Сеть назначения Маска Адрес шлюза
Практическая работа №4
Наименование работы: Способы сетевой адресации
Цель работы: научиться классифицировать способы адресации компьютерных сетей
Задание:
1. Переведите MAC – адрес шестнадцатеричной системы счисления в двоичную систему счисления согласно варианту:
| № варианта | MAC – адрес |
| 1, 11, 21 | D3-97-53-EF-18-C9 |
| 2, 12, 22 | A6-1B-42-87-0D-F3 |
| 3, 13, 23 | B2-53-1C-DA-26-8A |
| 4, 14, 24 | 6E-75-3D-49-28-F1 |
| 5, 15, 25 | 3B-6A-4F-B2-1C-0E |
| 6, 16, 26 | 95-36-AD-FC-48-2E |
| 7, 17, 27 | 1A-48-F2-C5-3D-90 |
| 8, 18, 28 | 49-2B-CA-58-1D-F7 |
| 9, 19, 29 | 7A-4B-5F-A6-8D-3C |
| 10, 20, 30 | 3B-2C-9D-85-3F-E4 |
2. Определить класс IP – адреса и адрес подсети, если известно:
| № варианта | IP – адрес | Маска подсети (префикс) |
| 1, 11, 21 | 10.116.37.103 | /8 |
| 2, 12, 22 | 172.16.37.103 | 255.255.0.0 |
| 3, 13, 23 | 192.11.65.80 | /28 |
| 4, 14, 24 | 192.168.1.2 | 255.255.252.0 |
| 5, 15, 25 | 162.17.25.3 | /13 |
| 6, 16, 26 | 123.67.10.82 | /15 |
| 7, 17, 27 | 200.100.13.92 | 255.255.248.0 |
| 8, 18, 28 | 183.105.28.41 | /16 |
| 9, 19, 29 | 223.196.68.9 | 255.255.255.0 |
| 10, 20, 30 | 205.144.83.55 | /26 |
3. Определите физический и сетевой адреса вашего ПК (который находится дома), а также маску подсети. Физический адрес представьте как в шестнадцатеричной, так и в двоичной системе счисления. Определите класс сетевого адреса и адрес подсети.
Приложение
IP-адрес (ай-пи адрес, сокращение от англ. Internet Protocol Address) — адрес узла в сети, построенной по протоколу IP. При связи через сеть Интернет требуется глобальная уникальность адреса, в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети. IP адреса характеризуют сетевые соединения, а НЕ компьютеры!
В 4-ой версии IP адрес представляет собой 32-битовое двоичное число. Удобной формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками, например, 192.168.0.1. (или 128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса)
В 6 версии IP адрес (IPv6) имеет 128-битовое представление. Адреса разделяются двоеточиями (напр. fe80:0:0:0:200:f8ff:fe21:67cf). Большое количество нулевых групп может быть пропущено с помощью двойного двоеточия (fe80::200:f8ff:fe21:67cf). Такой пропуск может быть единственным в адресе.
IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например:
128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,
10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса.
Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса:
· Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216 , но не превышать 224.
· Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28 - 216. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта.
· Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов.
· Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.
· Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений.
В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.
В терминологии сетей TCP/IP маской подсети или маской сети называется битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети. Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.255.0 находится в сети 12.34.56.0/24 с длиной префикса 24 бита. В случае адресации IPv6 адрес 2001:0DB8:1:0:6C1F:A78A:3CB5:1ADD с длиной префикса 32 бита (/32) находится в сети 2001:0DB8::/32.
Другой вариант определения — это определение подсети IP-адресов. Например, с помощью маски подсети можно сказать, что один диапазон IP-адресов будет в одной подсети, а другой диапазон соответственно в другой подсети.
