что такое адресация в сети

Что такое адресация в сети

Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:

Три основных класса IP-адресов

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например:

На рисунке 3.1 показана структура IP-адреса.

Рис. 3.1. Структура IР-адреса

В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.

Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback

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

то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет;

то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет;

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);

то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast);

Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и RARP

В протоколе IP-адрес узла, то есть адрес компьютера или порта маршрутизатора, назначается произвольно администратором сети и прямо не связан с его локальным адресом, как это сделано, например, в протоколе IPX. Подход, используемый в IP, удобно использовать в крупных сетях и по причине его независимости от формата локального адреса, и по причине стабильности, так как в противном случае, при смене на компьютере сетевого адаптера это изменение должны бы были учитывать все адресаты всемирной сети Internet (в том случае, конечно, если сеть подключена к Internet’у).

Локальный адрес используется в протоколе IP только в пределах локальной сети при обмене данными между маршрутизатором и узлом этой сети. Маршрутизатор, получив пакет для узла одной из сетей, непосредственно подключенных к его портам, должен для передачи пакета сформировать кадр в соответствии с требованиями принятой в этой сети технологии и указать в нем локальный адрес узла, например его МАС-адрес. В пришедшем пакете этот адрес не указан, поэтому перед маршрутизатором встает задача поиска его по известному IP-адресу, который указан в пакете в качестве адреса назначения. С аналогичной задачей сталкивается и конечный узел, когда он хочет отправить пакет в удаленную сеть через маршрутизатор, подключенный к той же локальной сети, что и данный узел.

В локальных сетях протокол ARP использует широковещательные кадры протокола канального уровня для поиска в сети узла с заданным IP-адресом.

Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес. ARP-запросы и ответы используют один и тот же формат пакета. Так как локальные адреса могут в различных типах сетей иметь различную длину, то формат пакета протокола ARP зависит от типа сети. На рисунке 3.2 показан формат пакета протокола ARP для передачи по сети Ethernet.

Рис. 3.2. Формат пакета протокола ARP

В поле типа сети для сетей Ethernet указывается значение 1. Поле типа протокола позволяет использовать пакеты ARP не только для протокола IP, но и для других сетевых протоколов. Для IP значение этого поля равно 0800₁₆.

Узел, отправляющий ARP-запрос, заполняет в пакете все поля, кроме поля искомого локального адреса (для RARP-запроса не указывается искомый IP-адрес). Значение этого поля заполняется узлом, опознавшим свой IP-адрес.

В глобальных сетях администратору сети чаще всего приходится вручную формировать ARP-таблицы, в которых он задает, например, соответствие IP-адреса адресу узла сети X.25, который имеет смысл локального адреса. В последнее время наметилась тенденция автоматизации работы протокола ARP и в глобальных сетях. Для этой цели среди всех маршрутизаторов, подключенных к какой-либо глобальной сети, выделяется специальный маршрутизатор, который ведет ARP-таблицу для всех остальных узлов и маршрутизаторов этой сети. При таком централизованном подходе для всех узлов и маршрутизаторов вручную нужно задать только IP-адрес и локальный адрес выделенного маршрутизатора. Затем каждый узел и маршрутизатор регистрирует свои адреса в выделенном маршрутизаторе, а при необходимости установления соответствия между IP-адресом и локальным адресом узел обращается к выделенному маршрутизатору с запросом и автоматически получает ответ без участия администратора.

Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS

База данных DNS имеет структуру дерева, называемого доменным пространством имен, в котором каждый домен (узел дерева) имеет имя и может содержать поддомены. Имя домена идентифицирует его положение в этой базе данных по отношению к родительскому домену, причем точки в имени отделяют части, соответствующие узлам домена.

