Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация

Сети и системы телекоммуникаций

IP-адресация

ИМКН УрФУ

Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация

Глобальные и локальные адреса

Структура IP-адреса

Бесклассовая маршрутизация (Classless Inter-Domain Routing, CIDR) и классы IP-сетей

Специальные типы IP-адресов

Подсети

План

2


Локальные адреса:• Адреса в технологии канального уровня• Пример: MAC адрес в Ethernet, IMEI в 3G• Привязаны к конкретной технологии• Не могут быть использованы в гетерогенных сетях

Глобальные адреса:• Адреса сетевого уровня• Пример: IP-адреса• Не привязаны к технологии• Применяются при объединении сетей

Типы адресов

3


Глобальные адреса, используемые в стекепротоколов TCP/IP

Используются для уникальной идентификациикомпьютеров в составной сети

Широко используются в Интернет

Две версии протокола IP:• IPv4 (далее просто IP): адрес 4 байта (будем изучать)• IPv6: адрес 16 байт (будет отдельная лекция)

IP-адреса

4


Длина – 4 байта, 32 бита

Форма представления:• 4 десятичных числа 0-255, разделенных точками• Пример: 213.180.193.3

Типы IP-адресов:• Уникальный (unicast)• Групповой (multicast)• Широковещательный (broadcast)

IP-адреса

5


Сетевой уровень использует агрегацию адресов:• Масштабирование – работа не с отдельными адресами, ас сетями

Структура IP-адреса:• Номер сети – старшие биты• Номер компьютера в сети (хоста) – младшие биты

Пример структуры:• IP-адрес: 213.180.193.3• Номер сети: 213.180.193.0• Номер хоста: 3 (0.0.0.3)


6


Сетевой уровень использует агрегацию адресов:• Масштабирование – работа не с отдельными адресами, ас сетями

Структура IP-адреса:• Номер сети – старшие биты• Номер компьютера в сети (хоста) – младшие биты

Пример структуры:• IP-адрес: 213.180.193.3• Номер сети: 213.180.193.0• Номер хоста: 3 (0.0.0.3)

Как определить, где адрес сети, а где хоста?


7


Маска подсети показывает, где в IP-адресе номерсети, а где хоста

Структура маски:• Единицы в позициях, задающих номер сети• Нули в позициях, задающих номер хоста

Способ получения номера сети:• Побитовое И маски и IP-адреса

Маска подсети

8


Пример вычисления адреса сети

IP-адрес: 213.180.193.3

Расчет в двоичном представлении

Результат: 213.180.193.0


9

IP: 11010101.10110100.11000001.00000011AND

Mask: 11111111.11111111.11111111.00000000Net: 11010101.10110100.00000000.00000000


Десятичное представление:• IP-адрес: 213.180.193.3• Маска подсети: 255.255.255.0• Адрес сети: 213.180.193.0

В виде префикса:• 213.180.193.3 /24• Адрес сети: 213.180.193.0

Оба представления эквивалентны

Представление маски подсети

10


Может ли маска подсети быть такой:• 255.255.255.128• 11111111.11111111.11111111.10000000


11





12


Classless Inter-Domain Routing (CIDR,бесклассовая адресация):

• Современный подход• RFC 1517-1520, с 1993 г.• На основе маски подсети• Маски могут быть любой длины

На основе классов:• Устаревший подход• RFC 791, 1981 г., действовал до 1993 г.• Количество бит в номере сети и хоста определялось постаршим битам IP-адреса (классу)• Номера сети и хоста фиксированной длины• Маску указывать не обязательно

Методы определения сети в IP-адресе

13


Классы IP-адресов

14

0 8 16 24 32

0

1.0.0.0 – 126.0.0.0

Класс А

10

128.0.0.0 – 191.255.0.0

Класс B

110

192.0.0.0 – 223.255.255.0

Класс C

IP-адрес

Номер сети

Номер хоста



15

Класс Пер-вые биты

Номер сети, бит

Диапазон сетей

Максимальное число сетей

Максималь-ное число

хостов в сети

A 0 8 1.0.0.0 –126.0.0.0

126 16 777 214

B 10 16 128.0.0.0 –191.255.0.0

16 382 65 534

C 110 24 192.0.0.0 –223.255.255.0

2 097 150 254

D 1110 - 224.0.0.0 –239.255.255.255

Групповые адреса

E 11110 - 240.0.0.0-255.255.255.255

Зарезервировано

(Экспериментальные адреса)


Достоинства:• По IP-адресу можно точно узнать, где номер сети, а где– хоста

Недостатки:• Фиксированное количество хостов в сети (254 – 65 тыс.– 16 млн.)• Неэффективное распределение IP-адресов


16

Сеть192.1.1.0

Сеть192.1.2.0

Маршрутизатор Маршрутизатор

192.1.3.1 192.1.3.2

Вырожденная сеть192.1.3.0


Длина IPv4 адреса 32бита

• Максимум 4 294 967 296(232) IP-адресов

Используются не всевозможные адреса

Пути решения:• IPv6, длина адреса 16байт• Network AddressTranslation (NAT)

Исчерпание IP-адресов

17


В номере хоста нельзя использовать только битовые 0 или 1

Битовые 0 в номере хоста:• Адрес сети: 213.180.0.0

Битовые 1 в номере хоста:• Направленный широковещательный адрес:213.180.255.255

Договоренность (не обязательная):• Хост с номером 1 – маршрутизатор по умолчанию(шлюз): 213.180.0.1

Специальные IP-адреса

18


0.0.0.0 – текущий хост (сеть)

255.255.255.255 – все хосты в текущей сети (ограниченный широковещательный адрес)

127.0.0.0 – обратная петля (loopback)• Сеть для тестирования• Данные не передаются в сеть, а приходят обратно• 127.0.0.1 – localhost (текущий компьютер)

169.254.0.0 – Link-local адреса• Назначаются ОС хоста автоматически, если

недоступна другаяIP конфигурация• Могут использоваться в пределах локальной сети

Специальные IP-адреса

19


Два широковещательных адреса

20

192.168.0.0 /24

192.168.1.0 /24

192.168.0.255

255.255.255.255

192.168.0.0 /24

192.168.1.0 / 24

Направленное широковещание

Ограниченное широковещание


IP-адреса должны быть уникальны во всем мире

ICANN (Internet Corporation for Assigned Names andNumbers) – специальная организация, ответственная за распределение IP-адресов

Региональные регистраторы (RIR – Regional Internet Register) ICANN:

• ARIN – Северная Америка• RIPE NCC – Европа, Ближний Восток, Центральная Азия(включая Россию)• APNIC – Азия и Тихоокеанский регион• LACNIC – Латинская Америка и Карибский регион• AfriNIC – Африка

Организации получают блоки IP-адресов у региональных регистраторов и могут использовать их по своему усмотрению

Распределение IP-адресов

21


Зарезервированные диапазоны адресов:• 10.0.0.0 – 10.255.255.255 / 8• 172.16.0.0 – 172.31.255.255 / 12• 192.168.0.0 – 192.168.255.255 / 16

Не маршрутизируются в Интернет

Могут использоваться внутри организации без обращения в ICANN

Подключение к Интернет с использованием технологии NAT (Network Address Translation)

Приватные адреса

22


Организация, получив блок адресов в ICANN, может разбить его на части:

• Интернет провайдер – выделение сетей для клиентов• Предприятие – сети отделов

Разбиение осуществляется с использованием масок подсетей

Механизм Variable Length Subnet Masks (VLSM) –маски подсетей переменной длины

Подсети

23


Подсети

24

Университет

128.1.0.0 / 16

В Интернет

Кампус Кампус

128.1.0.0 / 17 128.1.128.0 / 17

Факультет Факультет Факультет Факультет

128.1.128.0 / 18 128.1.192.0 / 18128.1.0.0 / 18 128.1.64.0 / 18


VLSM

25

212.193.68.224 /27(.225 - .254)

212.193.68.192 /27(.193 - .222)

212.193.68.160 /27(.161 - .190)

212.193.68.128 /27(.129 - .158)

212.193.68.96 /27(.97 - .126)

212.193.68.64 /27(.65 - .94)

212.193.68.32 /27(.33 - .62)

212.193.68.0 /27(.1 - .30)

212.193.68.128 /26(.129 - .190)

212.193.68.128 /25(.129 - .254)

212.193.68.0 /25(.1 - .126)

212.193.68.192 /26(.193 - .254)

212.193.68.0 /26(.1 - .62)

212.193.68.64 /26(.65 - .126)

212.193.68.0 /24(.1 - .254)


Глобальные и локальные адреса


Бесклассовая маршрутизация (Classless Inter-Domain Routing, CIDR) и классы IP-сетей

Специальные типы IP-адресов

Подсети

Итоги

26


Вопросы?

27

Education

Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация