Павликевич М.Й Телекомунікаційні мережі ч2. Мережі ІР

Подождите немного. Документ загружается.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

1.1.2. Транспортний рівень

Транспортний рівень забезпечує наскрізне пересилання даних. Він відповідає за надійний

обмін інформацією. В дійсності протоколи Транспортного рівня фізично не переміщають даних, вони

тільки здійснюють їх упакування і розпакування. Програми і апаратура для переміщення даних

викликаються цими протоколами для виконання властивих їм завдань.

Головним транспортним протоколом є TCP (Transmission Control Protocol – протокол

управління пересиланням). TCP - це складний повнодуплексний протокол, який здійснює послуги зі

встановленням сполучення. Він розділяє файл, що підлягає пересиланню, на частини, які називають

“сегментами”. Сегмент TCP складається із заголовка і даних, пов’язаних із ним. Порти джерела і

призначення використовуються для визначення номерів сесій клієнта і сервера.

Для кожного сегменту його місце у послідовності визначається висиланням спеціального

пакету TCP і підтвердженням через отримання відповідного TCP-пакету. При висиланні пакетів TCP

управління потоком сегментів керується призначенням “вікна”, яке має стільки бітів, скільки

передавач може вислати водночас. Крім того, TCP може позначати дані як “термінові” або як

“зовнішньо-термінові/слід_вислати”, і погоджувати максимальний розмір сегменту. Сегменти

висилаються послідовно, перевіряються за допомогою циклічної контрольної суми (CRC); при

виявленні помилок вимагається повторне пересилання. Порядковий номер сегменту TCP у

послідовності, номер підтвердження, CRC, прапорці портів призначення і джерела, а також опції

поміщені перед даними у заголовку сегменту.

Іншим протоколом Транспортного рівня є UDP (User Datagramm Protocol – протокол

данограм користувача), який забезпечує послуги без встановлення сполучення. UDP – це дуже

простий протокол, який пов’язує заголовок із даними, що складаються із номерів портів призначення

і джерела та CRC, і пересилає дані одним пакетом (данограмою) без контролю послідовності або

помилок. Це означає, що застосування, які вживають UDP як транспортний протокол, повинні

забезпечувати власне наскрізне управління потоком. Звичайно UDP вживають для застосувань, які

потребують швидкого механізму транспорту.

1.1.3. Мережний рівень

Рівень об’єднання мереж, який також називають Рівнем internet або Мережним рівнем,

забезпечує образ віртуальної мережі для об’єднання мереж (internet), є найвищим рівнем для типової

мережної архітектури, розташованої під цим рівнем, і відділяє фізичну мережу від рівнів понад нею.

Найважливішим протоколом цього рівня є IP (Internet Protocol). Це протокол без встановлення

сполучення, який не передбачає надійності нижніх рівнів. IP не забезпечує надійності, управління

потоком або виправлення помилок. Ці функції повинні бути передбачені на вищих рівнях, зокрема,

на Транспортному рівні при використанні TCP, або на Рівні застосувань, якщо вживається UDP.

Одиницею повідомлення в IP-мережі є данограма. Це основний інформаційний блок, який

пересилається через мережу TCP/IP. У стеку протоколів IP забезпечує функції роутінгу для розподілу

цих данограм до коректних приймачів (адресатів).

Іншими поширеними протоколами Рівня об’єднання мереж є ICMP, IGMP та ARP/RARP.

1.1.4. Канальний рівень

Рівень мережного інтерфейсу, який також називають Канальним рівнем, є здійснює

інтерфейс до наявного мережного обладнання (Фізичного рівня). Цей рівень також не гарантує

надійного доручення даних; він може бути орієнтованим на пакети або потоки. TCP/IP не визначає

жодного конкретного протоколу для цього рівня. Він може використовувати будь-який наявний

мережний інтерфейс, реалізуючи цим гнучкість мережі і сумісність з наявною інфраструктурою.