Корень базы данных DNS управляется центром Internet Network Information Center. Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также на организационной основе. Имена этих доменов должны следовать международному стандарту ISO 3166. Для обозначения стран используются трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры, а для различных типов организаций используются следующие аббревиатуры:

Каждый домен DNS администрируется отдельной организацией, которая обычно разбивает свой домен на поддомены и передает функции администрирования этих поддоменов другим организациям. Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена. Имя домена может содержать до 63 символов. Каждый хост в сети Internet однозначно определяется своим полным доменным именем (fully qualified domain name, FQDN), которое включает имена всех доменов по направлению от хоста к корню. Пример полного DNS-имени :

Как уже было сказано, IP-адреса могут назначаться администратором сети вручную. Это представляет для администратора утомительную процедуру. Ситуация усложняется еще тем, что многие пользователи не обладают достаточными знаниями для того, чтобы конфигурировать свои компьютеры для работы в интерсети и должны поэтому полагаться на администраторов.

Протокол Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) был разработан для того, чтобы освободить администратора от этих проблем. Основным назначением DHCP является динамическое назначение IP-адресов. Однако, кроме динамического, DHCP может поддерживать и более простые способы ручного и автоматического статического назначения адресов.

В ручной процедуре назначения адресов активное участие принимает администратор, который предоставляет DHCP-серверу информацию о соответствии IP-адресов физическим адресам или другим идентификаторам клиентов. Эти адреса сообщаются клиентам в ответ на их запросы к DHCP-серверу.

При автоматическом статическом способе DHCP-сервер присваивает IP-адрес (и, возможно, другие параметры конфигурации клиента) из пула наличных IP-адресов без вмешательства оператора. Границы пула назначаемых адресов задает администратор при конфигурировании DHCP-сервера. Между идентификатором клиента и его IP-адресом по-прежнему, как и при ручном назначении, существует постоянное соответствие. Оно устанавливается в момент первичного назначения сервером DHCP IP-адреса клиенту. При всех последующих запросах сервер возвращает тот же самый IP-адрес.

При динамическом распределении адресов DHCP-сервер выдает адрес клиенту на ограниченное время, что дает возможность впоследствии повторно использовать IP-адреса другими компьютерами. Динамическое разделение адресов позволяет строить IP-сеть, количество узлов в которой намного превышает количество имеющихся в распоряжении администратора IP-адресов.

DHCP обеспечивает надежный и простой способ конфигурации сети TCP/IP, гарантируя отсутствие конфликтов адресов за счет централизованного управления их распределением. Администратор управляет процессом назначения адресов с помощью параметра «продолжительности аренды» (lease duration), которая определяет, как долго компьютер может использовать назначенный IP-адрес, перед тем как снова запросить его от сервера DHCP в аренду.

Примером работы протокола DHCP может служить ситуация, когда компьютер, являющийся клиентом DHCP, удаляется из подсети. При этом назначенный ему IP-адрес автоматически освобождается. Когда компьютер подключается к другой подсети, то ему автоматически назначается новый адрес. Ни пользователь, ни сетевой администратор не вмешиваются в этот процесс. Это свойство очень важно для мобильных пользователей.

Протокол DHCP использует модель клиент-сервер. Во время старта системы компьютер-клиент DHCP, находящийся в состоянии «инициализация», посылает сообщение discover (исследовать), которое широковещательно распространяется по локальной сети и передается всем DHCP-серверам частной интерсети. Каждый DHCP-сервер, получивший это сообщение, отвечает на него сообщением offer (предложение), которое содержит IP-адрес и конфигурационную информацию.

Компьютер-клиент DHCP переходит в состояние «выбор» и собирает конфигурационные предложения от DHCP-серверов. Затем он выбирает одно из этих предложений, переходит в состояние «запрос» и отправляет сообщение request (запрос) тому DHCP-серверу, чье предложение было выбрано.

