Как выглядят IP-адреса стандарта IPv6. Длина ip адреса
IP адресация, классы IP адресов и значение маски подсети
Адресация в компьютерных сетях бывает двух видов: физическая адресация (на основе MAC-адреса) и логическая (на основе IP-адреса). Логическая адресация реализована на 3-ем уровне эталонной модели OSI. Далее более подробно рассматривается IP-адресация и пять классов IP-адресов, а также подсети, маски подсетей и их роль в схемах IP-адресации. Кроме того, обсуждаются отличия между публичными и частными адресами, IPv4-и IPv6-адресацией, а также одноадресными и широковещательными сообщениями.
Для чего нужны IP адреса?
Для обмена данными в Интернете (между различными локальными сетями) узлу необходим IP-адрес. Это логический сетевой адрес конкретного узла. Для обмена данными с другими устройствами, подключенными к Интернету, необходим правильно настроенный, уникальный IP-адрес.
IP-адрес присваивается сетевому интерфейсу узла. Обычно это сетевая интерфейсная плата (NIC), установленная в устройстве. Примерами пользовательских устройств с сетевыми интерфейсами могут служить рабочие станции, серверы, сетевые принтеры и IP-телефоны. Иногда в серверах устанавливают несколько NIC, у каждой из которых есть свой IP-адрес. У интерфейсов маршрутизатора, обеспечивающего связь с сетью IP, также есть IP-адрес.
В каждом отправленном по сети пакете есть IP-адрес источника и назначения. Эта информация необходима сетевым устройствам для передачи информации по назначению и передачи источнику ответа.
——————————————
Структура IP адреса
IP-адрес представляет собой серию из 32 двоичных бит (единиц и нулей). Человеку прочесть двоичный IP-адрес очень сложно. Поэтому 32 бита группируются по четыре 8-битных байта, в так называемые октеты. Читать, записывать и запоминать IP-адреса в таком формате людям сложно. Чтобы облегчить понимание, каждый октет IP-адреса представлен в виде своего десятичного значения. Октеты разделяются десятичной точкой или запятой. Это называется точечно-десятичной нотацией.
При настройке IP-адрес узла вводится в виде десятичного числа с точками, например, 192.168.1.5. Вообразите, что вам пришлось бы вводить 32-битный двоичный эквивалент адреса — 11000000101010000000000100000101. Если ошибиться хотя бы в одном бите, получится другой адрес, и узел, возможно, не сможет работать в сети.
Структура 32-битного IP-адреса определяется межсетевым протоколом 4-ой версии (IPv4). На данный момент это один из самых распространенных в Интернете типов IP-адресов. По 32-битной схеме адресации можно создать более 4 миллиардов IP-адресов.
Получая IP-адрес, узел просматривает все 32 бита по мере поступления на сетевой адаптер. Напротив, людям приходится преобразовывать эти 32 бита в десятичные эквиваленты, то есть в четыре октета. Каждый октет состоит из 8 бит, каждый бит имеет значение. У четырех групп из 8 бит есть один и тот же набор значений. Значение крайнего правого бита в октете – 1, значения остальных, слева направо – 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128.
Чтобы определить значение октета, нужно сложить значения позиций, где присутствует двоичная единица.
- Нулевые позиции в сложении не участвуют.
- Если все 8 бит имеют значение 0, 00000000, то значение октета равно 0.
- Если все 8 бит имеют значение 1, 11111111, значение октета – 255 (128+64+32+16+8+4+2+1).
- Если значения 8 бит отличаются, например, 00100111, значение октета – 39 (32+4+2+1).
Таким образом, значение каждого из четырех октетов находится в диапазоне от 0 до 255.
Формат IP-адреса
——————————-
Разделение IP адреса на сетевую и узловую части
Логический 32-битный IP-адрес представляет собой иерархическую систему и состоит из двух частей. Первая идентифицирует сеть, вторая — узел в сети. Обе части являются обязательными.
Например, если IP-адрес узла – 192.168.18.57, то первые три октета (192.168.18) представляют собой сетевую часть адреса, а последний октет (.57) является идентификатором узла. Такая система называется иерархической адресацией, поскольку сетевая часть идентифицирует сеть, в которой находятся все уникальные адреса узлов. Маршрутизаторам нужно знать только путь к каждой сети, а не расположение отдельных узлов.
Иерархическая структура IP-адресов
Другой пример иерархической сети – это телефонная сеть. В телефонном номере код страны, региона и станции составляют адрес сети, а оставшиеся цифры — локальный номер телефона.
При IP-адресации в одной физической сети могут существовать несколько логических сетей, если сетевая часть адреса их узла отличается. Пример. Три узла в одной физической локальной сети имеют одинаковую сетевую часть в своем IP-адресе (192.168.50), а три других узла — другую сетевую часть (192.168.70). Три узла с одной сетевой частью в своих IP-адресах имеют возможность обмениваться данными друг с другом, но не могут обмениваться информацией с другими узлами без использования маршрутизации. В данном случае имеем одну физическую сеть и две логические IP-сети.