Прикладами протоколів мережного інтерфейсу, які підтримуються, є IEEE 802.3, Ethernet, X.25 (який

є надійним сам по собі), Frame Relay, ATM. Канальний і Фізичний рівні фактично здійснюють

транспорт даних.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

1.1.5. Огляд взаємодії рівнів TCP/IP при пересиланні повідомлень

Мережне програмне забезпечення обслуговує спільні задачі для застосувань, зокрема, доступ

до бажаних файлів із забезпеченням захисту інформації, шифруванням і поданням інформації. Ці

функції мережа здійснює на рівні програмного забезпечення, який у системі протоколів TCP/IP

називають Рівнем застосувань або Рівнем станція-станція.

Найбільш відомими застосуваннями TCP/IP є:

 TELNET – віддалене управління портом віддаленого комп’ютера із локальної клавіатури;

 FTP - File Transfer Protocol – протокол пересилання файлів;

 TFTP - Trivial File Transfer Protocol – простий спосіб пересилання файлів без захисту та

контролю помилок;

 SMTP - Simple Mail Transfer Protocol (e-mail) – протокол електронної пошти;

 SNMP - Simple Network Management Protocol – протокол управління мережею;

 PING - Packet Internet Groper (тест досяжності мережі).

Переважна більшість застосувань –це застосування типу “клієнт-сервер”. Файли

пересилаються до/від сервера від/до клієнта,електронна пошта висилається від клієнта до поштового

сервера, читається із цього сервера клієнтом-приймачем; віддалене управління портом станції

фактично є управлінням портом telnet-сервера з боку telnet-клієнта. Для таких застосувань кожен

клієнт виконує “клієнтську програму”, тоді як сервер –“серверну програму”. Програми застосувань

клієнта і сервера взаємодіють спочатку для відкриття сесії (повідомлення про реєстрацію, адреса або

назва ресурсу, доступ до якого потрібний), потім для створення передавального і приймального

буферів для сесії у клієнта і сервера, а також для встановлення правильних параметрів подання

інформації (кодування, шифрування, компресії, формату друку тощо).

Частина мережного програмного забезпечення, яку називають Транспортним рівнем, ділить

повідомлення користувача на придатні для керування частини – пакети. Ці частини запаковують і

нумерують, використовуючи для цього так званий транспортний заголовок, так що в місці

призначення їх можна знову об’єднати в ціле повідомлення (подібно до нумерації: частина 1 з 10, 2 з

10 і т.д.). У заголовку також вказано, кому належить пакет, як слід його пересилати, тощо.

Щоб було відомо, куди слід переслати пакет, використовують адреси, побудовані ієрархічно,

подібно до звичайних поштових адрес. Для цього у вузлі (станції) – джерелі пакету Транспортний

рівень, який здійснює пакетування, звертається до нижчого – Мережного рівня, який може

сформувати мережні адреси джерела і призначення у дворівневій формі <мережа|вузол>, де мережа

належить до вищого, а вузол – до нижчого суміжних рівнів ієрархії адрес. У поштовій аналогії таким

суміжним ієрархічним рівням адресації відповідали б, наприклад, пари <№ будинку|№ квартири>,

<вулиця|№_будинку>, <місто|вулиця> і т.п.

Далі станція передає пакети до “поштової скриньки свого поштового відділення”, тобто до

роутера (маршрутизатора) за замовчуванням або до іншого визначеного роутера, адреса якого мусить

бути відома станції. Роутер аналізує ієрархічно старшу (мережну) частину адреси призначення, і,

якщо вона не відповідає одній з мереж, безпосередньо під’єднаних до цього роутера, то він пересилає

пакет далі найбільш придатним маршрутом до іншого суміжного роутера. У “поштовій” аналогії це

відповідає сортуванню листів у поштовому відділенні з аналізом адрес призначення на рівні вулиць.

Якщо вулиця належить до цього поштового відділення, то лист доручатиме служба (поштар) саме

цього відділення, якщо ні, то коли це адреса іншого поштового відділення того самого населеного

пункту, лист буде переслано до нього (“визначений роутер”). Інакше лист разом з подібними іншими

пересилається до поштового підрозділу, вищого за ієрархією (районного чи міського – “роутер за

замовчуванням”), де адреси призначення аналізуватимуться, сортуватимуться і пакуватимуться за

вищими рівнями ієрархії адресації, наприклад за адресами міст призначення.

