Адресация в сетях IP версии 4
На сетевом уровне стека протоколов TCP/IP (а также и модели OSI/ISO) адресом является IP-адрес устройства. Данный адрес представляет собой уникальный идентификационный номер устройства, состоящий из 32 бит. Для визуального представления данный адрес записывается в десятичной системе исчисления, разделяя точками 32 бита на 4 октета (по 8 бит каждый). Примером подобного адреса может служить адрес 192.168.1.1.
В общем случае IP-адрес состоит из адреса сети и номера конечного узла (хоста), как показано на рис. 25.
Рис. 25. Структура IP-адреса версии 4
Адрес сети – уникальный идентификатор сети, к которой относится данный хост. По сути, адрес сети – номер многоквартирного дома, а адрес хоста – номер квартиры, если конечным пунктом назначения является квартира.
Определение границы между адресом сети и адресом хоста в IP-адресе может осуществляться на основе
· классовой адресации;
· бесклассовой адресации.
При классовой адресации местоположение данной границы определено классом сети. Выделяется 5 классов сетевых адресов: A, B, C, D, E. Классы A, B, C различаются числом октетов, выделяемых под адрес сети/хоста (рис. 26). Класс D предназначен для групповой рассылки, а класс E зарезервирован и не используется.
Рис. 26. Классы IP-адресов: A(а), B(б), C(в)
Определение, к какому классу относится IP-адрес, осуществляется на основе значения, записанного в первом октете адреса (табл. 1).
|
|
|
Табл. 1.
Соотнесение классу сети первого октета адреса сети
| Класс сети | Значение первого октета. Двоичная система исчисления | Значение первого октета. Десятичная система исчисления |
| A | 0xxxxxxx | 0-127 |
| B | 10xxxxxx | 128-191 |
| C | 110xxxxx | 191-223 |
| D | 1110xxxx | 223-239 |
| E | 1111хххх | 240-255 |
Стоит отметить, что в данных диапазонах существуют зарезервированные адреса
· адрес сети – все биты, отведенные под адреса хостов, заполнены нулями (например, 192.168.1.0);
· локальный широковещательный адрес – все биты IP-адреса заполнены единицами (255.255.255.255);
· направленный широковещательный адрес – все биты, отведенные под адреса хостов, заполнены единицами (например, 192.168.1.255);
· неопределенный адрес – все биты IP-адреса заполнены нулями (0.0.0.0);
· адрес возвратной петли (localhost) – сеть 127.0.0.0;
· адрес автоконфигурации – сеть 169.254.0.0.
Назначение широковещательных адресов заключается в рассылке пакета с данным типом адреса назначения всем устройствам, находящимся в сети. Неопределенный адрес имеет устройство, которое только подключилось к сети и находится на стадии назначения IP-адреса. Адрес возвратной петли подразумевает связь устройства с самим собой. Адрес автоконфигурации – адрес, присваиваемый устройству в случае невозможности получения IP-адреса устройству автоматически.
|
|
|
Таким образом, количество сетей в классе, включая зарезервированные адреса сети, определяется как 2n (где n – число бит, выделяемое под адрес сети), а количество хостов в сети – как (2m-2) (где m – число бит, выделяемое под адрес узла), поскольку из комбинации 2n необходимо вычесть адрес сети и направленный широковещательный адрес.
Так же существует разбиение IP-адресов на частные и публичные адреса. Частные адреса обслуживаются только в пределе своей локальной сети, публичные – во всех публичных сетях (сеть Internet). Подобная необходимость связана с нехваткой адресов при условии, что каждое сетевое устройство в сети (т.е. в мире) должно иметь уникальный IP-адрес. Диапазоны частных адресов приведены в табл. 2.
Таблица 2.
Диапазон частных адресов IP ver. 4.
| Класс сети | Диапазон адресов |
| А | 10.0.0.0 – 10.255.255.255 |
| B | 172.16.0.0 – 172.31.255.255 |
| C | 192.168.0.0 – 192.168.255.255 |
Ip-адрес (версия 4) устройство может получить
· путем ручной настройки на устройстве администратором сети;
· путем автоматического получения от специализированного сервера – DHCP-сервер (Dynamic Host Configuration Protocol – протокол динамического конфигурирования хостов).
|
|
|
DHCP для IP версии 4
DHCP – протокол прикладного уровня модели OSI/ISO (стека протоколов TCP/IP), регламентирующий обмен сообщениями между клиентом (хостом), которому необходимо назначить IP-адрес в автоматическом режиме (без ручного назначения администратором сети каждому клиенту), и сервером, предоставляющим подобные настройки.