Сетевая и узловая части IP адреса
Классы IP адресов и маски подсети по умолчанию
IP-адрес и маска подсети совместно определяют то, какая часть IP-адреса является сетевой, а какая — соответствует адресу узла.
IP-адреса делятся на 5 классов. К классам A, B и C относятся коммерческие адреса, присваиваемые узлам. Класс D зарезервирован для многоадресных рассылок, а класс E – для экспериментов.
IP-адреса класса D
IP-адреса класса E
В адресах класса C сетевая часть состоит из трех октетов, а адрес узла – из одного. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 24 бит (255.255.255.0). Адреса класса C обычно присваиваются небольшим сетям.
IP-адреса класса C
В адресах класса B сетевая часть и адрес узла состоят из двух октетов. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 16 бит (255.255.0.0). Обычно эти адреса используются в сетях среднего размера.
IP-адреса класса B
В адресах класса A сетевая часть состоит всего из одного октета, остальные отведены узлам. Выбранная по умолчанию маска подсети состоит из 8 бит (255.0.0.0). Обычно такие адреса присваиваются крупным организациям.
IP-адреса класса A
Класс адреса можно определить по значению первого октета. Например, если значение первого октета IP-адреса находится в диапазоне от 192 до 223, то это адрес класса C. Например, адрес 200.14.193.67 относится к классу С.
Классы IP адресов
Классовая и бесклассовая адресация
Классовая IP адресация — это метод IP-адресации, который не позволяет рационально использовать ограниченный ресурс уникальных IP-адресов, т.к. не возможно использование различных масок подсетей. В классовом методе адресации используется фиксированная маска подсети, поэтому класс сети (см. выше) всегда можно идентифицировать по первым битам.
Бесклассовая IP адресация (Classless Inter-Domain Routing — CIDR) — это метод IP-адресации, который позволяет рационально управлять пространством IP адресов. В бесклассовом методе адресации используются маски подсети переменной длины (variable length subnet mask — VLSM).
Возможные значения маскок подсети при бесклассовом методе адресации (широко применяется в современных сетях):
| Всего адресов | битов | Префикс | Класс | Десятичная маска |
| 1 | 0 | /32 | 255.255.255.255 | |
| 2 | 1 | /31 | 255.255.255.254 | |
| 4 | 2 | /30 | 255.255.255.252 | |
| 8 | 3 | /29 | 255.255.255.248 | |
| 16 | 4 | /28 | 255.255.255.240 | |
| 32 | 5 | /27 | 255.255.255.224 | |
| 64 | 6 | /26 | 255.255.255.192 | |
| 128 | 7 | /25 | 255.255.255.128 | |
| 256 | 8 | /24 | 1C | 255.255.255.0 |
| 512 | 9 | /23 | 2C | 255.255.254.0 |
| 1024 | 10 | /22 | 4C | 255.255.252.0 |
| 2048 | 11 | /21 | 8C | 255.255.248.0 |
| 4096 | 12 | /20 | 16C | 255.255.240.0 |
| 8192 | 13 | /19 | 32C | 255.255.224.0 |
| 16384 | 14 | /18 | 64C | 255.255.192.0 |
| 32768 | 15 | /17 | 128C | 255.255.128.0 |
| 65536 | 16 | /16 | 1B | 255.255.0.0 |
| 131072 | 17 | /15 | 2B | 255.254.0.0 |
| 262144 | 18 | /14 | 4B | 255.252.0.0 |
| 524288 | 19 | /13 | 8B | 255.248.0.0 |
| 1048576 | 20 | /12 | 16B | 255.240.0.0 |
| 2097152 | 21 | /11 | 32B | 255.224.0.0 |
| 4194304 | 22 | /10 | 64B | 255.192.0.0 |
| 8388608 | 23 | /9 | 128B | 255.128.0.0 |
| 16777216 | 24 | /8 | 1A | 255.0.0.0 |
| 33554432 | 25 | /7 | 2A | 254.0.0.0 |
| 67108864 | 26 | /6 | 4A | 252.0.0.0 |
| 134217728 | 27 | /5 | 8A | 248.0.0.0 |
| 268435456 | 28 | /4 | 16A | 240.0.0.0 |
| 536870912 | 29 | /3 | 32A | 224.0.0.0 |
| 1073741824 | 30 | /2 | 64A | 192.0.0.0 |
| 2147483648 | 31 | /1 | 128A | 128.0.0.0 |
| 4294967296 | 32 | /0 | 256A | 0.0.0.0 |
Назначение маски подсети
Каждый IP-адрес состоит из двух частей. Как узлы определяют, где сетевая часть, а где адрес узла? Для этого используется маска подсети.