Выбранный DHCP-сервер посылает сообщение DHCP-acknowledgment (подтверждение), содержащее тот же IP-адрес, который уже был послан ранее на стадии исследования, а также параметр аренды для этого адреса. Кроме того, DHCP-сервер посылает параметры сетевой конфигурации. После того, как клиент получит это подтверждение, он переходит в состояние «связь», находясь в котором он может принимать участие в работе сети TCP/IP. Компьютеры-клиенты, которые имеют локальные диски, сохраняют полученный адрес для использования при последующих стартах системы. При приближении момента истечения срока аренды адреса компьютер пытается обновить параметры аренды у DHCP-сервера, а если этот IP-адрес не может быть выделен снова, то ему возвращается другой IP-адрес.

В протоколе DHCP описывается несколько типов сообщений, которые используются для обнаружения и выбора DHCP-серверов, для запросов информации о конфигурации, для продления и досрочного прекращения лицензии на IP-адрес. Все эти операции направлены на то, чтобы освободить администратора сети от утомительных рутинных операций по конфигурированию сети.

Однако использование DHCP несет в себе и некоторые проблемы. Во-первых, это проблема согласования информационной адресной базы в службах DHCP и DNS. Как известно, DNS служит для преобразования символьных имен в IP-адреса. Если IP-адреса будут динамически изменятся сервером DHCP, то эти изменения необходимо также динамически вносить в базу данных сервера DNS. Хотя протокол динамического взаимодействия между службами DNS и DHCP уже реализован некоторыми фирмами (так называемая служба Dynamic DNS), стандарт на него пока не принят.

Во-вторых, нестабильность IP-адресов усложняет процесс управления сетью. Системы управления, основанные на протоколе SNMP, разработаны с расчетом на статичность IP-адресов. Аналогичные проблемы возникают и при конфигурировании фильтров маршрутизаторов, которые оперируют с IP-адресами.

Наконец, централизация процедуры назначения адресов снижает надежность системы: при отказе DHCP-сервера все его клиенты оказываются не в состоянии получить IP-адрес и другую информацию о конфигурации. Последствия такого отказа могут быть уменьшены путем использовании в сети нескольких серверов DHCP, каждый из которых имеет свой пул IP-адресов.

Источник

Адресация в компьютерных сетях

Каждый сетевой компьютер имеет целых три адреса: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (обычное имя компьютера или полное доменное имя)

Для передачи данных в локальных и глобальных сетях устройство-отправитель должно знать адрес устройства-получателя. Поэтому каждый сетевой компьютер имеет уникальный адрес, и не один, а целых три адреса: физический или аппаратный (MAC-адрес); сетевой (IP-адрес); символьный (обычное имя компьютера или полное доменное имя).

Физический адрес компьютера

Физический (аппаратный) адрес компьютера зависит от технологии, с помощью которой построена сеть. В сетях Ethernet это MAC-адрес сетевого адаптера. MAC-адрес жестко “зашивается” в сетевую карту ее производителем и обычно записывается в виде 12 шестнадцатеричных цифр (например, 00-03-BC-12-5D-4E).

Это гарантированно уникальный адрес: первые шесть символов идентифицируют фирму-производителя, которая следит, чтобы остальные шесть символов не повторялись на производственном конвейере. MAC-адрес выбирает производитель сетевого оборудования из выделенного для него по лицензии адресного пространства. Когда у машины заменяется сетевой адаптер, то меняется и ее MAC-адрес.

Узнать MAC-адрес сетевой карты вашего компьютера можно следующим образом:
1. Зайдите в “Пуск” – “Выполнить” – введите с клавиатуры команду cmd – “ОК”.
2. Введите команду ipconfig /all и нажмите клавишу Enter.
Данная команда позволяет получить полную информацию обо всех сетевых картах ПК. Поэтому найдите в этом окошке строку Физический адрес – в ней будет обозначен MAC-адрес вашей сетевой карты. В моем случае это выглядит так:

Сетевой адрес компьютера

Сетевой адрес, или IP-адрес используется в сетях TCP/IP при обмене данными на сетевом уровне. IP расшифровывается как Internet Protocol – протокол интернета. IP-адрес компьютера имеет длину 32 бита и состоит из четырех частей, именуемых октетами. Каждый октет может принимать значения от 0 до 255 (например, 90.188.125.200). Октеты отделяются друг от друга точками.

