Маски переменной длины

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

       Институт  управления бизнес-процессами и экономики

институт 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 
 
 
 
 

Маски переменной длины

тема  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          Студент                                    УБ 11-10               Шумкина Ю.С.

                                                                                           

Преподаватель                         23.11.11 г           Кузьменко Н.Г. 
 
 
 
 

Красноярск 2011 

     Оглавление.

     1. Содержание……………………………………………………………………………….2

     2. Введение ………………………………………………………………………………….3

     3. Адреса протокола IP ……………………………………………………………………..3

     4. Классическая адресная схема протокола IP ………………………………..…………..3

     5. Особые IP-адреса……………………………………………………………………….4

     6. Зарезервированные адреса ………………………………………………………………5

     7. Организация подсетей …………………………………………………………………...6

     8. Маска подсети переменной длины (VLSM) ……………………………………………6

     9. Проблемы классической схемы …………………………………………………………7

     10. Бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR) ………………………………...7

     11. Использование масок в IP-адресации……………………………………………….8

     12. Приложения………………………...……………………………………………………9

     13. Список используемой литературы..…………………………………………………11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     Стек  протоколов TCP/IP тесно связан с сетью Internet, ее историей и современностью. Создан он был в 1969 году, когда для  сети ARPANET понадобился ряд стандартов для объединения в единую сеть компьютеров с различными архитектурами и операционными системами. На базе этих стандартов и был разработан набор протоколов, получивших название TCP/IP.

     Вместе  с ростом Internet протокол TCP/IP завоевывал позиции и в других сетях. На сегодняшний день этот сетевой протокол используется как для связи компьютеров всемирной сети, так и в подавляющем большинстве корпоративных сетей.

     В наши дни используется версия протокола IP, известная как IPv4. В статье мы рассмотрим стандартную схему адресации и более новые методы рационального использования адресного пространства, введенные в результате обнаруженных недостатков в реализации протокола IP.  

     Адреса  протокола IP

     Согласно  спецификации протокола, каждому узлу, подсоединенному к IP-сети, присваивается уникальный номер. Узел может представлять собой компьютер, маршрутизатор, межсетевой экран и др. Если один узел имеет несколько физических подключений к сети, то каждому подключению должен быть присвоен свой уникальный номер.

     Этот  номер, или по-другому IP-адрес, имеет  длину в четыре октета, и состоит  из двух частей. Первая часть определяет сеть, к которой принадлежит узел, а вторая - уникальный адрес самого узла внутри сети (приложение 1).

     В классической реализации протокола  первую часть адреса называли «сетевым префиксом», поскольку она однозначно определяла сеть. Однако в современной реализации это уже не так и сеть идентифицируют другим образом, речь о чем пойдет ниже. 

     Классическая  адресная схема протокола IP

     Изначально  все адресное пространство разделили  на пять классов: A, B, C, D и Е. Такая схема получила название «классовой». Каждый класс однозначно идентифицировался первыми битами левого байта адреса. Сами же классы отличались размерами сетевой и узловой частей. Зная класс адреса, вы могли определить границу между его сетевой и узловой частями. Кроме того, такая схема позволяла при маршрутизации не передавать вместе с пакетом информацию о длине сетевой части IP-адреса.

     В приложении 2 показана структура IP-адреса разных классов.

     Класс А ориентирован на очень большие  сети. Все адреса, принадлежащие  этому классу, имеют 8-битный сетевой  префикс, на что указывает первый бит левого байта адреса установленный  в нуль. Соответственно, на идентификацию  узла отведено 24 бита и каждая сеть «восьмерка» может содержать до 224-2 узлов. Два адреса необходимо отнять, поскольку адреса, содержащие в правом октете все нули (идентифицирует указанную сеть) и все единицы (широковещательный адрес) используются в служебных целях и не могут быть присвоены узлам.

     Самих же сетей «восьмерок» может быть 2⁷-2. Снова мы вычитаем двойку, но это уже две служебных сети: 127/8 и 0/8 (по-старому: 127.0.0.0 и 0.0.0.0).

     Наконец, можно заметить, что класс А  содержит всего 2⁷ * 2²⁴ = 2³¹ адресов, или половину всех возможных IP-адресов.

     Класс В предназначен для сетей большого и среднего размеров. Адреса этого  класса идентифицируются двумя старшими битами, равными соответственно 1 и 0. Сетевой префикс класса состоит из шестнадцати бит или первых двух октетов адреса.

     Поскольку два первых бита сетевого префикса заняты определяющим класс ключом, то можно задать лишь 214 различных  сетей. Узлов же в каждой сети можно  определить до 2¹⁶-2.

     В некоторых источниках, для определения  количества возможных сетей используется формула 2^х-2 для всех классов, а не только для А. Это связано с определенными причинами, которые более детально будут изложены ниже. На сегодняшний день нет никакой необходимости уменьшать количество возможных сетей на две.