При настройке IP узлу присваивается не только IP-адрес, но и маска подсети. Как и IP-адрес, маска состоит из 32 бит. Она определяет, какая часть IP-адреса относится к сети, а какая – к узлу.
Маска сравнивается с IP-адресом побитно, слева направо. В маске подсети единицы соответствуют сетевой части, а нули — адресу узла.
Отправляя пакет, узел сравнивает маску подсети со своим IP-адресом и адресом назначения. Если биты сетевой части совпадают, значит, узлы источника и назначения находятся в одной и той же сети, и пакет доставляется локально. Если нет, отправляющий узел передает пакет на интерфейс локального маршрутизатора для отправки в другую сеть.
————————————
В домашних офисах и небольших компаниях чаще всего встречаются следующие маски подсети: 255.0.0.0 (8 бит), 255.255.0.0 (16 бит) и 255.255.255.0 (24 бита). В маске подсети 255.255.255.0 (десятичный вариант), или 11111111.11111111.1111111.00000000 (двоичный вариант) 24 бита идентифицируют сеть, а 8 — узлы в сети.
Чтобы вычислить количество возможных сетевых узлов, нужно взять число два (2) в степени количества отведенных для них бит (2 ^ 8 = 256). Из полученного результата необходимо вычесть 2 (256-2). Дело в том, что состоящая из одних единиц (1) отведенная узлам часть IP-адреса предназначена для адреса широковещательной рассылки и не может принадлежать одному узлу. Часть, состоящая только из нулей, является идентификатором сети и тоже не может быть присвоена конкретному узлу. Возвести число 2 в степень без труда можно с помощью калькулятора, который есть в любой операционной системе Windows.
Иначе допустимое количество узлов можно определить, сложив значения доступных бит (128+64+32+16+8+4+2+1 = 255). Из полученного значения необходимо вычесть 1 (255-1 = 254), поскольку значение всех бит отведенной для узлов части не может равняться 1. 2 вычитать не нужно, поскольку сумма нулей равна нулю и в сложении не участвует.
В 16-битной маске для адресов узлов отводится 16 бит (два октета), и в одном из них все значения могут быть равны 1 (255). Это может быть и адрес широковещательной рассылки, но если другой октет не состоит из одних единиц, адрес можно использовать для узла. Не забывайте, что узел проверяет значения всех бит, а не значения одного октета.
Адреса подсетей
Взаимодействие IP-адреса и маски подсети
Публичные и частные IP-адреса
Всем узлам, подключенным непосредственно к Интернету, необходим уникальный публичный IP-адрес. Поскольку количество 32-битных адресов конечно, существует риск, что их не хватит. В качестве одного из решений было предложено зарезервировать некоторое количество частных адресов для использования только внутри организации. В этом случае внутренние узлы смогут обмениваться данными друг с другом без использования уникальных публичных IP-адресов.
В соответствии со стандартом RFC 1918 было зарезервировано несколько диапазонов адресов класса A, B и C. Как видно из таблицы, в диапазон частных адресов входит одна сеть класса A, 16 сетей класса B и 256 сетей класса C. Таким образом, сетевые администраторы получили определенную степень свободы в плане предоставления внутренних адресов.
В очень большой сети можно использовать частную сеть класса A, где можно создать более 16 миллионов частных адресов.
В сетях среднего размера можно использовать частную сеть класса B с более чем 65 000 адресов.
В домашних и небольших коммерческих сетях обычно используется один частный адрес класса C, рассчитанный на 254 узла.
Одну сеть класса A, 16 сетей класса B или 256 сетей класса C могут использовать организации любого размера. Многие организации пользуются частной сетью класса A.
Частные IP-адреса
Узлы из внутренней сети организации могут использовать частные адреса до тех пор, пока им не понадобится прямой выход в Интернет. Соответственно, один и тот же набор адресов подходит для нескольких организаций. Частные адреса не маршрутизируются в Интернете и быстро блокируются маршрутизатором поставщика услуг Интернета.
При подключении сети предприятия, в которой используются частные адреса, к сети Internet необходимо обеспечить преобразование частных адресов в открытые. Такой процесс называется трансляцией сетевых адресов (Network Address Translation — NAT) и обычно выполняется маршрутизатором.
Частные адреса можно использовать как меру безопасности, поскольку они видны только в локальной сети, а посторонние получить прямой доступ к этим адресам не могут.
Кроме того, существуют частные адреса для диагностики устройств. Они называются адресами обратной связи. Для таких адресов зарезервирована сеть 127.0.0.0 класса А.
—————————————-
Адреса одноадресных, широковещательных и многоадресных рассылок
Помимо классов, IP-адреса делятся на категории, предназначенные для одноадресных, широковещательных или многоадресных рассылок. С помощью IP-адресов узлы могут обмениваться данными в режиме «один к одному» (одноадресная рассылка), «один ко многим» (многоадресная рассылка) или «один ко всем» (широковещательная рассылка).
