, что нужно,— это провести работу по включению длины сетевого префикса в информацию о маршрутизации.
Маршрутизация Интернета является более эффективной благодаря делегированию больших адресных блоков провайдерам. Далее провайдер присваивает подблоки адресов своим клиентам. Трафик маршрутизируется к провайдеру с помощью выделенного тому префикса блока. Затем провайдер использует более длинный префикс для маршрутизации трафика к своим клиентам.
Например, провайдеру может быть выделен блок, начинающийся с 10-битового префикса 11000001 11, а одному из клиентов можно присвоить блок, начинающийся с 16-битового префикса 11000001 11011111.
5.20 Необходимость следующего поколения протокола IP
Внедрение бесклассовых адресов суперсетей и бесклассовой маршрутизации стало последней точкой в совершенствовании и использовании текущей схемы адресации протокола IP.
В начале разработки адресов IP никто не мог предположить, что развитие технологий приведет к появлению компьютеров на рабочих местах, в квартирах, что сами компьютеры станут бытовыми приборами, а сети соединят их всех. Текущая схема адресации неудобна и неадекватна выполняемым функциям.