Слайд 1информатика
Беленький Павел Павлович кандидат педагогических наук, доцент кафедры ОНП
Направление подготовки
бакалавра 11.03.02 ИТСС
IP-адресация
Слайд 2информатика
IP-адреса используются в компьютерных сетях для того, чтобы отличить один
хост (компьютер или любое другое сетевое устройство) от другого и
доставить данные именно тому, кому они предназначены.
Слайд 3информатика
Интернет состоит из огромного количества небольших по размеру подсетей, подключенных
к другим сетям посредством маршрутизаторов – устройств, объединяющих несколько сетей
и перенаправляющих данные из одной сети в другую.
IP-адрес хоста содержит в себе информацию о том, в какой сети хост находится (адрес подсети), и какой номер он имеет внутри сети (номер хоста).
На основе этой информации маршрутизаторы передают информацию от одного хоста к другому транзитом через другие сети.
Этот процесс называется маршрутизацией IP-пакетов.
Слайд 4информатика
Существует два стандарта IP-адресации – IPv4 и IPv6.
В стандарте IPv4 IP-адрес записывается в виде
чисел от 0 до 255, разделенных точками.
Эти цифры принято
называть октетами, т.к. каждое из них представлено 8 битами или 1 байтом, всего в IP-адресе 4 октета.
Слайд 5информатика
Форма записи адреса в виде 4-х разделенных точкой чисел принята
для удобства восприятия человеком.
В действительности устройства воспринимают IP-адрес, как непрерывный
набор из 32 нулей и единиц (если мы запишем все 4 числа в двоичном виде, то получим как раз 32 разряда).
Слайд 6информатика
Как узнать свой локальный IP адрес через командную строку
Используйте сочетание
клавиш Win+R, в открывшемся окне введите cmd и нажмите OK.
В
окне открывшейся командной строки введите команду ipconfig и нажмите Enter.
Среди полученной информации найдите строку IPv4-адрес — это и есть ваш локальный IP!
Слайд 7информатика
Возьмем
IP-адрес 82.204.216.116
В двоичном виде будет выглядеть
Слайд 8информатика
В двоичном виде будет выглядеть
01010010 11001100 11011000 01110100
Полученная последовательность
содержит в себе
- адрес сети (сетевая часть);
- номера
хоста, который ему присвоен в данной сети.
Слайд 9информатика
Сетевая часть IP-адреса однозначно описывает, к какой из подсетей относится нужный
нам хост,
номер хоста однозначно определяет устройство внутри сети.
Для
того, чтобы разделить IP-адрес на данные составляющие, применяется параметр, называемый «маска подсети» (net mask).
Слайд 10информатика
Маска определяет, сколько разрядов IP-адреса из имеющихся 32 занимает адрес сети,
а сколько – номер хоста.
Записывается она как
НЕПРЕРЫВНАЯ последовательность единиц, за
которой следует
НЕПРЕРЫВНАЯ последовательность нулей.
Сколько единиц – столько разрядов отдано под адрес сети,
сколько нулей – столько разрядов занимает номер хоста.
Слайд 11информатика
Перемножая оба 32 разрядных числа с помощью логической операции «И»
(накладывая маску на адрес), мы получим адрес сети, а вычтя
из IP-адреса адрес сети, получим номер хоста.
Нумерация хостов начинается с единицы, поэтому если после наложения маски на IP-адрес получается ноль, значит адрес, с которым мы работаем – адрес целой подсети, а адрес первого хоста в данной сети будет больше на единицу.
Слайд 12информатика
Наибольший из возможных номеров хоста внутри сети называется широковещательным (broadcast).
Он не может быть присвоен какому-либо хосту, и данные, отправленные
на этот адрес, получают сразу все хосты в пределах подсети.
Слайд 13информатика
Возьмем наш адрес 82.204.216.116 и маску сети 255.255.255.240.
Найдем с
помощью этих значений адрес сети и номер хоста.
Слайд 14информатика
Маска подсети» (net mask)
255.255.255.240
Слайд 15информатика
11111111 11111111 11111111 11110000
Маска всегда начинается с единицы,и
последовательность
единиц ВСЕГДА непрерывна!
Слайд 16информатика
Маска не может иметь вид типа 255.255.240.255
11111111 11111111 11110000
11111111
в середине такой маски есть разрыв,
которого быть не должно!
Слайд 17информатика
Определим адрес сети, , к которой принадлежит сервер. Для этого
произведем логическое умножение (функция «логическое И» или &) двух получившихся
двоичных чисел.
При логическом умножении 1 х 0 = 0, 0 х 0 = 0, 1 х 1 = 1. В итоге:
01010010 11001100 11011000 01110100
&
11111111 11111111 11111111 11110000
------------------------------------------------
Слайд 18информатика
Определим адрес сети
01010010 11001100 11011000 01110100
&
11111111 11111111 11111111 11110000
------------------------------------------------
01010010
11001100 11011000 01110000
Слайд 19информатика
82.204.216.112
Определили адрес сети
Слайд 20информатика
Чтобы получить номер хоста,
вычтем получившийся адрес сети
из исходного
IP-адреса хоста:
01010010 11001100 11011000 01110100
-
01010010 11001100 11011000 01110000
-----------------------------------------------
Слайд 21информатика
Чтобы получить номер хоста,
вычтем получившийся адрес сети
из исходного
IP-адреса хоста:
01010010 11001100 11011000 01110100
-
01010010 11001100 11011000 01110000
-----------------------------------------------
00000000 00000000 00000000
00000100
Слайд 22информатика
Обратите внимание, что при маске 255.255.255.240 под номер хоста отведено
всего 4 разряда.
Это значит, что максимальное количество номеров хостов,
которое мы можем получить в нашей сети– 16 шт.
Слайд 23информатика
Число 16 – это 2 в четвертой степени. В четвертой -
потому что у нас под номер хоста отдано 4 разряда.
Если
бы маска подсети была короче, и под хост оставалось бы 5 разрядов, то число номеров хостов было бы 2 в пятой степени (32 шт.)
Слайд 24информатика
Теперь самое время вспомнить про то, что номер хоста не может
быть нулевым,
а наибольший номер хоста зарезервирован под broadcast-адрес.
Таким образом,
число хостов в сети сокращается на 2 шт и составляет 14 шт:
Слайд 25информатика
Число хостов в сети составляет 14 шт
0001 (82.204.216.113)
0010
(82.204.216.114)
0011 (82.204.216.115)
0100 (82.204.216.116)
0101 (82.204.216.117)
0110 (82.204.216.118)
0111 (82.204.216.119)
1000 (82.204.216.120)
1001
(82.204.216.121)
1010 (82.204.216.122)
1011 (82.204.216.123)
1100 (82.204.216.124)
1101 (82.204.216.125)
1110 (82.204.216.126)
Слайд 26информатика
IP-адрес 82.204.216.127 (сочетание 1111) зарезервирован под broadcast.
Теперь представим, что нам по
каким-то причинам нужно поделить имеющуюся в нашем распоряжении сеть 82.204.216.112/28
на две части.
Запись «/28» означает, что маска подсети состоит из 28 единиц (и соответственно, 4 нулей – маска-то 32-битная).
Если мы запишем такую маску в привычном виде, то увидим, что она выглядит как 255.255.255.240.
Запись числа единиц в маске через символ «/» часто встречается в документации.
Слайд 27информатика
Нужно эту сеть поделить на 2 части.
Например, кому-то из
клиентов нужно выделить несколько IP-адресов, но застраховаться при этом от кривизны
рук их системного администратора.
Как уже было замечено выше, в нашем распоряжении есть сеть из 14 адресов от 82.204.216.113 до 82.204.216.126 –
разделим ее пополам и отдадим часть адресов нашему клиенту.
Слайд 28информатика
Для создания новой подсети модифицируем известную нам маску, добавив дополнительную
единицу, в результате маска обретет вид
255.255.255.248 (итого в маске
станет 29 единиц: 1111111111111111111111111111000).
Под описание номера хоста мы теперь сможем использовать только 3 разряда,
у нас появится дополнительный бит, который будет описывать новую выделяемую нами подсеть.
Слайд 29информатика
Возьмем нашу подопытную сеть 82.204.216.112 / 28 и наложим на
нее новую маску из 29 единиц:
01010010110011001101100001110000(82.204.216.112)
&
11111111111111111111111111111000(255.255.255.248)
------------------------------------------------
Теперь четвертый справа разряд в
адресе сети войдет в сетевую часть адреса и сможет участвовать в обозначении новой сети.
Мы изменили его с 0 на 1, у нас «родилась» новая сеть 01010010110011001101100001111000.
В привычном виде ее можно записать как 82.204.216.120/29
Слайд 30информатика
Таким образом, сеть 82.204.216.112/28
разделится на две сети:
82.204.216.112 / 29 и
82.204.216.120 / 29,
в каждой из которых может быть уже только по 6 хостов (два
в третьей степени – это 8, и 2 адреса мы присваивать хостам не можем)
Слайд 31информатика
001 (82.204.216.113 в сети 82.204.216.112/29 и 82.204.216.121 в сети 82.204.216.120
/ 29)
010 (82.204.216.114 в первой и 82.204.216.122 во второй сети)
011
(82.204.216.115 и 82.204.216.123 соответственно)
100 (82.204.216.116 и 82.204.216.124)
101 (82.204.216.117 и 82.204.216.125)
110 (82.204.216.118 и 82.204.216.126)
Слайд 32информатика
Адреса 82.204.216.119 и 82.204.216.117
Будут
широковещетельными адресами в сетях
82.204.216.112/29 и
82.204.216.120/29 соответственно.
Слайд 33информатика
ВНИМАНИЕ: поскольку имевшаяся в нашем распоряжении сеть 82.204.216.112/28 теперь поделена на
2 части, мы теперь можем использовать для своих нужд не 14
адресов, как раньше, а только 6
(от 82.204.216.113 до 82.204.216.118)!
Остальные адреса будут задействованы под новую сеть 82.204.216.120/29, отданную клиенту.
При этом маска подсети для адресов в новой сети будет не 255.255.255.240, а 255.255.255.248.
Слайд 34информатика
Чтобы клиент, с которым вы делитесь своими адресами, мог воспользоваться
выделенной ему подсетью 82.204.216.120/29, в сети 82.204.216.112/28, нам потребуется установить
маршрутизатор, один из интерфейсов которого должен будет иметь адрес из сети 82.204.216.112/29, а другой – из сети 82.204.216.120/29.
Этот маршрутизатор будет «шлюзом по умолчанию» (default gateway) для сети 82.204.216.120/29 в сеть 82.204.216.112/29.
Слайд 35информатика
Параметр «шлюз по умолчанию» или основной шлюз в настройках сетевой
платы (сетевого интерфейса) – адрес хоста, который соединяет нашу сеть
с остальным миром. Как он используется?
Представьте себе, что вы отправляете данные на компьютер, который находится за пределами вашей подсети.
Поскольку получатель находится за пределами известной сети, ваш хост «не знает», куда девать эти данные. Чтобы данные не пропали, отправитель передает их хосту, который указан в качестве основного шлюза, а тот в свою очередь отправляет в известную ему сеть или на хост, который является для него шлюзом по умолчанию - и так до тех пор, пока данные не дойдут до получателя.
Слайд 36информатика
Данные из сети 82.204.216.120/29 будут попадать через маршрутизатор в сеть
82.204.216.112/28, а оттуда – далее, пока не доберутся до получателя.
Ответы пойдут тем же путем, пока не доберутся до сети 82.204.216.112/28, откуда будут переправлены через маршрутизатор в сеть 82.204.216.120/29, принадлежащую клиенту.
Слайд 37информатика
Клиент может самостоятельно поделить выданную ему сеть при помощи новой
маски (например 255.255.255.252 – 30 единиц и 2 нуля в
маске) еще на две части и отдать получившуюся подсеть какому-то из своих партнеров, но в каждой из таких двух подсетей будет всего 2 адреса.