Одноадресная рассылка
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.
Одноадресная рассылка
Широковещательная рассылка
В пакете широковещательной рассылки содержится IP-адрес назначения, в узловой части которого присутствуют только единицы (1). Это означает, что пакет получат и обработают все узлы в локальной сети (домене широковещательной рассылки). Широковещательные рассылки предусмотрены во многих сетевых протоколах, например ARP и DHCP.
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 Ethernet используется MAC-адрес широковещательной рассылки из 48 единиц, который в шестнадцатеричном формате выглядит как FF-FF-FF-FF-FF-FF.
Широковещательная рассылка
Многоадресная рассылка
Адреса многоадресных рассылок позволяют исходному устройству рассылать пакет группе устройств.
Устройства, относящиеся к многоадресной группе, получают ее IP-адрес. Диапазон таких адресов — от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Поскольку адреса многоадресных рассылок соответствуют группам адресов (которые иногда называются группами узлов), они используются только как адресаты пакета. У источника всегда одноадресный адрес.
Адреса многоадресных рассылок используются, например, в дистанционных играх, в которых участвует несколько человек из разных мест. Другой пример — это дистанционное обучение в режиме видеоконференции, где несколько учащихся подключаются к одному и тому же курсу.
Как и одноадресным или широковещательным адресам, IP-адресам многоадресной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес, позволяющий доставлять кадры в локальной сети. MAC-адрес многоадресной рассылки — это особое значение, которое в шестнадцатеричном формате начинается с 01-00-5E. Нижние 23 бита IP-адреса многоадресной группы преобразуются в остальные 6 шестнадцатеричных символов адреса Ethernet. Пример (см. рисунок) — шестнадцатеричное значение 01-00-5E-0F-64-C5. Каждому шестнадцатеричному символу соответствует 4 двоичных бита.
Многоадресная рассылка
Сравнение протоколов IP версии 4 (IPv4) и IP версии 6 (IPv6)
Когда в 1980 году был утвержден стандарт TCP/IP, он основывался на схеме двухуровневой адресации, которая в то время давала необходимую масштабируемость. К сожалению, создатели TCP/IP не могли предположить, что их протокол станет основой для глобальной сети обмена информацией, сети развлечений и коммерции. Более двадцати лет назад в протоколе IP версии 4 (IPv4) была предложена стратегия адресации, которая, будучи вполне подходящей для того времени, привела к неэффективному распределению адресов.
Как показано на рис. ниже, адреса классов А и В покрывают 75% всего адресного пространства IPv4, но относительное число организаций, которые могли бы использовать сети этих классов, не превышает 17000. Сетей класса С значительно больше, чем сетей классов А и В, но количество доступных IP-адресов ограничивается всего 12,5% от их общего числа, равного 4 млрд.
К сожалению, в сетях класса С не может быть более 254 узлов, что не соответствует потребностям достаточно крупных организаций, но которые вместе с тем не настолько велики, чтобы получить адреса классов А и В. Даже если бы существовало больше адресов сетей классов А, В и С, слишком большое их число привело бы к тому, что маршрутизаторы сети Internet были бы вынуждены обрабатывать огромное количество таблиц маршрутизации, хранящих маршруты ко всем сетям.
Распределение адресов IPv4
Еще в 1992 году проблемная группа проектирования Internet (IETF) обнаружила две специфические проблемы:
- остаток нераспределенных адресов сетей IPv4 близок к исчерпанию. В то время адреса класса В были практически израсходованы;
- наблюдается быстрое и постоянное увеличение размеров таблиц маршрутизации сети Internet в связи с ее ростом. Появление новых подключенных к структуре Internet сетей класса С порождает поток информации, способный привести к тому, что маршрутизаторы сети Internet перестанут эффективно справляться со своими задачами.
За последние два десятилетия был разработан ряд технологий, расширяющих IPv4 и направленных для модернизации существующей 32-битовой схемы адресации. Две наиболее значительные из них — это маски подсетей и маршрутизация CIDR (Classless InterDomain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация).
Приблизительно в то же время была разработана и одобрена еще более расширяемая и масштабируемая версия технологии IP — IP версии 6 (IPv6). Протокол IPv6 использует для адресации 128 битов вместо 32-х битов в IPv4 (см. рис. ниже). В стандарте IPv6 используется шестнадцатеричная запись числа для представления 128-битовых адресов, и он позволяет использовать 16 млрд. IP-адресов. Эта версия протокола IP должна обеспечить необходимое количество адресов как на текущий момент, так и в будущем.
Для представления 128-битового адреса в протоколе IPv6 используется запись из восьми шестнадцатибитовых чисел, представляемых в виде четырех шестнадцатеричных цифр, как это показано на рис. ниже. Группы из четырех шестнадцатеричных цифр разделены двоеточиями, нули в старших позициях могут быть опущены.