Чтобы получить адрес сети, зная IP-адрес и маску подсети, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции (логическое И). Например, в случае более сложной маски (битовые операции в IPv6 выглядят идентично):
| IP-адрес: | 11000000 10101000 00000001 00000010 (192.168.1.2) |
| Маска подсети: | 11111111 11111111 11111111 00000000 (255.255.255.0) |
| Адрес сети: | 11000000 10101000 00000001 00000000 (192.168.1.0) |
Разбиение одной большой сети на несколько маленьких подсетей позволяет упростить маршрутизацию. Например, пусть таблица маршрутизации некоторого маршрутизатора содержит следующую запись:
Сеть назначения Маска Адрес шлюза
192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.1
Маски подсети являются основой метода бесклассовой маршрутизации (CIDR). При этом подходе маску подсети записывают вместе с IP-адресом в формате «IP-адрес/количество единичных бит в маске». Число после слэша означает количество единичных разрядов в маске подсети.
Рассмотрим пример записи диапазона IP-адресов в виде 10.96.0.0/11. В этом случае маска подсети будет иметь двоичный вид 11111111 11100000 00000000 00000000, или то же самое в десятичном виде: 255.224.0.0. 11 разрядов IP-адреса отводятся под номер сети, а остальные 32 — 11 = 21 разряд полного адреса — под локальный адрес в этой сети. Итого, 10.96.0.0/11 означает диапазон адресов от 10.96.0.1 до 10.127.255.254
Пусть теперь маршрутизатор получает пакет данных с адресом назначения 192.168.1.2. Обрабатывая построчно таблицу маршрутизации, он обнаруживает, что при наложении маски 255.255.255.0 на адрес 192.168.1.2 получается адрес сети 192.168.1.0. В таблице маршрутизации этой сети соответствует шлюз 192.168.1.1, которому и отправляется пакет.
Маска назначается по следующей схеме 28 − n (для сетей класса C), где n — количество компьютеров в подсети + 2, округленное до ближайшей большей степени двойки.
2 добавляется, чтобы учесть IP-адрес сети (первый в диапазоне) и широковещательный (последний в диапазоне, задаваемом маской)
Пример: В некой сети класса C есть 30 компьютеров, маска для такой сети вычисляется следующим образом:
28 - 32 = 224 (0E0h) < = > 255.255.255.224 (0xFFFFFFE0)
Рассмотрим пример:
Если адресу 185.23.44.206 назначить маску 255.255.255.0, то смотрим, что единицы в маске заданы в трех байтах - значит номер сети будет 185.23.44.0, а не 185.23.0.0, как это определено правилами системы классов.
В масках можно указывать количество единиц в последовательности, которая определяет границу номера сети, не обязательно кратно 8, чтобы повторять деление адреса на байты.
Опять рассмотрим это на примере: для IP-адреса 129.64.134.5 назначим маску 255.255.128.0 то есть в двоичном виде:
IP-адрес 129.64.134.5 - 10000001. 01000000. 10000110. 00000101
Маска 255.255.128.0 - 11111111. 11111111. 10000000. 00000000
Если определять номер сети в этом IP адресе "по-старому", то есть игнорируя маску, в соответствии с системой классов определить, что адрес 129.64.134.5 относится к классу В, а значит, номером сети являются первые 2 байта - 129.64.0.0, а номером узла - 0.0.134.5.
Если же использовать для определения границы номера сети маску, то 17 последовательных единиц в маске, "наложенные" на IP-адрес, определяют номер сети в двоичном выражении число: 10000001. 01000000. 10000000. 00000000 или в десятичной форме записи - номер сети 129.64.128.0, а номер узла 0.0.6.5.
DNS (англ. Domain Name System — система доменных имён) — распределённая система (распределённая база данных), способная по запросу, содержащему доменное имя хоста (компьютера или другого сетевого устройства), сообщить IP адрес или (в зависимости от запроса) другую информацию. DNS работает в сетях TCP/IP.
DNS обладает следующими характеристиками:
- Распределённость хранения информации. Каждый узел сети в обязательном порядке должен хранить только те данные, которые входят в его зону ответственности и (возможно) адреса корневых DNS-серверов.
- Кеширование информации. Узел может хранить некоторое количество данных не из своей зоны ответственности для уменьшения нагрузки на сеть.
- Иерархическая структура, в которой все узлы объединены в дерево, и каждый узел может или самостоятельно определять работу нижестоящих узлов, или делегировать (передавать) их другим узлам.