     Проведя вычисления, аналогичные приведенным  для класса А, мы увидим, что класс  В занимает четверть адресного пространства протокола IP.

     Наконец, самый употребляемый класс сетей  – класс С – имеет 24 битный сетевой префикс, определяется старшими битами, установленными в 110, и может  идентифицировать до 221 сетей. Соответственно, класс позволяет адресовать до 2⁸-2 узлов. Занимает восьмую часть адресного пространства протокола TCP/IP.

     Последние два класса занимают оставшуюся восьмую  часть в адресном пространстве и  предназначены для служебного (класс D) и экспериментального (класс Е) использования. Для класса D старшие  четыре бита адреса установлены в 1110, для класса Е - 1111. Сегодня класс D используется для групповой передачи информации.

     Поскольку длинные последовательности из единиц и нулей трудно запомнить, IP адреса обычно записывают в десятичной форме. Для этого каждый октет адреса представляется в виде десятичного числа. Между собой октеты отделяются точкой. Иногда октеты обозначаются как w, x, y, z и называются «z-октет», «y-октет», «x-октет» и «w-октет».

     Представление IP-адреса в виде четырех десятичных чисел разделенных точками и  называется «точечно-десятичная нотация».

       В приложении 3 показано, как IP-адрес в точечно-десятичной нотации.

     Подытожим информацию о классах сетей в таблице (приложение 4). 

     Особые IP-адреса

     В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов.

     Если  весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет; этот режим используется только в некоторых сообщениях ICMP.

     Если  в поле номера сети стоят только нули, то по умолчанию считается, что  узел назначения принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет.

     Если  все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом  назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая  рассылка называется ограниченным широковещательным. сообщением (limited broadcast).

     Если  в поле номера узла назначения стоят  только единицы, то пакет, имеющий такой  адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам сети 192.190.21.0. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast).

     При адресации необходимо учитывать  те ограничения, которые вносятся особым назначением некоторых IP-адресов. Так, ни номер сети, ни номер узла не может состоять только из одних двоичных единиц или только из одних двоичных нулей. Отсюда следует, что максимальное количество узлов, приведенное в таблице для сетей каждого класса, на практике должно быть уменьшено на 2. Например, в сетях класса С под номер узла отводится 8 бит, которые позволяют задавать 256 номеров: от 0 до 255. Однако на практике максимальное число узлов в сети класса С не может превышать 254, так как адреса 0 и 255 имеют специальное назначение. Из этих же соображений следует, что конечный узел не может иметь адрес типа 98.255.255.255, поскольку номер узла в этом адресе класса А состоит из одних двоичных единиц.

     Особый  смысл имеет IP-адрес, первый октет  которого равен 127. Он используется для  тестирования программ и взаимодействия процессов в пределах одной машины. Когда программа посылает данные по IP-адресу 127.0.0.1, то образуется как бы «петля». Данные не передаются по сети, а возвращаются модулям верхнего уровня как только что принятые. Поэтому в IP-сети запрещается присваивать машинам IP-адреса, начинающиеся со 127. Этот адрес имеет название loopback. Можно отнести адрес 127.0.0.0 ко внутренней сети модуля маршрутизации узла, а адрес 127.0.0.1 - к адресу этого модуля на внутренней сети. На самом деле любой адрес сети 127.0.0.0 служит для обозначения своего модуля маршрутизации, а не только 127.0.0.1, например 127.0.0.3.

     В протоколе IP нет понятия широковещательности  в том смысле, в котором оно  используется в протоколах канального уровня локальных сетей, когда данные должны быть доставлены абсолютно всем узлам. Как ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют пределы распространения в интерсети - они ограничены либо сетью, к которой принадлежит узел-источник пакета, либо сетью, номер которой указан в адресе назначения. Поэтому деление сети с помощью маршрутизаторов на части локализует широковещательный шторм пределами одной из составляющих общую сеть частей просто потому, что нет способа адресовать пакет одновременно всем узлам всех сетей составной сети.

     Уже упоминавшаяся форма группового IP-адреса - multicast - означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу  нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Члены какой-либо группы multicast не обязательно должны принадлежать одной сети. В общем случае они могут распределяться по совершенно различным сетям, находящимся друг от друга на произвольном количестве хопов. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом.

     Основное  назначение multicast-адресов - распространение  информации по схеме «один-ко-многим». Хост, который хочет передавать одну и ту же информацию многим абонентам, с помощью специального протокола IGMP (Internet Group Management Protocol) сообщает о создании в сети новой мультивещательной группы с определенным адресом. Машрутизаторы, поддерживающие мультивещательность, распространяют информацию о создании новой группы в сетях, подключенных к портам этого маршрутизатора. Хосты, которые хотят присоединиться к вновь создаваемой мультивещательной группе, сообщают об этом своим локальным маршрутизаторам и те передают эту информацию хосту, инициатору создания новой группы.