Сравнение IPv4 и IPv6
Разработка и планирование технологии заняли годы, прежде чем протокол IPv6 постепенно начал использоваться в отдельных сетях. В перспективе стандарт IPv6 должен заменить IPv4 в качестве доминирующего протокола в сети Internet.
В данной статье описана только IP адресация, но не затронуты вопросы присвоения IP-адреса узлам в сети. В будущем я планирую восполнить и этот пробел.
itandlife.ru
IP адрес - типы, форматы и назначение
Понятием IP-адрес активно оперируют большинство пользователей сети Интернет. Однако не все досконально понимают, что же это такое, для чего он нужен и каким бывает этот адрес.
О каких же существенных особенностях IP-адресов стоит знать продвинутому пользователю глобальной сети?
Типы IP-адресов и их форматы
IP адрес – идентификатор устройства (ПК, ноутбук, смартфон, сервер, маршрутизатор) в сети Интернет или в любой локальной сети. IP – начальные буквы от английского Internet Protocol Address.
Каждое устройство, подключенное к всемирной сети Internet, имеет свой адрес, который записан в определенном цифровом коде и является уникальным в самом глобальном смысле. В зависимости от способа подключения к Интернету и условий провайдера IP-адрес может быть статическим или динамическим (изменяемым).
Наиболее часто абоненты интернет-провайдеров пользуются динамическими адресами, которые присваиваются устройству в момент подключения к сети Интернет. Они выбираются из пула свободных адресов и используются во время одной сессии. Статический адрес соответствует одному устройству, прописывается, как правило, вручную и не изменяется при каждом входе/выходе из сети.
В зависимости от применяемой версии протокола (IPv4 и IPv6) IP-адрес может иметь разное адресное пространство – длину 4 байта или 16 байт. IP-адреса по версии IPv4 представляют собой четыре 32-битовых числа (от 0 до 255) разделенных точками, с вариабельностью в пределах 232 возможных цифровых сочетаний (255.255.255.255).
Длина адресов по протоколу IPv6 из 128 бит позволяет использовать значительно большее адресное пространство в пределах 2128 возможных вариантов адресов. Фактически из такого количества вариантов каждый житель Земли может получить неограниченное множество IP-адресов. Формат записи IP-адресов в протоколе IPv6 – это восемь блоков разделенных двоеточием (1889:0db9:67a3:0:0:8a4e:5670:3985).
Для чего нужен IP-адрес?
Помимо глобальной сети IP-адреса используются во всех частных локальных сетях (домашних, корпоративных). В этом случае уникальность адреса должна быть обеспечена в пределах этой сети. Для частных сетей используют определенные адреса IPv4 формата (например: 192.168.0.0; 10.0.0.0; 172.16.0.0). Внутри хоста принято использовать адреса маски 127.0.0.0.
Уникальный IP-адрес обеспечивает единое информационное пространство программам и устройствам в пределах одной сети (локальной или глобальной). Стоит учитывать, что определенные устройства сети могут иметь несколько IP-адресов (предоставляя, например, услуги хостинга).
Знание IP-адреса своего компьютера или смартфона рядовому пользователю особо не пригодится, однако наличие постоянного статичного адреса позволяет шире использовать возможности сети, обеспечивает более защищенное соединение, дает возможность обезопасить доступ к закрытым ресурсам или к информации с ограниченным доступом, где требуется идентификация по IP-адресу.
Абоненты интернет-провайдера Старлинк могут подключить услугу «постоянный выделенный IP», что позволит разместить на данном адресе собственный сайт, обеспечит безопасный доступ к веб-банкингу, даст широкие возможности играть в компьютерные игры онлайн.
По вопросам подключения реального IP-адреса обращайтесь к специалистам Старлинк по контактным телефонам или через форму онлайн связи на сайте.
www.starlink.ru
| 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: 128.10.2.30 Этот же адрес может быть представлен в двоичном формате: 10000000 00001010 00000010 00011110 А также в шестнадцатеричном формате: 80.0A.02.1D 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.
» |
iptcp.net
Классы IP-адресов. IP-адреса класса А, B, С
IP - это протокол связи, который используется от самой маленькой сети из двух устройств до глобальной информационной сети. IP-адрес - это уникальный идентификатор определенного узла (устройства), выделяемый в определенной сети.