- Резервирование. За хранение и обслуживание своих узлов (зон) отвечают (обычно) несколько серверов, разделённые как физически, так и логически, что обеспечивает сохранность данных и продолжение работы даже в случае сбоя одного из узлов.
DNS важна для работы Интернета, ибо для соединения с узлом необходима информация о его IP-адресе, а для людей проще запоминать буквенные (обычно осмысленные) адреса, чем последовательность цифр IP-адреса. В некоторых случаях это позволяет использовать виртуальные серверы, например, HTTP-серверы, различая их по имени запроса. Первоначально преобразование между доменными и IP-адресами производилось с использованием специального текстового файла HOSTS, который составлялся централизованно и обновлялся на каждой из машин сети вручную. С ростом Сети возникла необходимость в эффективном, автоматизированном механизме, которым и стала DNS.
DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации узла) — это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP, и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве крупных (и не очень) сетей TCP/IP.
Протокол DHCP предоставляет три способа распределения IP-адресов:
· Ручное распределение. При этом способе сетевой администратор сопоставляет аппаратному адресу (обычно MAC-адресу) каждого клиентского компьютера определённый IP-адрес. Фактически, данный способ распределения адресов отличается от ручной настройки каждого компьютера лишь тем, что сведения об адресах хранятся централизованно (на сервере DHCP), и потому их проще изменять при необходимости.
· Автоматическое распределение. При данном способе каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.
· Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок. Это называется арендой адреса. По истечении срока аренды IP-адрес вновь считается свободным, и клиент обязан запросить новый (он, впрочем, может оказаться тем же самым).
Некоторые реализации службы DHCP способны автоматически обновлять записи DNS, соответствующие клиентским компьютерам, при выделении им новых адресов. Это производится при помощи протокола обновления DNS, описанного в RFC 2136.
Помимо IP-адреса, DHCP также может сообщать клиенту дополнительные параметры, необходимые для нормальной работы в сети. Эти параметры называются опциями DHCP. Список стандартных опций можно найти в RFC 2132.
Некоторыми из наиболее часто используемых опций являются:
· IP-адрес маршрутизатора по умолчанию;
· маска подсети;
· адреса серверов DNS;
· имя домена DNS.
Некоторые поставщики программного обеспечения могут определять собственные, дополнительные опции DHCP.
MAC адрес — (Media Access Control address) — установленный производителем аппаратный адрес устройства, присоединённого к сетевой среде, необходимый для системы управления доступом к ней. Большинство сетевых протоколов канального уровня используют одну из систем глобально уникальной нумерации, которые находятся под контролем комитета IEEE RAC (Registration Authority Committee): EUI-48 и EUI-64.. B EUI-48 адрес записывается как последовательность из 12 шестнадцатеричных цифр, первые шесть из которых (organizational identifier, OI) обозначают производителя, а оставшиеся цифры — специальный номер, позволяющий однозначно определять устройство в локальной сети, т. е. после инсталляции сетевой карты (NIC) в компьютер её МАС адрес становится уникальным идентификатором компьютера по сети .
MAC адрес и IP адрес.
Несмотря на похожие названия, адреса IP и MAC не имеют ничего общего, однако работая в связке. MAC адрес состоит из шести наборов буквенно-цифровых значений, разделённых двоеточием, и имеет вид что-то типа 00:0с:86:5s:9d:45:26. В этом обозначении сокрыта информация о производителе оборудования. И это первые три октета адреса. Программы диагностики (типа PC Wizard) именно так и определяют принадлежность оборудования, установленного на вашем компьютере. Теоретически MAC адрес при работе в сети, в отличие от IP собрата, остаётся неизменным. Так что для сетевых администраторов, определяющих отправителя и получателя данных в сети, он имеет более важное значение, нежели динамический IP. В беспроводных сетях правильно настроенная в роутере функция фильтрации MAC адресов выполняет защитную функцию отсева нежелательных компьютеров, предотвращая незаконное подключение к сети. IP адрес, напомню, можно подменить, не выходя из интернета, а со сменой адреса MAC у потенциального взломщика могут возникнуть проблемы уже на этапе подключения к текущему провайдеру.