Лекция: Принципы адресации компьютеров в компьютерной сети.
Наибольшее распространение получили три варианта адресации:
— аппаратные адреса предназначены для сетей небольшого размера, поэтому они имеют простую неиерархическую структуру. Адреса могут быть закодированы в двоичной или в шестнадцатеричной системах счисления. Разрядность адреса может быть любой — это внутреннее дело конкретной сети или подсети. Присвоение аппаратных адресов происходит автоматически: либо они встраиваются в аппаратуру (модемы, адаптеры и т. д.), либо генерируются при каждом новом запуске оборудования;
— символьные адреса или имена предназначены для пользователей и поэтому должны нести смысловую нагрузку. В больших сетях такие адреса имеют иерархическую систему и состоят из отдельных доменов, идентифицируемых буквенными сокращенными наименованиями объектов, часто понятных пользователю (подобие доменных адресов в сети Интернет). Они могут иметь очень большую длину;
— числовые составные адреса фиксированного компактного формата. В качестве примера можно сослаться на IP-адреса в Интернете.
В современных сетях для адресации часто одновременно сочетаются все три варианта адресов. Пользователь указывает символьный адрес, который сразу же в сети заменяется на числовой (по таблицам адресов, хранимых на сервере имен сети). При поступлении передаваемых данных в сеть назначения числовой адрес заменяется на аппаратный. Возможная технология адресации сообщений заключается в следующем. Компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети широковещательное сообщение с просьбой опознать свое числовое имя. Опознавшему адрес компьютеру высылается аппаратный адрес, а затем и само сообщение.
Оптимальная маршрутизация обеспечивает:
□ максимальную пропускную способность сети;
□ минимальное время прохождения пакета от отправителя к получателю;
□ надежность доставки и безопасность передаваемой информации.
Маршрутизация может быть централизованной и децентрализованной. Централизованная маршрутизация допустима только в сетях с централизованным управлением: выбор маршрута осуществляется в центре управления сетью и коммутаторы в узлах лишь реализуют поступившее решение. При децентрализованной маршрутизации функции управления распределены между узлами коммутации, в которых, как правило, имеется связующий процессор.
Каждый сетевой интерфейс в Internet должен иметь свой уникальный IP-adpec {IP address), иногда также называемый Internet-адресом {Internet address). IP-адрес содержит 32 двоичных разряда (4 байта). Множество IP-адресов (так называемое адресное пространство Internet) структурировано: оно разбито на 5 различных классов (рис. 1.).
7 бит | 24 бита | |||||||||||||||||||||
А | 0 0 | netID | hostID | |||||||||||||||||||
14 бит | 16 бит | |||||||||||||||||||||
В | 0 0 | netID | hostID | |||||||||||||||||||
21 бит | 8 бит | |||||||||||||||||||||
С 1 | netID | hostID | ||||||||||||||||||||
28 бит | ||||||||||||||||||||||
D вв 1 | multicast group | Multicast group ID | ||||||||||||||||||||
27 бит | ||||||||||||||||||||||
E EEE 1 | multicast group | 01 Multicast group ID | (зарезервировано на будущее) | |||||||||||||||||||
netID — идентификатор сети
hostID — идентификатор хоста
multicast group ID — идентификатор группы (групповой адрес)
Рис. 1… Классы IP-адресов
Конкретные IP-адреса принято записывать десятичными значениями (0-255) четырех байтов, разделенных точками. Такой способ обозначения называется точечно-десятичной записью {dotted-decimal notation). Например, основной рабочей станцией автора при написании этой книги был хост с адресом 140.252.13.33 в сети класса В.
Распознать класс сети в заданном адресе легко — он определяется первым числом в точечно-десятичной записи. Диапазоны адресов для всех 5 классов приведены в таблице на рис. 2. (значения первого байта выделены жирным шрифтом). Отметим, что многосвязный хост будет иметь несколько IP-адресов — как минимум по одному на каждый свой интерфейс.
Класс | Диапазон адресов | |
А | 0.0.0.0 — | — 127.255.255.255 |
В | 128.0.0.0 — | — 191.255.255.255 |
С | 192.0.0.0 — | — 223.255.255.255 |
D | 224.0.0.0 — | — 239.255.255.255 |
Е | 240.0.0.0 — | — 247.255.255.255 |
Рис. 2. Диапазоны значений для различных классов IP-адресов
Так как всякий интерфейс в Internet должен иметь свой уникальный IP-адрес, то необходима централизованная служба, распределяющая адреса для сетей, присоединяемых к всемирной сети Internet. Такой службой является InterN 1С (Internet, Netzvork Information Center — сетевой информационный центр Internet). InterNIC ведает регистрацией сетей, предоставляя каждой уникальный идентификатор (поле IP-адресов данной сети, называемое netID). Распределение конкретных IP-адресов данной сети между ее хостами (то есть закрепление за ними определенных значений поля hostID) — задача, возлагаемая на системного администратора сети.
InterNIC был создан 1 апреля 1993 года. В нем существуют три отдела: служба регистрации (rs. internic. net), служба каталогов и баз данных (ds. internic. net) и служба информации (is.internic.net). Подробности об InterNIC можно узнать из источника, указанного в контрольном попросс 1.8.
Прежде вопросами регистрации IP-адресов и имен доменов для DNS в Internet занимался другой центр — NIC (nic.ddn.mil). В настоящее время NIC занимается только запросами, связанными с DDN (Defense Data Network — сеть оборонных данных).
По числу адресатов различают три типа IP-адресов: однозначный (unicast) — предназначенный для единственного хоста, широковещательный (broadcast) — для всех хостов в одной сети и групповой (multicast) — для нескольких хостов, образующих так называемую группу рассылки.