Кожен роутер діє аналогічно – приймає просте рішення, коли пакет прибуває з іншої мережі:

визначає, чи старша частина адреси призначення цього пакету відповідає одній з адрес мереж, які

обслуговує цей роутер Якщо ні, то пакет пересилається до іншого роутера, який, можливо, знатиме,

як доручити пакет до мережі призначення. Так триватиме доти, доки останній роутер не розпізнає

старшу частину адреси як адресу мережі, безпосередньо під’єднаної до одного з портів цього роутера.

Тоді пакет пересилається через відповідний порт роутера до цієї мережі і далі за ієрархією вниз (до

відповідних підмереж цієї мережі) аж до станції призначення у цій мережі.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

У стеку TCP/IP існують два види протоколів упакування: протокол TCP (Transmission Control

Protocol) та UDP (User Datagram Protocol). TCP та UDP є так званими протоколами Транспортного

рівня в еталонній моделі OSI.

TCP є складним повнодуплексним протоколом, який ділить файл, що підлягає пересиланню,

на частини, які називають “сегментами” і довжина яких може лежати в межах 21..64000 байтів. Для

кожного сегменту місце у послідовності визначається висиланням пакету TCP і підтвердженням

через отримання відповідного пакету TCP. ПРи висиланні пакетів TCP управління потоком сегментів

керується призначенням “вікна”, яке має стільки бітів, скільки передавач може вислати водночас.

Крім того, TCP може позначати дані як “термінові” або як “зовнішні_термінові/слід_вислати”, і

погоджувати максимальний розмір сегменту. Сегменти висилаються послідовно, перевіряються за

допомогою циклічної контрольної суми (CRC); при виявленні помилок вимагається повторне

пересилання. UDP – це дуже простий протокол, який пов’язує заголовок із даними, які складаються із

номерів портів призначення і джерела та CRC, і водночас пересилає дані одним пакетом

(данограмою) без контролюпослідовності або помилок.

Сегмент TCP складається із заголовка і даних, пов’язаних із ним. Терміни “заголовок” чи

“сегмент” означають послідовності бітів, організовані у формі сукупності секцій (полів). Наприклад,

заголовок TCP містить поля, які називаються “номер підтвердження”, “номер послідовності” і т.д.

Біти виділяються із кожного поля у передавачі і висилаються один за одним через мережу, доки не

досягнуть приймач. Тут вони записуються у відповідне поле (біти підтвердження – у полі

“підтвердження”, біти послідовності – у полі “номер послідовності” і т.д.). Далі відповідне програмне

забезпечення сесії чи застосування переглядає кожне поле та інтерпретує біти, виконуючи дію за

результатом інтерпретації. Порядковий номер пакету TCP у послідовності, номер підтвердження,

CRC, прапорці портів призначення і джерела, а також опції поміщені перед даними заголовку.

Протокольні порти джерела і призначення – це спеціальні числові значення, які використовуються

для визначення номерів сесій клієнта і сервера.

Поділ повідомлень користувача на пакети здійснюється для вирішення проблем контролю за

помилками, оскільки при виявленні помилки краще повторно переслати тільки один пакет замість

цілого повідомлення. Управління потоком забезпечує правильне використання місця, наявного у

приймальному буфері. Якщо буфер заповнений, то пересилання наступного пакету припиняється

навіть посередині повідомлення. Спільне використання (мультиплексування) сполучення полягає у

тому, що пакети від користувача А поширюються через те саме сполучення, що й пакети від

користувачів Б, В і т.д., не змушуючи повідомлення від одного користувача очікувати, доки буде

переслане ціле повідомлення від іншого користувача. Ці пакети, які називають сегментами у

протоколі TCP, готуються до пересилання TCP і після досягнення призначення об’єднуються

(реасемблюються) приймальною програмою TCP в початкове повідомлення. Тоді TCP доручає

повідомлення про правильне виконання сесії чи застосування (ftp, telnet тощо). Доручення

здійснюється до протокольного порта. В дійсності TCP фізично не переміщає даних, він тільки

здійснює упакування і розпакування даних. Програми і апаратура для переміщення даних

викликаються TCP для виконання своїх завдань послідовно на Мережному, Канальному і Фізичному

рівнях.

Програми Мережного рівня відповідальні за запакування даних у “конверт”, написання адрес

призначення і джерела, а також спеціальних опцій доручення на конверті, і тоді передоручають

Канальному рівню і Фізичному рівню пересилання конвертів. Ці нижні рівні здійснюють фактичний

транспорт даних. У стеку протоколів TCP/IP Мережний рівень представлений протоколом IP (Internet

Protocol). “Конвертом”, у який IP вставляє сегмент TCP, називають IP-данограмою.

Заголовок IP містить:

 IP- адреси призначення і джерела;

 тип послуги, який вказує, хто повинен доручити цю данограму (через який тип середовища –

оптичний кабель, сателітарний канал і т.п. і як швидко);

 CRC для заголовка, (IP є ненадійним протоколом, він не перевіряє даних, а тільки заголовок, і

тільки тому, що якщо адреса пошкоджена, то данограма може потрапити до небажаного

адресата);

 інформацію щодо фрагментації данограми – велика данограма (максимальна довжина 64 кбіт) не

може бути переслана через певні частини мережі, які можуть обслужити тільки коротші

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

фрагменти данограми; тому данограма сегментується передавачем і реасемблюється приймачем

(див. рис. 5).

 Різні опції щодо даної данограми, включно з тим, як вона маршрутується, як її ідентифікувати

(позначка секретності), як відслідкувати шлях, через який вона пересилається, як встановити

відмітку часу для вимірювання затримки тощо.

 Нарешті, деяку іншу інформацію, як довжину данограми, довжину заголовка, версію програмного

забезпечення, унікальний ідентифікатор і “номер” протоколу, який вказує, чи всередині

данограми є сегмент TCP, пакет UDP, чи інший тип данограми.

Спосіб, у який все це працює, полягає у наступному. В джерельному вузлі протоколи TCP або

UDP сегментують повідомлення і передають сегменти до протоколу IP. Цей протокол поміщає

сегменти у данограми, дописуючи IP-заголовок, а тоді висилає данограму до роутера «за

замовчуванням» (роутер у TCP/IP називають шлюзом). Кожен роутер перевіряє IP-заголовок кожної

данограми і порівнює IP-адресу призначення з адресами, які мають мережі, контрольовані цим

роутером. Якщо адреса узгоджується, то цей роутер пересилає пакет через відповідний порт у мережу

до станції призначення. Якщо ж ні, то роутер перевіряє свою таблицю роутінгу, щоб знайти роутер

для наступного стрибка, і висилає данограму до нього. Останній роутер (який ідентифікує мережу,

вказану в адресі призначення, як під’єднану безпосередньо до його порта) доручає данограму до

станції призначення. При цьому, оскільки між IP-адресою і MAC-адресою немає жодного

формального зв’язку, то для встановлення відповідності роутер використовує спеціальну таблицю

(таблицю протоколу розв’язання адрес – ARP), яка містить записи, що вказують відповідність між IP-

адресами і MAC-адресами станцій в мережі, під'єднаній до данного порта роутера. При відсутності

потрібного запису в таблиці роутер висилає ARP-запит про MAC-адресу, відповідну до IP-адреси

станції призначення. Після отримання ARP-відповіді (і внесення її до таблиці) роутер формує рамку

відповідно до стандарту потрібної мережі, запаковує данограму в рамку і висилає через відповідний

порт до станції призначення. Приклад цього процесу показаний на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Пересилання данограми.