IP-адрес компьютера, например 192.168.1.10, состоит из двух частей – номера сети (иногда называемого идентификатором сети) и номера сетевого компьютера (идентификатора хоста). Номер сети должен быть одинаковым для всех компьютеров сети и в нашем примере номер сети будет равен 192.168.1. Номер компьютера должен быть уникален в данной сети, и компьютер в нашем примере имеет номер 10.
IP-адреса компьютеров в разных сетях могут иметь одинаковые номера. Например, компьютеры с IP-адресами 192.168.1.10 и 192.168.15.10 хоть и имеют одинаковые номера (10), но принадлежат к разным сетям (1 и 15). Поскольку адреса сетей различны, то компьютеры не могут быть спутаны друг с другом.

IP-адреса компьютеров одной сети не должны повторяться. Например, недопустимо использовать для двух компьютеров вашей локальной сети одинаковые адреса 192.168.1.20 и 192.168.1.20. Это приведет к их конфликту. Если вы включите один из этих компьютеров раньше, то при включении второго компьютера увидите сообщение об ошибочном IP-адресе:В этом случае просто поменяйте адрес на одном из компьютеров.

Чтобы отделить номер сети от номера компьютера, применяется маска подсети. Чисто внешне маска подсети представляет собой такой же набор из четырех октетов, разделенных между собой точками. Но, как правило, большинство цифр в ней – это 255 и 0.

Если ваш компьютер подключен к локальной сети или интернет, вы можете узнать его IP-адрес и маску подсети уже знакомым нам способом:
1. Зайдите в “Пуск” – “Выполнить” – наберите cmd и нажмите “ОК”.
2. В открывшемся окне введите команду ipconfig /all и нажмите клавишу Enter.
IP-адрес компьютера и маску подсети вы увидите в соответствующих строках:Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Интернет (Network Information Center – NIC), если сеть должна работать как составная часть Интернет. Обычно интернет-провайдеры получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Это внешние IP-адреса (доступные из интернета), например 90.188.125.200.

Для локальных сетей зарезервированы внутренние IP-адреса (к ним нельзя получить доступ через интернет без специального ПО) из диапазонов:

Из этих диапазонов вы, как системный администратор, и будете назначать адреса компьютерам в вашей локальной сети. Если вы “жестко” зафиксируете IP-адрес в настройках компьютера, то такой адрес будет называться статическим – это постоянный, неизменяемый IP-адрес ПК.
Существует и другой тип IP-адресов – динамические, которые изменяются при каждом входе компьютера в сеть. За управление процессом распределения динамических адресов отвечает служба DHCP. О ней я расскажу вам в одной из следующих статей.

Имя сетевого компьютера

Имена NetBIOS используются в одноранговых локальных сетях, в которых компьютеры организованы в рабочие группы. NetBIOS – протокол для взаимодействия программ через компьютерную сеть. Протокол NetBIOS распознает обычные буквенные имена компьютеров и отвечает за передачу данных между ними. Проводник Windows для просмотра локальной сети предоставляет папку Сетевое окружение, автоматически отображающей имена NetBIOS компьютеров вашей локальной сети.

Имя NetBIOS может содержать не более 15 символов и должно быть на английском языке.

Чтобы узнать NetBIOS-имя вашего компьютера выполните следующие действия:
1. Щелкните правой кнопкой мыши по значку “Мой компьютер” на рабочем столе – выберите “Свойства”.
2. Перейдите на вкладку “Имя компьютера”.
3. Нажмите кнопку “Изменить” – затем “Дополнительно”.
4. Найдите строку “NetBIOS-имя компьютера”. Ниже и будет указано имя вашего ПК:5. Нажмите кнопку “Отмена”. В окне “Изменение имени компьютера” вы можете изменить NetBIOS-имя в поле “Имя компьютера”:

Источник

Адресация в компьютерных сетях

Виды адресации в компьютерных сетях

Для того, чтобы компьютеры могли идентифицировать друг друга в информационно-вычислительной сети, им присваиваются явные адреса. Основными типами адресов являются следующие:

Физические адреса

Адаптер «слушает» сеть, принимает адресованные ему кадры и широковещательные кадры с адресом FF:FF:FF:FF:FF:FF и отправляет кадры в сеть, причем в каждый момент времени в сегменте узла сети находится только один кадр.

