Смагин М.С. Вычислительные машины, системы и сети (1088253), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Метод плавающейграницы говорит, что граница между номером сети и номером узла устанавливается в адресе на произвольном месте, в зависимости от желаний самогопользователя.Метод фиксированной границы реализован в протоколе IP в виде системы так называемых «классов адресов». Спецификация протокола IP предусматривает 5 классов адресов, для каждого из которых определены свои размеры поля адреса сети и поля адреса узла.Класс ПервыебитыНаименьшийНаибольшийМакси-Макси-номер сетиномер сетимальноемальноечисло сетейчисло узловв сетиА01.0.0.0126.0.0.0126224B10128.0.0.0191.255.0.0214216C110192.0.0.0223.255.255.022128D1110224.0.0.0239.255.255.255Групповые адресаE11110240.0.0.0247.255.255.255ЗарезервированоК классу А относятся адреса, в которых старший бит имеет значение 0.В адресах этого класса под номер сети отводится только старший байт, т.е.старшие 8 бит адреса.
С учётом того, что старший бит адресной части всегдаравен нулю, номер сети задаётся только семью битами, идущими вслед застаршим. Остальные три байта соответствуют номеру узла. Сети, чей номерлежит в диапазоне от 00000001 до 01111110 называются «сетями класса А».Значение номера сети 00000000 не используется, а значение 01111111 зарезервировано для специального использования. Таким образом получается,247что сетей класса А может быть образовано не более 126, зато в каждой из нихможет быть до 224 или 16 777 216 узлов.К классу В относятся все адреса, значения первых двух бит которыхравны 1 и 0. В адресах класса В под номер сети и под номер узла отводитсяпо два байта. Соответственно, сети, номера которых лежат в диапазоне от128.0.0.0 до 291.255.0.0 называют сетями класса B.
Сетей класса В можетбыть образовано 2^14 или 16 384. Каждая из сетей может содержать не более216 или 65 535 узлов.Класс С включает в себя все сети, чей номер начинается с цифр 110.Под номер сети в этом классе адресов отводится три байта, а под номер узла – один. Соответственно, сетей класса С может быть чуть больше 2 миллионов, а каждая из них может включать в себя по 256 узлов.Описанные три класса предназначены для индивидуальной адресацииузлов в составных сетях.
Такие адреса называются индивидуальными илиunicast-адресами. Адреса класса D предназначены для групповых рассылокданных и называются ещё multicast-адресами. Адреса класса D позволяютвыполнять рассылки произвольно собираемым группам узлов, даже если онипринадлежат разным сетям. Каждый из таких узлов, помимо индивидуального адреса (из одного из описанных выше трёх классов) получает адрес групповой рассылки класса D.
Таким образом, такой узел будет иметь как бы одновременно два адреса, причём адрес класса D будет у него совпадать с таким же адресом у других узлов, входящих в список групповой рассылки.К адресам класса E относятся адреса, начинающиеся с последовательности 11110. Адреса этого класса не используются и зарезервированы длябудущих применений.Помимо описанных классов IP-адресов, существуют ещё так называемые «особые» IP-адреса.
Вот некоторые виды особых IP-адресов:1. Ограниченный широковещательный адрес (limited broadcast adress).Ограниченным широковещательным считается IP-адрес, все разрядыкоторого равны 1. Пакет с таким адресом будет распространяться всем248остальным узлам, но только в рамках сети, к которой подключён отправитель.2. Широковещательный адрес. (broadcast address). Признаком широковещательного адреса являются единицы во всех разрядах поля адреса узла.
Пакет с таким адресом будет разослан всем узлам той сети, номеркоторой стоит в поле номера сети. Иными словами, широковещательные адреса позволяют отправителю из одной сети отослать сообщениявсем узлам в другой сети.Теперь разберём, как в системе IP-адресов реализуется метод плавающей границы между номером сети и номером узла.
Протокол IP реализуетего в виде так называемого маскирования адресов. Маской называется двоичное число, состоящее, как и IP-адрес, из 4 байт. Разряды маски, имеющиезначение 1, соответствуют полю номера сети в IP-адресе, а разряды, имеющие значение 0, соответствуют полю номера узла.Предположим, что узел имеет адрес 192.168.143.1 и маску узла255.255.128.0. Если перевести адрес узла в двоичную форму, то он будетиметь вид: 11000000.10101000.10001111.00000001. Маска сети, представленная в двоичной форме, – 11111111.11111111.10000000.00000000. В этом случае биты 11000000.10101000.1 будут соответствовать номеру сети, а биты0001111.00000001 – номеру узла.Механизм масок позволяет более гибко реализовать систему адресации.
Кроме того, маскирование позволят разбивать одну сеть с единым адресным диапазоном на несколько независимых подсетей (по-английски такаяоперация называется subnetting), или объединять адресные пространства нескольких сетей (supernetting).Назначение IP адресов может осуществляться двумя путями.
