Особые(специальные ) IP-адреса

Существуют некоторые значения IP-адресов, которые зарезервированы заранее, то есть существуют IP-адреса, которые не раздаются узлам и предназначены для особых целеей. Для каких?

1) Если весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет (при условии, что узел еще не имеет конкретного IP. Еще одна тратовка – путь по умолчанию в таблицах маршрутизации или default gateway);

0 0 0 0 ................................... 0 0 0 0

этот режим используется только в некоторых сообщениях протокола межсетевых управляющих сообщений ICMP.

2) Если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета.

1 1 1 1 .........................................1 1

Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast).

3) Если в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам сети 192.190.21.0.

X X. FF.FF

Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast).

Предположим, например, что один из хостов в сети класса С с сетевым адресом 199.60.32.0 собирается направить сообщение всем остальным хостам, находящимся в той же сети. В этом случае сообщение должно быть передано на адрес 199.60.32.255.

4) Если в поле номера узла назначения стоят только нули – это нромер сети.

X 0. 0.0

При адресации хостов интерсети администратор должен обязательно учитывать все ограничения, которые вносятся особым назначением некоторых IP-адресов.

Таким образом, каждый администратор должен знать, что ни номер сети, ни номер узла не может состоять только из одних двоичных единиц или только из одних двоичных нулей. Отсюда следует, что максимальное количество узлов, приведенное в таблице для сетей каждого класса, на практике должно быть уменьшено на 2.

5) Особый смысл имеет IP-адрес, первый октет которого равен 127. Этот адрес зарезервирован для тестирования программ и взаимодействия процессов в пределах одной машины.

Когда программа посылает данные по IP-адресу 127.0.0.1, то образуется как бы "петля".

Данные не передаются по сети, а возвращаются модулям верхнего уровня, как только что принятые.

Поэтому в IP-сети запрещается присваивать машинам IP-адреса, начинающиеся со 127! Этот адрес имеет название loopback.

Можно отнести адрес 127.0.0.0 ко внутренней сети модуля маршрутизации узла, а адрес 127.0.0.1 - к адресу этого модуля на внутренней сети.

На самом деле любой адрес сети 127.0.0.0 служит для обозначения своего модуля маршрутизации, а не только 127.0.0.1, например 127.0.0.3.

В протоколе IP нет понятия широковещательности в том смысле, в котором оно используется в протоколах канального уровня локальных сетей, когда данные должны быть доставлены абсолютно всем узлам.

Как ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют свои пределы распространения в интерсети.

- они ограничены либо сетью, к которой принадлежит узел-источник пакета, либо сетью, номер которой указан в адресе назначения. Поэтому деление сети с помощью маршрутизаторов на части локализует широковещательный шторм пределами одной из составляющих общую сеть частей просто потому, что нет способа адресовать пакет одновременно всем узлам всех сетей составной сети.

Нами уже упоминалась выше в таблице форма группового IP-адреса - multicast. Так вот именно IP адрес multicast означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса.

Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Члены какой-либо группы multicast не обязательно должны принадлежать одной сети. В общем случае они могут распределяться по совершенно различным сетям, находящимся друг от друга на произвольном количестве хопов.

Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом.

Основное назначение multicast-адресов - распространение информации по схеме "один-ко-многим".

Она работает следующим образом: хост, который хочет передавать одну и ту же информацию многим абонентам, с помощью специального протокола IGMP (Internet Group Management Protocol)сообщает о создании в сети новой мультивещательной группы с определенным адресом.

Машрутизаторы, поддерживающие мультивещательность, распространяют информацию о создании новой группы в сетях, подключенных к портам этого маршрутизатора.

Хосты, которые хотят присоединиться к вновь создаваемой мультивещательной группе, сообщают об этом своим локальным маршрутизаторам и те передают эту информацию хосту, инициатору создания новой группы.

Чтобы маршрутизаторы могли автоматически распространять пакеты с адресом multicast по составной сети, необходимо использовать в конечных маршрутизаторах специальные модифицированные протоколы обмена маршрутной информацией.

В общем, групповая адресация была предназначена для экономичного распространения в Internet или большой корпоративной сети аудио- или видеопрограмм, предназначенных сразу большой аудитории слушателей или зрителей.

Надо сказать, что если такие средства найдут широкое применение (сейчас они представляют в основном небольшие экспериментальные островки в общем Internet), то Internet сможет создать серьезную конкуренцию радио и телевидению.

Ну что ж, давайте, сделаем итог, который закрепит наше представление о том, что означает IP-адрес:

IP адрес может означать одно из трех:

1. Адрес IP сети (группа IP устройств, имеющих доступ к общей среде передаче - например, все устройства в сегменте Ethernet). Сетевой адрес всегда имеет биты интерфейса (хоста) адресного пространства установленными в 0 (если сеть не разбита на подсети - как мы еще увидим);

2. Широковещательный адрес IP сети (адрес для 'разговора' со всеми устройствами в IP сети). Широковещательные адреса для сети всегда имеют хостовые биты адресного пространства установленными в 1 (если сеть не разбита на подсети - опять же, как мы вскоре увидим).

