IP адресна схема
Интернет протоколът (IP - Internet Protocol) обменя данните между хостовете под формата на дейтаграми. Всяка дейтаграма се доставя до адреса, съдържащ се в полето Destination Address от заглавната й част. Destination Address е 32 битов адрес, съдържащ достатъчно информация за еднозначна идентифициране на мрежа от определен хост.
IP класове:
IP адресът съдържа мрежова част и хост част, чиито размери се различават според използвания клас. Най-често използвани са класовете A, B, C.
Ако първият бит на IP адреса е 0, адресът е на мрежа клас А. Първият бит от клас А определя класа на IP адреса. Следващите 7 бита определят мрежата и последните 24 бита определят хоста.
Формат на Интернет адреса от клас А:
Ако първите 2 бита от IP адреса са 1 0, адресът е на мрежа клас В. Първите 2 бита от клас В определят класа на IP адреса. Следващите 14 бита определят мрежата и последните 16 бита определят хоста.
Формат на Интернет адреса от клас В:
Ако първите 3 бита от IP адреса са 1 1 0, адресът е на мрежа клас С. Първите 3 бита от клас С определят класа на IP адреса. Следващите 21 бита определят мрежата и последните 8 бита определят хоста.
Формат на Интернет адреса от клас С:
Ако първите 4 бита от IP адреса са 1 1 1 0, той е multicst address. Тези адреси са от клас D. Multicast адресите са адреси на групи компютри, които използват едно и също приложение (видеоконференция).
Формат на Интернет адреса от клас D:
Ако първите 4 бита са 1 1 1 1, той е специален резервиран адрес. Тези IP адреси могат да се наричат IP адреси от клас Е, но те не се отнасят за определени мрежи. В момента този тип не се използва.
Запис на IP адреси.
IP адресите се записват като десетични числа, разделени с точки (Адресите понякога се изписват св други формати- например в шестнадесетичен вид. Най-често използван като формат е десетичния с точка за разделител. Структурата на адреса остава непроменена независимо от записването му).
Всяко от четирите числа е със стойност от 0 до 255.
Безкласови IP адреси:
Изчисляването на броя на адресите според горните правила ограничава дължината на мрежовите номера до 8, 16 или 24 бита -1,2 или3 байта. По-гъвкавият начин за използване на частите от адреса, отнасящи се до мрежата и хоста, е чрез прилагането на битова маска. Адресната битова маска работи по следния начин: ако битът е от маската, еквивалентният бит от адреса се разглежда като мрежов бит. Например, ако IP адресът 195.4.12.0 се разглежда като IP адрес от клас С, първите 24 бита са мрежовия номер и последните 8 бита са хост адреса.
Битовата маска, произхождаща от структурата с класове се нарича маска по подразбиране. Използването на битови маски вместо адресен клас, за определяне на дадена мрежа се нар. Classless Inter-Domain Routing (CIDR).
CIDR изисква промени в маршрутизаторите и маршрутизиращите протоколи. Информацията, която се съдържа в маршрутизиращата таблица е следната:
Подмрежи:
По-малките участъци на които се дели една мрежа се наричат подмрежи.
Това разделение позволява децентрализация на нейното управление и улеснява контрола на трафика в нея. Допълнително се създава възможност и за обединяването на различни физически мрежи в една обща IP мрежа.Подмрежите се въвеждат чрез подмрежова маска (subnet mask), която е с формат на IP адрес, т.е. 32-битово число, записвано за удобство като четири десетични числа, разделени с точки, например 255.255.255.0. Маската обикновено се състои от две последователни полета от единици и нули, например 11111111 11111111 11111111 00000000, като единиците указват мрежовата част на даден IP адрес, а нулите – адреса на хоста.
Запис на IP адреси от тип адрес/ дължина на префикса:
Ако е зададен адрес 172.16.26.32 с маска 255,255,255,224 същият адрес може да се запише 172.16.26.32/27, защото маската 255,255,255,224 е с дължина 27 бита. Именно, този формат е от тип адрес/ дължина на префикса, където дължината на префикса е броят битове от мрежовата част на адреса.
Съпоставяне на адресите:
IP адресите и маршрутизиращата таблица насочват дейтаграмата към определена физическа мрежа, но по своя път през мрежата дейтаграмата отговаря на използваните протоколи от физическия слой на тази мрежа. Физическата мрежа, която е на по-ниско ниво от TCP/IP мрежата не “разбира” IP адресирането. Физическите мрежи си имат свои адресни схеми. Съществуват толкова различни адресни схеми, колкото со различните типове физически мрежи. Една от задачите на протоколите за мрежов достъп е да съпоставят IP адреси на физически мрежови адреси.