Первоначально, когда клиент только подключился к сети, при условии выставленной настройки «получить IP-адрес автоматически», он имеет неопределенный IP-адрес, т.е. 0.0.0.0. Естественно, при таком IP-адресе устройство не может функционировать в сети. Для получения IP-адреса и настроек сети устройство начинает процесс переговоров с DHCP-сервером как это представлено на рис. 27.
Рис. 27. Процесс обмена сообщениями между хостом и DHCP-сервером с целью получения IP-адреса и настроек сети
Сообщение «Обнаружение DHCP» (DHCPDISCOVER) – первый этап процесса получения IP-адреса устройством, предназначенный для обнаружения доступных DHCP-серверов. В силу природы сообщения (найти устройство, не имея адреса устройства) адрес получателя является локальным широковещательным (сеть, в которой работает вновь появившееся устройство, неизвестна).
Сообщение «Предложение DHCP» (DHCPOFFER) является предложением DHCP-сервера о предоставляемой конфигурации клиенту. Поскольку IP-адрес у клиента отсутствует (является неопределенным), адрес назначения данного сообщения является также широковещательным. Стоит отметить, что возможна ситуация нахождения нескольких DHCP-серверов, которые предлагают клиенту свои конфигурации.
|
|
|
Сообщение «Запрос DHCP» (DHCPREQUEST) – ответ клиента на предложение DHCP-сервера о принятии предложения. Поскольку возможна ситуация нескольких DHCP-серверов, данное сообщение рассылается на широковещательной основе и с включением в тело сообщения идентификатора DHCP-сервера, предложение которого было принято.
Сообщение «Подтверждение DHCP» (DHCPPACK) – подтверждение DHCP-сервера получения запроса от клиента (DHCPREQUEST), рассылаемое широковещательно. И только по получению подтверждения клиент настраивает сетевой интерфейс в соответствии с полученными конфигурациями.
DHCP-сервер предоставляет конфигурацию клиенту, исходя из трех возможных сценариев настройки самого сервера:
· «ручное назначение статических адресов» – на сервере администратором настроены пары «MAC-адрес» - «IP-адрес», регламентирующие какой IP-адрес выдать устройству с известным MAC-адресом;
· «автоматическое назначение статических адресов» – на сервере администратор настаивает пул IP-адресов, из которого происходит выдача адресов клиентам, записывая (запоминая) автоматически пары «MAC-адрес» - «IP-адрес», и впоследствии строго следуя записанным парам, как это выполняется в первом сценарии;
· «автоматическое распределение динамических адресов» – на сервере администратором настраивается пул IP-адресов, из которого происходит выдача адресов клиентам на время, заданное администратором (время аренды), по истечении которого клиенту необходимо отправить запрос на продление использования полученного IP-адреса (DHCPREQUEST).
ICMP
ICMP (Internet Control Message Protocol) – протокол межсетевых управляющих сообщений, работающий на сетевом уровне модели OSI/ISO (стека протоколов TCP/IP).
Особенностью данного протокола является исключение из правила «протокол вышележащего уровня инкапсулируется в протокол нижележащего уровня»: ICMP инкапсулируется в протокол сетевого уровня (IP ver. 4).
Данный протокол не выполняет определенные задачи, а регламентирует механизм, на основе которого могут передаваться и приниматься управляющие сообщения: сообщения об ошибках и информационные сообщения. Под информационными сообщениями понимаются сообщения диагностики и тестирования работоспособности сети.
Формат ICMP-сообщения представлен на рис. 28.
Рис. 28. Формат ICMP-сообщения
Поле «Тип» регламентирует общее предназначение сообщения.
Поле «Код» вносит дополнительный уровень детализации.
Примером заполнения подобных полей может служить следующая ситуация: поле «Тип» содержит значение «3», что соответствует ситуации «Адресат недоступен», поле «Код» – «9», что соответствует «Сеть административно запрещена», т.е. указывает причину, по которой адресат отправленной датаграммы недоступен.
Поле «Контрольная сумма» содержит значение контрольной суммы всего ICMP-сообения, предназначенное для контроля целостности и корректности пакета.
Формат и содержание поля «Данные» зависит от значений полей «Тип» и «Код». Например, при запросе метки времени («Тип» = 13, «Код» = 0) в поле «Данные» помещается, в том числе, время приема и отправки датаграммы.
Правила формирования ICMP-пакетов:
· ICMP-пакет не формируется на потерянный ICMP-пакет;
· ICMP-пакет не формируется в ответ на ICMP-пакет, имеющий широковещательный или групповой адрес рассылки для того, чтобы не вызывать перегрузки сети;
· ICMP-пакет не формируется на непервый поврежденный/потерянный фрагмент фрагментированного IP-пакета.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 475; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!