3. Адрес интерфейса (например Ethernet-адаптер или PPP интерфейс хоста, маршрутизатора, сервера печать итд). Эти адреса могут иметь любые значения хостовых битов, исключая все нули или все единицы - чтобы не путать с адресами сетей и широковещательными адресами.

Для сети класса A ...(один байт под адрес сети, три байта под номер хоста) 10.0.0.0 сеть класса А, потому что все хостовые биты равны 0. 10.0.1.0 адрес хоста в этой сети 10.255.255.255 широковещательный адрес этой сети, поскольку все сетевые биты установлены в 1 Для сети класса B...(два байта под адрес сети, два байта под номер хоста) 172.17.0.0 сеть класса B 172.17.0.1 адрес хоста в этой сети 172.17.255.255 сетевой широковещательный адрес Для сети класса C...(три байта под адрес сети, один байт под номер хоста) 192.168.3.0 адрес сети класса C 192.168.3.42 хостовый адрес в этой сеть 192.168.3.255 сетевой широковещательный адрес

Едва ли не все доступные сетевые IP адреса принадлежат классу C.

Маски в IP адресации

Итак, рассмотрена традиционная схема деления IP-адреса на номер сети, и номер узла, которая основана на понятии класса. Класс определяется значениями нескольких первых бит адреса. Теперь, например, можно определить, что поскольку первый байт адреса 185.23.44.206 попадает в диапазон 128-191, то этот адрес относится к классу В, а значит, номером сети являются первые два байта, дополненные двумя нулевыми байтами - 185.23.0.0, а номером узла - 0.0.44.206.

Очевидно, что определение номеров сети по первым байтам адреса также не вполне гибкий механизм для адресации. А что если использовать какой-либо другой признак, с помощью которого можно было бы более гибко устанавливать границу между номером сети и номером узла?

В качестве такого признака сейчас получили широкое распространение маски.

Маска - это тоже 32-разрядное число, она имеет такой же вид, как и IP-адрес. Маска используется в паре с IP-адресом, но не совпадает с ним.

Принцип отделения номера сети и номера узла сети с использованием маски состоит в следующем:

Двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые в IP-адресе должны представляться как номер сети и нули в тех разрядах, которые представляются как номер хоста.

Каждый класс IP-адресов (А, В и С) имеет свою маску, используемую по умолчанию.

Поскольку номер сети является цельной частью адреса, единицы в маске также должны представлять непрерывную последовательность.

Таким образом, для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:

- класс А - 11111111. 00000000. 00000000. 00000000 (255.0.0.0);

- клас с В - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0);

- класс С - 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0).

Например:

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.

Для записи масок используются и другие форматы, например, удобно интерпретировать значение маски, записанной в шестнадцатеричном коде: FF.FF.00.00 - маска для адресов класса В. Часто встречается и такое обозначение: IP-адрес/префикс сети. Например, 185.23.44.206/16 - эта запись говорит о том, что маска для этого адреса содержит 16 единиц (префикс сети), или что в указанном IP-адресе под номер сети отведено 16 двоичных разрядов. Нотация с префиксом сети также известна как бесклассовая междоменная маршрутизация (Classless Interdomain Routing - CIDR).

Таким образом, очень легко, снабжая каждый IP-адреспроизвольной маской(не обязательно кратной 8), отказаться от понятий классов адресов и тем самым сделать более гибкой систему IP адресации.

Рассмотрим пример: для IP-адреса129.64.134.5 назначим маску 255.255.128.0,что в двоичном виде будет выглядеть так:

IP-адрес 129.64. 134.5 - 10000001.01000000.1 0000110.00000101

Маска 255.255.128.0 - 11111111.11111111.1 0000000.00000000

Здесь 17 последовательных единиц в маске, "накладываются" на IP-адрес, и определяют номер сети : 10000001. 01000000. 10000000. 00000000 или 129.64.128.0,

а номер узла0000110.00000101или0.0.6.5.

Механизм масок очень широко распространен в IP-маршрутизации, причем маски могут использоваться для самых разных целей. С их помощью администратор может структурировать свою сеть, не требуя от поставщика услуг дополнительных номеров сетей!

На основе этого же механизма поставщики услуг могут объединять адресные пространства нескольких сетей путем введения так называемых "префиксов" с целью уменьшения объема таблиц маршрутизации, и повышения за счет этого производительности маршрутизаторов. (Создание надсетей).

Маски при записи всегда "неразлучны" с соответствующими адресами, IP-адрес маска подсети - именно так теперь и мы будем описывать адрес любого хоста сети.