Запись IP-адресов
Адрес выглядит как 32-разрядное число в диапазоне от 0 до 4294967295. Это говорит о том, что во всей сети Интернет может содержаться более 4 миллиардов полностью уникальных адресов объектов. Если записывать адреса в двоичной или десятичной форме, то это вызывает свои неудобства по их запоминанию или обработке. Поэтому, для упрощения написания таких адресов, было решено делить полный адрес на четыре октета (8-разрядных числа), разделенных точкой. Для примера: адрес который в шестнадцатеричной системе выглядит как С0290612, в записи IP-адреса будет выглядеть как 192.41.6.18. При этом наименьший адрес - это четыре нуля, а максимальный - четыре группы по 255. Старшая область (та, что располагается с левой стороны групп цифр от любой из разделительных точек) занята областью адреса, младшая область (с правой стороны от этой же разделительной точки) показывает номер интерфейса в этой сети. Положение границы между хостовой и сетевой частями зависит от количества бит, которое отвели на номер сети, бывает различным, разделение идет только по границе октета (точки между ними) и позволяет определить классы IP-адресов.
Классовая модель адресов
Несколько десятилетий адреса имеют разделение на 5 классов. Это устаревающее в данный момент разделение называется полноклассовой адресацией. Классы IP-адресов называются буквами латинского алфавита от А до E. Классы от А до Е дают возможность задать идентификаторы для 128 сетей с 16 миллионами сетевых интерфейсов в каждой, 16384 сети с 64 тысячами устройств и 2 миллионов сетей с 256 интерфейсами. Классы IP-сетей D предусмотрены для многоадресной рассылки, при которой пакеты сообщений рассылаются на несколько хостов одновременно. Адреса, которые имеют начальными битами 1111, являются зарезервированными для применения в будущем.
Ниже представлена таблица IP-адресов. Классы определяются по старшим битам адресов.
Класс А
IP-адреса класса А характеризуются нулевым старшим битом адреса и восьмибитным размером принадлежности к сети. Записываются в виде:
Исходя из этого, наибольшее число сетей класса А может быть 27, но каждая из них будет иметь адресное пространство 224 устройств. Так как первый бит адреса равен 0, то все IP-адреса класса А будут находиться в диапазоне старшего октета от 0 до 127, который, к тому же, будет являться и номером сети. При этом нулевой адрес и 127 зарезервированы под служебные адреса, поэтому использование их невозможно. По этой причине точное количество сетей класса А равняется 126.
Под адреса узлов в сети класса А отводится 3 байта (или 24 бита). Простой расчет показывает, что можно разместить 16 777 216 двоичных комбинаций (адресов интерфейсов). Так как адреса, состоящие полностью из нулей и единиц, являются специализированными, то количество сетей класса А уменьшается до 16 777 214 адресов.
Классы В и С
Основной отличительной особенностью IP-адреса класса b будет значение двух старших битов, равное 10. При этом размер сетевой части будет равняться 16 битам. Формат адреса этой сети выглядит так:
По этой причине наибольшее число сетей класса B может быть 214 (16384) с адресным пространством 216 каждая из них. IP-адреса класса B начинаются в диапазоне от 128 до 191. Это является отличительной особенностью, по которой можно определить принадлежность сети к этому классу. Два байта, отведенные под адреса этих сетей, за вычетом нулевых и состоящих из единиц адресов, могут составить количество узлов, равное 65 534.
Любой IP-адрес класса C начинается в диапазоне от 192 до 223, при этом номер сети занимает три старших октета. Схематически адрес имеет такую структуру:
Три старших бита имеют первыми 110, сетевая часть 24 бита. Наибольшее число сетей в этом классе составляет 221 (это 2097152 сети). Под адреса узлов в IP-адресе сетей класса С отводится 1 байт, это всего 254 хоста.
Дополнительные классы сетей
В классы D и Е включаются сети со старшим октетом выше 224. Эти адреса резервируются для специализированных целей, таких как, например, мультикастинг – передача дейтаграмм определенным группам узлов в сети.
Диапазон класса D используется для рассылки пакетов и лежит в границах от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Последний класс, Е, зарезервирован для использования в будущем. В него входят адреса от 240.0.0.0 до 255.255.255.255. Поэтому если не хотите проблем с адресацией, желательно не брать IP-адреса из этих диапазонов.
Зарезервированные IP-адреса
Существуют адреса, которые нельзя давать никаким устройствам, какая бы ни была IP-адресация. Служебные IP-адреса имеют специфическое назначение. Например, если адрес сети состоит из нулей, то это подразумевает, что узел относится к текущей сети или определенному сегменту. Если все единицы – то это адрес для широковещательных рассылок пакетов.
В классе А есть две выделенные особые сети с номерами 0 и 127. Адрес, равный нулю, используется в качестве маршрута по умолчанию, а 127 показывает адресацию на самого себя (интерфейс обратной связи). Например, обращение по IP 127.0.0.1 значит, что узел общается только сам с собой без выхода дейтаграмм на уровень среды передачи данных. Для транспортного уровня такое соединение не отличается от связи с удаленным узлом, поэтому такой адрес обратной связи часто используется для тестирования сетевого ПО.
Определение идентификаторов сети и узла
Зная IP-адрес устройства в случае, когда встает вопрос о том, как определить класс IP-адреса, то достаточно просто посмотреть на первый октет адреса. Если он от 1 до 126, то это сеть класса А, от 128 до 191 – это сеть класса В, от 192 до 223 - сеть класса С.
Для идентификации сети нужно помнить, что в А классе это начальное число в IP-адресе, в В – начальные два числа, в С – начальные три числа. Остальные являются идентификаторами сетевых интерфейсов (узлов). К примеру, IP-адрес 139.17.54.23 является адресом класса В, так как первое число - 139 - больше 128 и меньше 191. Поэтому идентификатор сети будет равен 139.17.0.0, идентификатор узла – 54.23.
Подсети
При помощи маршрутизаторов и мостов есть возможность расширить сеть, добавив к ней сегменты, или разделить ее на более мелкие подсети путем изменения идентификатора сети. В этом случае берется маска подсети, которая показывает, какой сегмент IP-адреса будет применяться как новый идентификатор данной подсети. При совпадении идентификаторов можно делать вывод, что узлы принадлежат одной подсети, иначе они будут находиться в различных подсетях и для их соединения потребуется маршрутизатор.
Классы IP-адресов рассчитаны так, что число сетей и узлов для определенной организации определено заранее. По умолчанию в организации можно развернуть только одну сеть с некоторым количеством подключенных к сети устройств. Есть определенный идентификатор сети и некоторое количество узлов, имеющее ограничение в соответствии с классом сети. При большом количестве узлов сеть будет низкой пропускной способности, так как даже при любой широковещательной рассылке производительность будет падать.
Маски подсетей
Для того чтобы разделить идентификатор, необходимо применять маску подсети – некий шаблон, помогающий отличить идентификаторы сетей от идентификаторов узлов в IP-адресах. Классы IP-адресов не накладывают ограничения на маску подсети. Маска внешне выглядит так же, как и адрес - четыре группы цифр от 0 до 255. При этом сначала идут большие числа, за ним меньшие. К примеру, 255.255.248.0 – это правильная маска подсети, 255.248.255.0 – неправильная. Маска 255.255.255.0 определяет начальные три октета IP-адреса как идентификатор подсети.
При проектировании сегментации сети предприятия необходимо, чтобы правильно была организована IP-адресация. Классы IP-адресов, разделенные на сегменты с помощью масок, позволяют не только увеличить количество компьютеров в сети, но и организовать ее высокую производительность. Каждый класс адреса имеет маску сети по умолчанию.
Для дополнительных подсетей часто используются не маски по умолчанию, а индивидуальные. Например, IP-адрес 170.15.1.120 может использовать маску подсети 255.255.255.0 с идентификатором сети 170.15.1.0, при этом не обязательно использовать маску подсети 255.255.0.0 с идентификатором 170.15.0.0, который используется по умолчанию. Это позволяет разбивать существующую сеть организации класса В с идентификатором 170.15.0.0 на подсети с помощью различных масок.
Расчет параметров подсетей
После настройки подсети на каждом интерфейсе программное обеспечение сетевого протокола будет проводить опрос IP-адресов, используя при этом маску подсети для определения адреса подсети. Существуют две простые формулы для подсчета максимального числа подсетей и хостов в сети:
- 2(количество битов, равных единице в маске) - 2 = наибольшее число подсетей;
- 2(количество нулей в маске подсети) - 2 = наибольшее количество устройств в подсети.
Например, возьмем адрес, равный 182.16.52.10 с маской 255.255.224.0. Маска в двоичном виде выглядит так: 11111111.11111111.11100000.00000000. Судя по первому октету, это сеть принадлежит к классу В, поэтому рассматриваем третий и четвертый октеты. Три единицы и тринадцать нулей подставляем в формулы и получаем 23-2=6 подсетей и 213 - 2 = 8190 хостов.
При применении стандартной маски сети класса В в виде 255.255.255.0 сеть может иметь 65534 подключенных устройства. Если адрес подсети занимает полный байт узла, то количество подключенных устройств в каждой подсети сокращается до 254. При необходимости превысить это число устройств могут возникать проблемы, решаемые укорочением поля маски адреса подсети или добавлением еще одного вторичного адреса в интерфейсе маршрутизатора. Но в этом случае будет наблюдаться уменьшение количества возможных сетей.
При создании подсетей в сети класса С следует помнить, что выбор будет очень мал при свободном только одном октете. При отсеивании нулевых и широковещательных адресов остается возможность создания четырех оптимальных вариантов наборов подсетей: одна подсеть на 253 хоста, две подсети на 125 хостов, четыре подсети по 61 хосту, восемь подсетей по 29 хостов. Остальные варианты разбиения будут вызывать проблемы при маршрутизации и широковещательных рассылок или просто вызывать неудобства при расчетах адресации между хостами.
Формировать подсети в сетях класса В уже проще, так как больше свобода выбора. По умолчанию маска подсети равна 255.255.0.0, при ее использовании получаем 65534 хоста. При создании масок подсетей под их адреса выделяются левые непомеченные биты из 3 и 4 октета. Путем расчетов можно вывести оптимальные сети с номерами 32, 64, 96, 128, 160 и 192.