Послідовність пересилання данограми:

1. станція з адресою 1|2 під‘єднує мережний заголовок до даних, при цьому адреса призначення

DA = 3|4, мережна адреса джерела SA = 1|2, запаковує пакет у рамку Канального рівня своєї

мережі 1 і висилає пакет через свою мережу до порта 1|5 роутера_1 за замовчуванням.

2. Роутер R1 приймає рамку, розпаковує її, читає мережну частину адреси призначення пакету (3),

шукає в своїй таблиці роутінгу найкращий шлях, запаковує пакет в рамку WAN і висилає його

до WAN.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

3. Пакет пересилається від роутера_1 до роутера_n найкращим шляхом, визначеним з таблиць

роутінгу на підставі адреси призначення.

4. Роутер_n розпізнає мережну частину адреси призначення пакету (3) як адресу мережі,

безпосередньо під’єднаної до нього через порт 3|5, запаковує данограму в рамку Канального

рівня мережі 3 і висилає її до станції з адресою призначення 3|4.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

2. IP-АДРЕСАЦІЯ

2.1. Структура IP-адреси.

Специфікації першого стандарту IP (IP version 4 або IPv4), прийнятого у 1981 році в

документі RFC , вимагають, щоб кожна система, під’єднана до IP-мережі, мала призначену

унікальну 32-бітову IP-адресу. Таким чином в IP-мережі з протоколом IPv4 адресний простір містить

= 4 294 967 296 адрес.

IP-адреса має дворівневу структуру (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Загальна структура IP-адреси.

Перша частина IP-адреси ідентифікує мережу, до якої під’єднана станція, а друга - конкретну станцію

у даній мережі. Першу частину адреси називають номером мережі, ідентифікатором мережі

(NetID) або, частіше, мережним префіксом; другу частину – мережним суфіксом, номером станції

або ідентифікатором станції (HostID). Останній термін, хоч загальноприйнятий, неточно

відображає суть цієї частини адреси. Наприклад, станція, яка має два або більше фізичних під’єднань

до мереж (multi-home host), потребує двох або більше IP-адрес, при чому кожна адреса відповідає

одному з під’єднань станції до відповідної мережі. Роутер, який з’єднує n мереж, має n різних IP-

адрес, по одній для кожного мережного під’єднання (інтерфейсу). Тому точніше було б мережний

суфікс називати номером інтерфейсу станції.

Дворівнева структура IP-адреси відображає ієрархічний принцип побудови адресного

простору в IP-мережах. Всі станції в даній мережі мають той самий мережний префікс, але різні

(унікальні) номери станцій. Будь-які дві станції в різних мережах мусять мати різні мережні

префікси, але можуть мати однакові номери станцій. Це означає, що кожна станція (точніше, кожен

мережний інтерфейс станції) однозначно ідентифікується за номером мережі, до якого вона

належить, і номером станції (інтерфейсу станції) у цій мережі. Ієрархічна побудова адресного

простору в IP-мережах дозволяє побудувати маршрутизацію (роутінг) пакетів таким чином, що

пакети спочатку скеровуються до потрібної мережі на підставі мережного префіксу адреси

призначення, а в межах цієї мережі – до потрібної станції з використанням номера станції

(інтерфейсу).

Спосіб поділу 32 бітів адреси на номер мережі та номер станції, тобто спосіб визначення

пункту поділу 32 бітів на частину, яка описує мережний префікс, і частину, яка відповідає номеру

станції, визначає два підходи до побудови і використання адресного простору: історично перший –

повнокласову адресацію і новітній – безкласову адресацію в IP-мережах. На даний час в IP-мережах

застосовуються обидва підходи. Це обумовлено тим, що повнокласова адресація, як історично перша,

все ще широко використовується у програмних модулях роутерів вищих рівнів ієрархії IP-мереж, а

великий розмір сучасних IP-мереж (Internet) не дозволяє достатньо швидко і без ускладнень

здійснити повсюдний перехід до більш прогресивної безкласової адресації. Більш детальна

інформація про переваги та недоліки повнокласової і безкласової адресації в IP-мережах наведена

нижче.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

2.2. Повнокласова та безкласова IP-адресація

2.2.1. Структура IP-адрес при повнокласовій адресації.

Для супроводу мереж різного розміру при повнокласовій адресації IP-адреси, представлені 32-

бітовим кодом, ділять на наперед задані класи класи: A, B, C, D, E. Практичне використання на даний

час мають перші 3 класи: A, B і C. Кожен клас – A, B або C визначає границю між мережним

префіксом і номером станції всередині 32-бітової IP-адреси. При повнокласовій IP-адресації кожна

адреса містить ключ самоідентифікації – перші зліва біти IP-адреси, які визначають пункт поділу між

мережним префіксом і номером станції. Це спрощує систему роутінгу в Internet, оскільки первинні

протоколи роутінгу можуть не підтримувати “ключ дешифрування” або “мережну маску” для

визначення довжини мережного префіксу. Для ключа самоідентифікації адрес класу A

використовують 1 біт (0

), для адрес класу B – 2 біти (10

), для адрес класу C – 3 біти (110

), для адрес

класів D та F – 4 (1110

) і 5 бітів (11110

) відповідно. Формати основний класів адрес зображені на

рис. 2.2, біти ключа самоідентифікації виділені зліва, там же вказані їх значення. Зауважимо, що ці

біти входять до мережного префіксу, тому діапазон його можливих значень визначається з

урахуванням фіксованих значень цих бітів.

Рис. 2.2. Структура IP-адрес.

IP-адреса може бути використана для посилання як на мережу, так і на окрему станцію. За

угодою, адреса станції (HostID), всі біти якої рівні 0, ніколи не призначається окремій станції, вона

зарезервована для посилання на мережу з адресою NetID. IP-адреси можуть бути використані для

позначення всеадресного (широкомовного) повідомлення для мережі NetID (т. зв. скероване

всеадресне повідомлення); для цього всі біти номера станції встановлюються в “1”. IP-адреса

обмеженого широкомовного повідомлення або широкомовного повідомлення в локальній мережі має

всі 32 біти встановлені в “1”. Поле IP-адреси, яке містить всі “1”, інтерпретується як “всі” (напр., “всі

станції” в мережі); поле, яке складається з усіх “0”, інтерпретується як “цей/ця” (наприклад, HostID=0

- “цей вузол”, NetID=0 - “ця мережа”).

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

Мережний префікс NetID 127

 01111111

, який відповідає IP-адресі класу А,

зарезервований для кільцевої перевірки (контрольної петлі) і використовується для тестування стеку

протоколів TCP/IP та для процесів внутрішньої комунікації в локальному вузлі. Трафік не

передається в мережу - це не мережна адреса.

На практиці діють 5 комбінацій щодо використання нулів (“цей”) і одиниць (“всі”):

Всі “0”

Ця станція (host)

Всі “0” Адреса станції (HostID)

Станція (host) у цій

мережі

Всі “1”

Обмежена широкомо

вна

(для локальної мережі)

Адреса мережі (NetID)

Всі “1”

Скерована широкомовна

для мережі

127



01111111

Будь

що (часто “1”)

Кільцева перевірка

З урахуванням угод про спеціальні адреси розподіл кількості адрес у різних класах можна

проілюструвати табл. 2.1:

Таблиця 2.1. Кількість мереж і кількість станцій про повнокласовій адресації.

Максимальна кількість мереж

Максимальна кількість станцій

в одній мережі

Клас A

-2=126 N

-2=16 777 214

Клас B

=16 384 N

-2=65 534

Клас C

=2 097 152 N

-2=254

Оскільки 32-бітову IP-адресу можна поділити на чотири 8-бітові поля (байти), то для

спрощення запису і читання IP-адрес людьми IP-адреси часто виражають чотирма десятковими

числами, розділеними крапками, тобто у формі у AAA.BBB.CCC.DDD. Кожне десяткове число

виражає десяткове значення відповідного байта IP-адреси. Таку форму представлення IP-адреси

називають крапкованим децимальним записом. IP-адреси можна розрізняти за класами,

використовуючи десяткове значення AAA першого байта (табл. 2.2):

Таблиця 2.2. Діапазони IP-адрес при повнокласовій адресації.

Клас

Найменша адреса

Найбільша адреса

1.xxx.xxx.xxx

126.xxx.xxx.xxx

128.0.xxx.xxx

191.255.xxx.xxx

192.0.1.xxx

223.255.255.xxx

224.0.0.0

239.255.255.255

240.0.0.0

247.2

55.255.255

2.2.2. Використання мережної маски.

Мережна маска – це 32-розрядне число, що має біти, які відповідають полям NetID та

SubNetID, рівні 1, а біти, які відповідають HostID, рівні 0. Наприклад, в децимальному крапкованому

записі маска 255.255.255.0 виділяє перші 3 байти IP-адреси. Адреса мережі (мережний префікс)

визначається шляхом логічного перемноження IP-адреси і маски (рис. 2.3):

Використовується тільки при запуску системи і ніколи не є коректною адресою призначення.

Ніколи не є коректною адресою джерела.

Ніколи не повинна з’являтися в мережі.

Поле “xxx” представляє поле номера станції в адресі, який призначається локальним мережевим

адміністратором (з урахуванням угод про спеціальні адреси).

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

Рис. 2.3. Використання мережної маски.

Стандарти, які описують сучасні протоколи роутінгу, часто посилаються на довжину

мережного префіксу замість маски мережі, оскільки довжина префікса дорівнює кількості

послідовних двійкових одиниць в мережній масці. Тоді для класу A маємо маску 255.0.0.0 і

позначення /8, для класу B – маску 255.255.0.0 і позначення /16 та для класу C – маску 255.255.255.0 і

позначення /24.Це означає, що визначаючи IP-адресу 130.5.5.25 з мережною маскою 255.255.255.0,

можна також писати 130.5.5.25/24. Запис /<довжина префікса> більш компактний і зрозумілий. Однак

важливо відзначити, що сучасні протоколи роутінгу підтримують повну чотириоктетну мережну

маску. На даний час відсутні стандартні протоколи, які б мали однобайтове поле в заголовку з числом

бітів у розширеному мережному префіксі.

2.2.3. Безкласова IP-адресація

У 1992 році, внаслідок експоненціального зростання Internet, IETF розпочав роботи щодо

забезпечення можливості масштабування системи роутінгу Internet і підтримки майбутнього

зростання. Опрацьована концепція безкласового внутрішньодоменного роутінгу (Classless Inter-

Domain Routing – CIDR). CIDR офіційно удокументована у вересні 1993 року в RFC 1517, RFC 1518,

RFC 1519 та RFC 1520. CIDR підтримує дві важливі характеристики, які покращують глобальну

систему роутінгу Internet:

 CIDR виключає традиційну концепцію мережних адрес класів A, B і C, замінюючи її

узагальненою концепцією мережного префіксу. Замість перших трьох бітів IP-адреси, для

визначення точки поділу IP-адреси на мережну адресу (NetID) та адресу станції (HostID). роутери

використовують мережний префікс. Тому CIDR підтримує впровадження мережних адрес

довільного розміру (у межах, можливих для IPv4) замість стандартних 8-бітових, 16-бітових або

24-бітових мережних адрес, властивих повнокласовій адресації.. Це створює можливість

ефективного розподілу адресного простору IPv4, що, у свою чергу, дозволяє подальше зростання

Internet до наступного впровадження IPv6.

 CIDR підтримує агрегування маршрутів, коли окремий вхід таблиці роутінгу може

репрезентувати адресний простір, який охоплює тисячі традиційних повнокласових маршрутів,

визначаючи, як маршрутувати трафік до багатьох індивідуальних мережних адрес. Агрегування

маршрутів допомагає контролювати обсяг роутінгової інформації в роутерах магістралей Internet,

зменшує швидкі зміни наявності маршрутів і спрощує локальні адмістративні витрати на

модифікацію зовнішньої роутінгової інформації.

Роутер, який підтримує CIDR, не використовує перших трьох бітів адреси для визначення

довжини мережного префіксу. Натомість префікси розглядаються як неперервний блок адресного

простору. Наприклад, всі префікси /20 представляють той сам обсяг адресного простору (2

=4096

адрес станцій). На відміну від повнокласової адресації, у моделі CIDR кожна частина роутінгової

інформації оголошується разом з мережною маскою або з довжиною префіксу. Наприклад, мережа з

20-бітовим номером мережі та 12-бітовими номерами станцій повинна оголошуватися з 20-бітовою

довжиною префіксу, тобто як /20. Така IP-адреса може належати до колишнього класу A, B або C.

Для ілюстрації в табл. наведені найбільш широко впроваджені адресні блоки CIDR.

IP-адреса:

Мережева маска:

130.5.5.25

255.255.255.0

10000010.00000101.00000101.

11111111.11111111.11111111.00000000

Мережевий префікс

Номер

станції

00011001

Адреса мережі:

130.5.5.0

10000010.00000101.00000101. 00000000

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

Таблиця 2.3. Адресні блоки CIDR.

Довжина

префіксу

CIDR

Мережна

маска

Кількість

індивідуальних

адрес

Кількість

повнокласових

мереж

/13

255.248.0.0

512 K

8 B або 2048 C

/14

255.252.0.0

256 K

4 B або 1024 C

/15

255.254.0.0

128 K

2 B або 512 C

/16

55.255.0.0

64 K

1 B або 256 C

/17

255.255.128.0

32 K

128 C

/18

255.255.192.0

16 K

64 C

/19

255.255.224.0

8 K

32 C

/20

255.255.240.0

4 K

16 C

/21

255.255.248.0

2 K

8 C

/22

255.255.252.0

1 K

4 C

/23

255.255.254.0

512

2 C

/24

255.255.255.0

256

1 C

255.255.255.128

128

½ C

/26

255.255.255.192

¼ C

/27

255.255.255.224

2.3. Мережі та підмережі.

2.3.1. Спосіб впровадження підмереж.

Як вказано вище, для раціонального здійснення роутінгу пакетів в IP-мережах адресний

простір організований ієрархічно. Кожній мережі, яка звичайно пов’язна з деякою організаційною

структурою (фірмою, підприємством, закладом тощо, яку надалі називатимемо організацією)

виділяється частина адресного простору у вигляді блоку адрес зі спільним мережним префіксом або

декількох таких блоків. При повнокласовій адресації мінімальний розмір одного блоку визначається

класом адреси і дорівнює максимальній кількості станцій в мережі з адресою такого класу (див. табл.

). Оскільки на початках створення Internet його проектанти не змогли правильно передбачити

масштабів майбутнього зростання, то опрацьована ними система повнокласової адресації на сьогодні

створила ряд проблем. Очевидно, що 16777214 адрес станцій в одній мережі з мережною адресою

класу A незручні для використання, як і 65534 адрес класу B. Кількість мережних адрес для

підтримки мереж організацій середнього розміру недостатня. Єдиними наявними блоками для

середніх організацій є блоки /24, які дозволяють підтримувати 254 станції в одній мережі, що занадто

мало у багатьох випадках, а виділення декількох таких блоків має негативний вплив на збільшення

розмірів таблиць роутінгу в глобальному Internet.

Однак існує простий спосіб ієрархічної організації підмереж в мережах класів A, B і C: підмереж

класу A у вигляді еквівалентних мереж класу B (або класу C), підмереж класу B у вигляді

еквівалентних мереж класу C і підмереж класу C. Цей спосіб викладено в документі RFC 950,

прийнятому в 1985 році. Основна ідея модифікації з впровадженням підмереж полягає в тому, щоб

замість дворівневої ієрархії IP-адреси як сукупності мережного префіксу NetID та суфіксу - номера

станції HostID, впровадити трирівневу, тобто розділити початкове поле суфіксу HostID на адресу

підмережі SubNetID та номер станції HostID (рис. 2.4).