Для автономных сетей IP-адреса назначаются администраторами этих сетей. Для сетей, подключённых к Интернету, IP-адреса назначаются централизованно.249При назначении адресов в автономных сетях, администраторы полностью свободны в своём выборе и на них накладываются только ограничениятехнического характера, например ограничение на длину и форму записи IPадреса или ограничения, связанные с обработкой особых адресов.Однако, в стандартах построения IP-сетей, принятых на международном уровне, рекомендуются следующие адресные диапазоны для автономныхсетей:Для сетей класса А – сеть 10.0.0.0Для сетей класса B – 16 сетей с номерами от 172.16.0.0 до 172.31.0.0Для сетей класса С – 255 сетей с номерами от 192.168.0.0 до192.168.255.0Централизованным присвоением адресов в масштабах Интернета занимается международная организация под названием ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers).
Непосредственно IP-адресами занимается подчинённая ей организация IANA (Internet Assigned Numbers Authority).Данная организация разбита на пять региональных отделов, называемых Региональными Интернет-регистраторами:1. ARIN (Северная Америка),2. RIPE (Европа),3. APNIC (Азиатско-тихоокеанский регион),4.
LACNIC (Латинская Америка и регион Карибского моря),5. AfriNIC (Африка).Каждый из региональных отделов занимается выделением адресногопространства для крупных поставщиков интернет-услуг в подконтрольномему регионе. Крупные поставщики, в свою очередь, распределяют адресноепространство поставщикам меньшего масштаба, те, − ещё более мелким и такдалее.3 февраля 2011 года IANA объявила, что между региональными регистраторами распределён последний блок IP-адресов, остававшихся свобод250ными до настоящего времени.
Иными словами, как только эти адреса будутраспределены между кончеными пользователями, адресная ёмкость протокола IPv4 будет полностью исчерпана и подключение новых узлов к сети Интернет станет невозможно. Данное событие является мощным стимулом кпереходу Интернета на протокол IPv6, о котором пойдёт речь ниже.Адресация в протоколе IPv6Основной проблемой современной системы IP-адресов является ихострая нехватка. Тому есть две причины.
Во-первых, это доступность Интернета для рядовых пользователей, число которых растёт год от года. Вовторых, это рост числа технических устройств, использующих Интернет.Таким образом, с ростом количества пользователей каждому из нихнужно предоставлять свой уникальный IP-адрес, а с ростом количества устройств, каждому пользователю уже начинает требоваться не один, а несколько адресов, − например для стационарного компьютера, ноутбука и ещё одного-двух мобильных телефонов.Кроме того, сложным элементам коммутационного оборудования, таким как шлюзы и маршрутизаторы, также требуются собственные IP-адреса.Текущий стандарт протокола IP, называемый ещё IP версии 4 (IPv4), решитьэту проблему не в состоянии.
Для её преодоления был разработан новыйстандарт IPv6.Разработка этого стандарта была начата в 1994 году, первая редакциябыла выпущена в 1995 году, а в 1998 появилась первая рабочая версия. Однако и на сегодняшний день процесс перехода на IPv6 ещё только начинается. Такая медлительность объясняется необходимостью замены большого количества коммуникационного оборудования и программных средств, чтотребует значительных финансовых затрат.Стандарты IPv6 предусматривают новый формат IP-адреса, состоящийиз 16 байт.
Это позволяет адресовать порядка 3,4 ⋅ 1038узлов. Если поделить251это число на общее число жителей Земли на настоящий момент (порядка 6миллиардов), то на каждого жителя придётся 5,7 ⋅ 1028IPv6-адресов. Введе-ние столь сложной системы адресации преследовало цель не только экстенсивного увеличения адресного пространства, но и повышения эффективностистека TCP/IP в целом.Согласно стандартам IPv6 такой адрес разбивается уже не на два (номер сети и номер узла), а на четыре поля, три из которых используются дляидентификации сети, а четвёртое – для номера узла. Кроме того, есть полетипа адреса и поле, зарезервированное для будущих применений.Стандарты IPv6 предусматривают 3 типа адресов.1. Индивидуальные (unicast). Аналогичны адресам классов А,В и С вIPv4.
Используются для адресации отдельных узлов в сети.2. Групповые (multicast). Аналогичны адресам класса D в IPv4. Используются для адресации произвольной группы узлов.3. Адреса произвольной рассылки. (anycast). Данный тип адресов не имеет аналогов в IPv4. Он похож на адреса групповой рассылки, но данные, при использовании этого типа адресов, передаются не всем узлам,входящим в соответствующую адресную группу, а только тому узлу,который ближе всего расположен к отправителю.Итак, рассмотрим формат адреса IPv6. Он состоит из 16 байт или 128бит и разбит на следующие поля.FPTLA ReservedNLA IDSLA IDInterface IDРис.97 Формат адреса IPv6• FP (Format Prefix) – префикс формата.Определяет один из трёх типов адресов, о которых мы говорили выше.Имеет длину 3 бита.• TLA ID (Top Level Aggregation Identifier ).252Идентификатор первичного поставщика услуг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