В таблице 1 приведены характеристики адресов сетей различных классов. Адреса класса D предназначены для широковещательной рассылки пакетов сразу группе машин. Адреса класса Е пока не используются. Предполагается, что со временем они будут задействованы с целью расширения стандарта.

Маски подсетей

Последние 8 битов администратор локальной сети может использовать так, как ему нужно. Можно их использовать обычным образом, для обозначения хост-машин. Но есть и другой вариант: назначить некоторые из оставшихся 8 битов подсетям. По сути дела, сетевая часть адреса получает еще одно поле, а диапазон номеров хостов сокращается.

Изучая свои сетевые номера, Windows Inc. видит следующее:

*Номера 000 и 255 зарезервированы.

Следует, однако учесть, что устройства в сети не выполняют эту логическую разбивку автоматически. Основываясь на идентификаторе класса С в начале адреса, они продолжают считать, что последние 8 битов адреса обозначают хост. Поэтому о принятой маске нужно сообщить всем устройствам в сегменте сети.

В маске подсети используется очень простой алгоритм. Если бит маски установлен в 1, это часть номера сети. Если бит маски установлен в 0, это часть номера хоста. Следовательно, маска подсети для приведенного выше примера имеет вид 11111111 11111111 11111111 10000000.

В таблице 3 приведены стандартные маски подсетей для различных классов адресов сетей.

Таблица 3. Стандартные маски подсетей

Класс сетиМаска подсетидвоичное представлениедесятичное представлениеА11111111 00000000 00000000 00000000255.0.0.0В11111111 11111111 00000000 00000000255.255.0.0С11111111 11111111 11111111 00000000255.255.255.0

Маска подсети должна применяться при обработке адреса маршрутизаторами. Если ранее маршрутизатор просто проверял, не совпадает ли адрес сети получателя, например, 192.123.004, с адресом какой-либо непосредственно подсоединенной к маршрутизатору сети, то теперь он должен использовать маску подсети, чтобы выделить адрес сети получателя. Чтобы маска подсети работала, ее должны поддерживать все устройства данной подсети.

Проблемы 4-х байтовой адресации

По действующей схеме (протокол IPv4 ) может быть всего 2113662 сети. Если бы для обозначения сегмента все сети применяли первые 24 бита (не используя «классовые» биты), то максимальное число сетей составило бы 16777216, по 254 узла в каждой.

Вспомним, однако, что сети TCP/IP изначально рассчитаны на использование маршрутизаторов. Естественно, узлам и маршрутизаторам проще запомнить несколько сетей, чем множество. Необходимость обработки 16 миллионов адресов сетей быстро переполнила бы базы данных маршрутизаторов, и сетевой трафик существенно замедлился бы. Наличие классов сетей позволяет маршрутизаторам легко работать с большими сетями, причем без ущерба для производительности.

Система доменных имен

Вслед за доменами верхнего уровня следуют домены, определяющие либо регионы, либо организации; следующие уровни иерархии могут быть закреплены за небольшими организациями, либо за подразделениями больших организациях.

Универсальная идентификация ресурсов ( URL )

Понятие URL

В систему URL заложены следующие принципы:

Формат URL включает:

Для каждого вида протокола приложений выбирается свое подмножество полей из представленного выше списка. Прежде чем рассмотреть различные схемы представления адресов, приведем пример простого адреса URL :

Схемы URL

Приведем несколько примеров URL для схемы http :

Источник