Сети класса А имеют очень большое количество адресов, для которых возможно создавать подсети. Для использования масок подсетей можно использовать до 32 бит. Используя вышеприведенную формулу, мы можем определить, что максимальное количество подсетей может быть до 254. При этом на адреса хостов остается 16 бит, то есть можно подключить 65534 узлов.
Конечно, это только примерные расчеты. При создании секторов и работе с подсетями приходится учитывать больше факторов, которые зависят от провайдера и уровня предприятия.
fb.ru
Типы IP Адресов
Внутри диапазона адресов каждой сети IPv4 у нас есть три типа IP адресов:
Сетевой адрес - адрес, по которому обращаемся к сети
Широковещательный адрес - специальный адрес, используемый для отправки данных ко всем узлам в сети
Адреса узлов - адреса, присвоенные конечным устройствам в сети
Сетевой Адрес
Сетевой адрес является стандартным способом обращения к сети. Например, мы могли обратиться к сети, показанной на рисунке, как "сеть 10.0.0.0" Это - намного более удобный и описательный способ ссылки на сеть, чем использование термина наподобие "первая сеть." У всех узлов в сети 10.0.0.0 будут те же самые сетевые биты.
В пределах диапазона адресов IPv4 сети наименьший адрес резервируется для сетевого адреса. У этого адреса стоит 0 на месте каждого бита в хостовой части адреса.
Нажмите кнопку 2 на рисунке.
Широковещательный адрес
Широковещательный адрес IPv4 является специальным адресом для каждой сети, которая допускает передачу всем узлам в этой сети. Чтобы отправить данные всем узлам в сети, хост может отправить единственный пакет, который адресуется широковещательному адресу сети.
Широковещательный адрес использует наибольший адрес в сетевом диапазоне. Это адрес, в котором все биты хостовой части равны 1. Для сети 10.0.0.0 с 24 сетевыми битами, широковещательный адрес будет 10.0.0.255. Этот адрес также называют направленной широковещательной передачей.
Нажмите кнопку 3 на рисунке.
Адреса узлов
Как было описано ранее, каждое конечное устройство должно иметь уникальный адрес, чтобы можно было доставить ему пакет. Что касается адресов IPv4, для устройств сети мы назначаем значения между сетевым адресом и широковещательным адресом.
Нажмите кнопку 4 на рисунке.
Далее: Сетевые Префиксы
Смотрите также
Написать
datanets.ru
Как выглядят IP-адреса стандарта IPv6
IP-адреса стандарта IPv6 имеют длину 128 бит и поэтому в четыре раза длиннее, чем IP-адреса четвертой версии. IP-адреса версии v6 записываются в следующем виде:
X:X:X:X:X:X:X:X
где X является шестнадцатеричным числом, состоящим из 4-х чисел (16 бит), а каждое число имеет размер 4 бит. Каждое число располагаться в диапазоне от 0 до F. Вот примеры действительных IP-адресов шестой версии:
FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:32101080:0:0:0:8:800:200C:417A
Как видно на примере второго адреса, незначащие нули можно опускать, поэтому фрагмент адреса :0800: записывается, как 800:.
Очевидно, что адрес может содержать длинные последовательности нулей, вместо которых существует возможность указать символы ::. Например, адрес 1080:0:0:0:8:800:200C:417А может быть записан, как 1080::8:800:200C:417A. Адрес интерфейса кольцевого замыкания 0:0:0:0:0:0:0:1 (то же самое, что и 127.0.0.1 в протоколе IPv4) может иметь формат ::1.
Существует и третий формат, который используется при работе в смешанном окружении IPv4 и IPv6:
x:x:x:x:x:x:d.d.d.d
где x — это шестнадцатеричные значения шести шестнадцатиразрядных элементов адреса, а d — десятичные значения четырех восьмиразрядных фрагментов адреса (стандартное представление IPv4). Вот примеры таких адресов:
0:0:0:0:0:0:13.1.68.30:0:0:0:0:0:129.144.52.38
или в сокращенном виде:
::13.1.68.3::129.144.52.38
Маска подсети заменена на добавленное к адресу число, которое указывает на сегмент адреса, определяющий адрес подсети (обозначение CIDR). Например, адрес IPv6/длина префикса:
12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/6012AB:0000:0000:CD30::/60
В данном случае адрес подсети указан в первых 60-ти битах.
Запись адреса компьютера и адреса подсети можно комбинировать:
· адрес компьютера: 11AC:0:0:CA20:123:4567:89AB:CDEF;
· адрес подсети: 11AC:0:0:CA20::/60;
· их объединенный вариант: 11AC:0:0:CA20:123:4567:89AB:CDEF/60.
windata.ru