Най-често срещаният пример на тази функция на слоя за мрежов достъп е съпоставянето на IP адреси на Ethernet адреси. Протоколът, който изпълнява тези функции се нар. Address Resolution Protocol (ARP).
ARP софтуерът поддържа таблица със съответствията между IP и Ethernet адресите. Тази таблица се създава динамично. Когато ARP получи заявка за съпоставяне на IP адрес, той проверява дали този адрес е в таблицата. Ако намери адреса, връща Ethernet адреса на изпратилия заявката софтуер. Ако адресът не е в таблицата, ARP изпраща единичен пакет до всеки хост от Ethernet сегмента. Този пакет съдържа IP адреса, за който се търси съответстващия Ethernet адрес. Ако някой от получаващите хостове идентифицира IP адреса като свой, той отговаря като изпраща Ethernet адреса си на изпратилия заявката хост. Отговорът след това се кешира в ARP таблицата.
Командата arp -a извежда цялата ARP таблица.
IP класове:
IP адресът съдържа мрежова част и хост част, чиито размери се различават според използвания клас. Най-често използвани са класовете A, B, C.
Ако първият бит на IP адреса е 0, адресът е на мрежа клас А. Първият бит от клас А определя класа на IP адреса. Следващите 7 бита определят мрежата и последните 24 бита определят хоста.
Формат на Интернет адреса от клас А:
| 0 | Мрежа | Хост | Хост | Хост |
Ако първите 2 бита от IP адреса са 1 0, адресът е на мрежа клас В. Първите 2 бита от клас В определят класа на IP адреса. Следващите 14 бита определят мрежата и последните 16 бита определят хоста.
Формат на Интернет адреса от клас В:
| 1 | 0 | Мрежа | Мрежа | Хост | Хост |
Ако първите 3 бита от IP адреса са 1 1 0, адресът е на мрежа клас С. Първите 3 бита от клас С определят класа на IP адреса. Следващите 21 бита определят мрежата и последните 8 бита определят хоста.
Формат на Интернет адреса от клас С:
| 1 | 1 | 0 | Мрежа | Мрежа | Мрежа | Хост |
Ако първите 4 бита от IP адреса са 1 1 1 0, той е multicst address. Тези адреси са от клас D. Multicast адресите са адреси на групи компютри, които използват едно и също приложение (видеоконференция).
Формат на Интернет адреса от клас D:
| 1 | 1 | 1 | 0 | Multicast address |
Ако първите 4 бита са 1 1 1 1, той е специален резервиран адрес. Тези IP адреси могат да се наричат IP адреси от клас Е, но те не се отнасят за определени мрежи. В момента този тип не се използва.
Запис на IP адреси.
IP адресите се записват като десетични числа, разделени с точки (Адресите понякога се изписват св други формати- например в шестнадесетичен вид. Най-често използван като формат е десетичния с точка за разделител. Структурата на адреса остава непроменена независимо от записването му).
Всяко от четирите числа е със стойност от 0 до 255.
- Ако стойността на първият байт е по-малка от 128-адресът е от клас А. Първият байт е мрежовият адрес, а следващите три байта са хост адрес;
- От 128 до 191- IP адресът е от клас В. Първите два байта определят мрежата, а последните два байта– хоста;
- От 192 до 223- IP адресът е от клас С. Първите три байта определят мрежата, а последният байт– хоста;
- От 224 до 239- IP адресът multicast. Няма мрежова част. Целият IP адрес определя multicast групата;
- По-голяма от 239- IP адресът е резервиран.
Безкласови IP адреси:
Изчисляването на броя на адресите според горните правила ограничава дължината на мрежовите номера до 8, 16 или 24 бита -1,2 или3 байта. По-гъвкавият начин за използване на частите от адреса, отнасящи се до мрежата и хоста, е чрез прилагането на битова маска. Адресната битова маска работи по следния начин: ако битът е от маската, еквивалентният бит от адреса се разглежда като мрежов бит. Например, ако IP адресът 195.4.12.0 се разглежда като IP адрес от клас С, първите 24 бита са мрежовия номер и последните 8 бита са хост адреса.
Битовата маска, произхождаща от структурата с класове се нарича маска по подразбиране. Използването на битови маски вместо адресен клас, за определяне на дадена мрежа се нар. Classless Inter-Domain Routing (CIDR).
CIDR изисква промени в маршрутизаторите и маршрутизиращите протоколи. Информацията, която се съдържа в маршрутизиращата таблица е следната:
- Network Address- получаващата мрежа (или хост) има IP адрес за този маршрут;
- Netmask-адресна маска, използвана да се определи мрежовата част от адреса, който се проверява дали е предназаначен този маршрут;
- Gateway Address- адресът на маршрутизатора, използван за достигане на определено местозначение;
- Interface- адресът на мрежовият интерфейс, използван от този маршрут. Мрежовият интерфейс е мрежов хардуер като Ethernet карта, инсталирана в компютърна система. Това е адресът, присвоен на картата;
- Metric- теглото на маршрута. Това тегло се използва, за да се избере най-добрия маршрут до получателя. Стойността на това поле не указва влияние при статично маршрутизиране;
- IP адреси с номера 0.0.0.0 представляват адреси на маршрутизатори по подразбиране. Той се използва, когато не е указан маршрут в таблицата за адреса на получаващата мрежа. Така посоченият IP адрес е резервиран;
- 127.0.0.0- loopback адрес. Този IP адрес позволява локалните хостове да бъдат адресирани като откдалечени. Понеже всяка система loopback route, за да изпраща дейтаграми до себе си, този адрес присъства в маршрутизиращата таблица на всеки хост. Този адрес е резервиран и се използва само за посочения случай;
- Във всички класове от мрежи хост номерата 0 и 255 са резервирани;
- IP адресът, чиито хост битове са 0, съответства на самата мрежа;
- IP адрес, чиито хост битове са 1 представлява broadcats address. Това е адрес, за едновременно адресиране на всички хостове от определена мрежа.
Подмрежи:
По-малките участъци на които се дели една мрежа се наричат подмрежи.
Това разделение позволява децентрализация на нейното управление и улеснява контрола на трафика в нея. Допълнително се създава възможност и за обединяването на различни физически мрежи в една обща IP мрежа.Подмрежите се въвеждат чрез подмрежова маска (subnet mask), която е с формат на IP адрес, т.е. 32-битово число, записвано за удобство като четири десетични числа, разделени с точки, например 255.255.255.0. Маската обикновено се състои от две последователни полета от единици и нули, например 11111111 11111111 11111111 00000000, като единиците указват мрежовата част на даден IP адрес, а нулите – адреса на хоста.
Запис на IP адреси от тип адрес/ дължина на префикса:
Ако е зададен адрес 172.16.26.32 с маска 255,255,255,224 същият адрес може да се запише 172.16.26.32/27, защото маската 255,255,255,224 е с дължина 27 бита. Именно, този формат е от тип адрес/ дължина на префикса, където дължината на префикса е броят битове от мрежовата част на адреса.
Съпоставяне на адресите:
IP адресите и маршрутизиращата таблица насочват дейтаграмата към определена физическа мрежа, но по своя път през мрежата дейтаграмата отговаря на използваните протоколи от физическия слой на тази мрежа. Физическата мрежа, която е на по-ниско ниво от TCP/IP мрежата не “разбира” IP адресирането. Физическите мрежи си имат свои адресни схеми. Съществуват толкова различни адресни схеми, колкото со различните типове физически мрежи. Една от задачите на протоколите за мрежов достъп е да съпоставят IP адреси на физически мрежови адреси.
Най-често срещаният пример на тази функция на слоя за мрежов достъп е съпоставянето на IP адреси на Ethernet адреси. Протоколът, който изпълнява тези функции се нар. Address Resolution Protocol (ARP).
ARP софтуерът поддържа таблица със съответствията между IP и Ethernet адресите. Тази таблица се създава динамично. Когато ARP получи заявка за съпоставяне на IP адрес, той проверява дали този адрес е в таблицата. Ако намери адреса, връща Ethernet адреса на изпратилия заявката софтуер. Ако адресът не е в таблицата, ARP изпраща единичен пакет до всеки хост от Ethernet сегмента. Този пакет съдържа IP адреса, за който се търси съответстващия Ethernet адрес. Ако някой от получаващите хостове идентифицира IP адреса като свой, той отговаря като изпраща Ethernet адреса си на изпратилия заявката хост. Отговорът след това се кешира в ARP таблицата.
Командата arp -a извежда цялата ARP таблица.
Коментари: