Адресация и маршрутизация в компьютерных сетях. МАС-адрес

Под понятием "Сеть" подразумевается физическая связь между компьютерами, осуществляющими пересылку пакетов, с единой системой адресации.

Адресация – процесс, при котором микропроцессор обращается к определенному сегменту памяти или внешнему устройству, используя определенные адреса. Каждый пакет, проходящий по сети содержит адрес получателя, и идет согласно определенным правилам маршрутизации.

Маршрутизация - это процесс направления пакета по лабиринту сетей, находящихся между источником и адресатом.

Самым распространенным «семейством» протоколов, на котором построен интернет является ТСР/IP − это ряд протоколов под общим названием TCP/IP (по названиям двух основных протоколов: TCP и IP).

Каждый компьютер в сетях ТСР/ IP имеет адреса трех уровней: физический (МАС-адрес), сетевой (IP−адрес) и символьный (DNS− имя).

Физический, или локальный, адрес узла определяется технологией, с помощью которой построена сеть, в которую входит узел. Для узлов, входящих в локальные сети, это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора.

В качестве стандартного выбран 48-битный формат адреса, что соответствует примерно 280 триллионам различных адресов. Понятно, что столько сетевых адресов никогда не будет выпущено.

С тем, чтобы распределить возможные диапазоны адресов между многочисленными изготовителями сетевых адаптеров была предложена следующая структура адреса

1 бит 1 бит 22 бита 24 бита

I/G U/L OUI (уникальный идентификатор) OUA (уникальный адрес)

UAA (46 бит)

Младшие 24 разряда кода адреса называются OUA − уникальный адрес. Именно их присваивает каждый из зарегистрированных производителей сетевых адаптеров. Всего возможно свыше 16 миллионов комбинаций, это значит, что каждый изготовитель может выпустить 16 миллионов сетевых адаптеров. Следующие 22 разряда кода называются OUI − уникальный идентификатор. IEEE присваивает один или несколько OUI каждому производителю сетевых адаптеров. Это позволяет исключить совпадения адресов адаптеров от разных производителей. Всего возможно свыше 4 миллионов разных OUI, это означает, что теоретически может быть зарегистрировано 4 миллиона производителей. Вместе OUA и OUI называются UAA − универсально управляемый адрес, или IEEE-адрес.

Два старших разряда адреса управляющие, они определяют тип адреса, способ интерпретации остальных 46 разрядов. Старший бит I/G указывает на тип адреса. Если он установлен в 0, то индивидуальный, если в 1, то групповой (многопунктовый или функциональный). Пакеты с групповым адресом получат все имеющие этот групповой адрес сетевые адаптеры. Причем групповой адрес определяется 46 младшими разрядами. Второй управляющий бит U/L называется флажком универсального/местного управления и определяет, как был присвоен адрес данному сетевому адаптеру. Обычно он установлен 0. Установка бита U/L в 1 означает, что адрес задан не производителем сетевого адаптера, а организацией, использующей данную сеть.

Во многих сетевых адаптерах предусмотрен так называемый циркулярный режим. В этом режиме адаптер принимает все пакеты, приходящие к нему, независимо от значения поля адреса приемника. Такой режим используется, например, для проведения диагностики сети, измерения ее производительности, контроля ошибок передачи. При этом один компьютер принимает и контролирует все пакеты, приходящие по сети, но сам ничего не передает. В данном режиме работают сетевые адаптеры мостов и коммутаторы, которые должны обрабатывать перед ретрансляцией все пакеты, приходящие к ним.

62 Адресация и маршрутизация в компьютерных сетях. IP − адрес

Под понятием "Сеть" подразумевается физическая связь между компьютерами, осуществляющими пересылку пакетов, с единой системой адресации.

Адресация – процесс, при котором микропроцессор обращается к определенному сегменту памяти или внешнему устройству, используя определенные адреса. Каждый пакет, проходящий по сети содержит адрес получателя, и идет согласно определенным правилам маршрутизации.

Маршрутизация - это процесс направления пакета по лабиринту сетей, находящихся между источником и адресатом. Важнейшую задачу выбора наилучшего пути следования пакета данных решают маршрутизаторы на основе таблиц маршрутизации. В таблицы маршрутизации входит информация о номерах и масках подсетей назначения, адресах шлюзов и собственных портов маршрутизатора, а также о метриках. Для адресов, отсутствующих в таблице, применяется специальный адрес − адрес шлюза по умолчанию.

Самым распространенным «семейством» протоколов, на котором построен интернет является ТСР/IP − это ряд протоколов под общим названием TCP/IP (по названиям двух основных протоколов: TCP и IP).

Каждый компьютер в сетях ТСР/IP имеет адреса трех уровней: физический (МАС-адрес), сетевой (IP−адрес) и символьный (DNS− имя).

Для широковещательной передачи (т.е. передачи всем абонентам сети одновременно) применяется специально выделенный сетевой адрес (IP), все 48 битов которого установлены в единицу. Его принимают все абоненты сети независимо от их индивидуальных и групповых адресов.

IP−адрес представляет собой 32-разрядное двоичное число, разделенное на группы по 8 бит, называемые октетами. Обычно IP−адреса записываются в виде четырех десятичных октетов и разделяются точками. IP−адреса, в которых хотя бы один октет превышает число 255 является недействительным.

IP−адрес состоит из 2-х логических частей − номера подсети (ID подсети) и номера узла (ID хоста) в этой подсети. При передаче пакета из одной подсети в другую используется ID подсети. Когда пакет попал в подсеть назначения, ID хоста указывает на конкретный узел в рамках этой подсети. Определение того, какая часть адреса отводится под номер подсети, осуществляется двумя способами − с помощью классов и с помощью масок. В схеме классовой адресации существует пять классов, основными являются классы А, В, С. Классы существенно отличаются друг от друга по размерам и сложности. Они определяют, сколько бит в IP-адресе отводится под номер сети и сколько под номер узла.

Класс A. Сеть класса A имеет адреса, которые начинаются с числа от 1 до 127 для первого октета, а остальная часть адреса - это адрес узла. Таким образом, класс A допускает максимум 126 сетей, а в каждой из них до 16 777 214 компьютеров. Как правило, это сети огромных компаний, которых в мире немного, объединяющих большое число сетевых устройств.

Класс B. В сети класса B для описания адреса сети используется первые два октета, а остальная часть - это адреса узлов. Первый октет принимает значения от 128 до 191, что дает максимум 16 384 сети, в каждой из которых до 65 534 узла. Адреса класса B назначаются сетям большого и среднего размера.

Класс С. Адреса сетей класса C начинаются с числа от 192 до 223 и используют три первых октета для описания адреса сети. Последний октет обозначает адрес узла. Таким образом, класс C допускает максимум 2 097 152 сети, по 254 компьютера в каждой. Адреса этого класса назначают малым сетям.

Адреса класса D представляют собой групповые адреса и назначаются группам узлов. Это используется некоторыми сетевыми службами для так называемой многоадресной рассылки. Диапазон адресов класса E зарезервирован и в настоящее время не используется. Поле номера подсети определяется по первым битам адреса. При использовании масок номер подсети находится при помощи логического умножения маски на IP−адрес. Адресация с применением масок является более гибкой по сравнению с классами. Маска подсети для определения адреса сети независимо от класса сети. Формат записи маски подсети такой же как и формат IP-адреса, это четыре двоичных октета или четыре поля, разделяемых точкой. Любой узел в сети требует наличия маски подсети. Маска не является IP-адресом узла, она лишь описывает адресное пространство подсети, с какого адреса начинается подсеть и каким заканчивается. Если в одной физической сети будут работать компьютеры с разной маской, то они не увидят друг друга.

Использование в паре с IP-адресом маски подсети позволяют отказаться от применения классов адресов и сделать более гибкой всю систему IP-адресации. Так, например, маска 255.255.255.240 (11111111 11111111 11111111 11110000) позволяет разбить диапазон в 254 IP-адреса, относящихся к одной сети класса C, на 14 диапазонов, которые могут выделяться разным сетям. Некоторые IP−адреса являются особыми и не используются при адресации конкретных узлов.

Основной аксиомой IP-адресации является необходимость соблюдения уникальности IP-адресов во всем пространстве сети, поскольку, прежде всего, этим обеспечивается корректность доставки данных и маршрутизации. Присваивается IP-адрес компьютеру либо вручную (статический адрес), либо компьютер получает его автоматически с сервера (динамический адрес). Статический адрес прописывается администратором сети в настройках протокола TCP/IP на каждом компьютере сети и жестко закрепляется за компьютером. В присвоении статических адресов компьютерам есть определенные неудобства: Администратор сети должен вести учет всех используемых адресов, чтобы исключить повторы. При большом количестве компьютеров в локальной сети установка и настройка IP-адресов отнимают много времени.

Наряду с перечисленными неудобствами у статических адресов есть одно немаловажное преимущество: постоянное соответствие IP-адреса определенному компьютеру. Это позволяет эффективно применять политику IP-безопасности и контролировать работу пользователей в сети. К примеру, можно запретить определенному компьютеру выходить в Интернет или определить с какого компьютера выходили в Интернет и т.п.

Если компьютеру не присвоен статический IP-адрес, то адрес назначается автоматически. Такой адрес называется динамическим адресом, т.к. при каждом подключении компьютера к локальной сети адрес может меняться. К достоинствам динамических адресов можно отнести: Централизованное управление базой IP-адресов, Надежная настройка, исключающая вероятность дублирования IP-адресов, Упрощение сетевого администрирования.

Динамический IP-адрес назначается специальной серверной службой DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), входящей в состав Windows Server 2003. В параметрах службы DHCP администратором сети прописывается IP-диапазон, адреса из которого, будут выдаваться другим компьютерам.

Поиск по сайту: