Одной из самых важных тем при рассмотрении TCP/IP является адресация IP . Адрес IP — числовой идентификатор , приписанный каждому компьютеру в сети IP и обозначающий местонахождение в сети устройства , которому он приписан . Адрес IP — это адрес программного , а не аппаратного обеспечения, закодированный в плате компьютера . IP-адрес узла идентифицирует точку доступа модуля IP к сетевому интерфейсу , а не всю машину.
Адрес IP состоит из 32 бит информации , которые разбиты на четыре раздела по одному байту каждый и называются октетами.
Существует три способа изображения адресов IP:
Все приведенные примеры обозначают один и тот же адрес IP . 32-битовый адрес IP является структурированным , или иерархическим , в отличие от прямого (неиерархического). Хотя можно применять любую схему адресации любого типа , в силу достаточно серьезных причин предпочтение отдано иерархической схеме.
Пример прямой схемы адресации — номер паспорта. В нем нет разрядов, обозначающих конкретные области или свойства индивида, которому он приписан. Если бы такой метод был бы применен при адресации IP , для каждого компьютера Internet потребовался бы абсолютно уникальный номер , каковым и является номер страхового полиса . Положительным свойством такой схемы является то , что в ней может быть описано большое количество адресов , а именно 4,2 млрд. (пространстао 32-битового адреса с двумя возможными значениями для каждой позиции — 0 или 1 — 232 , или 4,2 млрд.) . Ее недостаток и причина , по которой она не применяется , связаны с маршрутизацией . Если все адреса уникальны , то все маршрутизаторы Internet должны хранить адреса всех компьютеров сети , что делает эффективную маршрутизацию практически невозможной даже при дроблении адресов .
Решение проблемы — в использовании двухуровневой иерархической схемы адресации, структурированной по классу , рангу , степени и т.п.. Примером может служить междугородний телефонный номер . Первая его часть обозначает , возможно , очень широкий регион , за ней следует код более узкой , локальной , части телефонной сети , а конечный сегмент — номер абонента — обозначает конкретный аппарат связи. Аналогично при иерархической адресации IP все 32 бита не считаются уникальным идентификатором , как в прямой схеме ; первая часть адреса определяется как адрес сети , вторая — как адрес узла . В результате весь адрес приобретает двухуровневую иерархическую структуру .
Адрес сети уникальным образом идентифицирует каждую сеть . Он представляет собой часть адреса IP каждого из компьютеров , входящих в одну и ту же сеть . Например , в адресе IP 130 . 57 . 30 . 56 сетевым адресом является 130 . 57 .
Адрес узла присваивается каждому компьютеру сети и идентифицирует его уникальным образом. Эта часть адреса должна быть уникальной, поскольку обозначает отдельный компьютер как "индивид" , в отличие от сети , которая является группой . Его можно назвать также адресом хост-узла . В примере адреса IP 130 . 57 . 30 . 56 адрес узла — 30 . 56 .
Проектировщики Internet решили выделить классы сетей исходя из их размера .
Сети класса А предназначены главным образом для использования крупными организациями , так как они обеспечивают всего 7 бит для поля адреса сети.
Сети класса В выделяют 14 бит для поля адреса сети и 16 бит для поля адреса главной вычислительной машины . Этот класс адресов обеспечивает хороший копромисс между адресным пространством сети и главной вычислительной машиной .
Сети класса С выделяют 22 бита для поля адреса сети . Однако сети класса С обеспечивают только 8 бит для поля адреса главной вычислительной машины , поэтому число главных вычислительных машин , приходящихся на сеть , может стать ограничивающим фактором.
Адреса класса D резервируются для групповой адресации в соответствии с офицыальным документом RFC-1112 . В адресах класса D четыре бита наивысшего порядка устанавливаются на значения 1 , 1 , 1 и 0 .
Адреса класса Е также определены IP ,но зарезервированы для использования вбудущем . В адресах класса Е все четыре бита наивысшего порядка устанавливаются в 1 .
На рис.1.1 изображена структура адресов сетей классов А-Е
Класс А
| 0 | N сети | N узла | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Класс В
| 1 | 0 | N сети | N узла | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Класс С
| 1 | 1 | 0 | N сети | N узла | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Класс D
| 1 | 1 | 1 | 0 | адрес группы multicast | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Класс Е
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | зарезервирован | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Структура IР-адреса
С целью обеспечения эффективной маршрутизации разработчики Internet определили обязательный шаблон первого битового раздела для каждого класса сетей. Например, зная, что адрес сети класса А всегда начинается с 0, маршрутизатор может ускорить движение пакета по маршруту, прочитав только первый бит его адреса .
Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса:
В табл.1.2 приведено соответствие классов адресов значениям первого октета и указано количество возможных IP-адресов каждого класса .
| Класс | Диапазон значений первого октета | Возможное кол-во сетей | Возможное кол-во узлов |
|---|---|---|---|
| А | 1-126 | 126 | 16777214 |
| В | 128-191 | 16382 | 65534 |
| С | 192-223 | 2097150 | 254 |
| D | 224-239 | --- | --- |
| Е | 240-247 | --- | --- |
Некоторые IP-адреса являются выделенными и трактуются по-особому.
| IP-адрес | Значение |
|---|---|
| Все нули | Данный узел |
| Номер сети | Все нули | Данная IP-сеть |
| Все нули | Номер узла | Узел в данной(локальной)IP-сети |
| Все единицы | Все узлы в данной (локальной)IP-сети |
| Номер сети | Все единицы | Все узлы в указанной IP-сети |
| Номер сети | Все единицы | Все узлы в указанной IP-сети |
| 127 | Что-нибудь(часто 1) | "Петля" |
Как показано в табл.1.3, в выделенных IP-адресах все нули соответствуют либо данному узлу, либо данной IP-сети, а IP-адреса,состоящие из всех единиц, используются при широковещательных передачах. Для ссылок на всю IP-сеть в целом используется IP-адрес с нулевым номером узла.Особый смысл имеет IP-адрес, первый октет которого равен 127. Он используется 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.
Прежде чем вы начнете использовать сеть с TCP/IP, вы должны получить один или несколько официальных сетевых номеров. Выделением номеров (как и многими другими вопросами) занимается DDN Network Information Center(NIC). Выделение номеров производится бесплатно и занимает около недели . Вы можете получить сетевой номер вне зависимости от того , для чего предназначена ваша сеть. Даже если ваша сеть не имеет связи с об'единенной сетью Internet, получение уникального номера желательно, так как в этом случае есть гарантия, что в будущем при включении в Internet или при подключении к сети другой организации не возникнет конфликта адресов.
Одно из важнейших решений, которое необходимо принять при установке сети , заключается в выборе способа присвоения IP-адресов вашим машинам . Этот выбор должен учитывать перспективу роста сети. Иначе в дальнейшем вам придется менять адреса . Когда к сети подключено несколько сотен машин , изменение адресов становится почти невозможным.
Организации, имеющие небольшие сети с числом узлов до 126, должны запрашивать сетевые номера класса C. Организации с большим числом машин могут получить несколько номеров класса C или номер класса B.