12.2. Адресация на сетевом уровне модели OSI

12.2.1. Адресация в TCP/IP сетях

12.2.2. Протокол автоматического назначения IP адресов — DHCP

12.2.3. Отображение доменных имен на IP адреса. Служба DNS

12.2.1. Адресация в TCP/IP сетях

Протокол TCP/IP является на настоящий момент наиболее распространенным протоколом сетевого и транспортного уровней. Поэтому реализацию конечных протоколов данных уровней OSI рассмотрим на их примере.

В стеке TCP/IP используются три типа адресов:

— локальные (называемые также аппаратными или МАС-адресами),

— символьные доменные имена

— IP-адреса.

В терминологии TCP/IP под локальным адресом (МАС-адресом) понимается такой тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах сети, являющейся элементом более глобальной интерсети.

Если подсетью интерсети является локальная сеть, то локальный адрес — это МАС — адрес. МАС — адрес сетевого адаптера и сетевого интерфейса маршрутизаторов. МАС — адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными, так как управляются централизованно. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС — адрес имеет формат 6 байт, например 11-AO-17-3D-BC-01.

Символьные доменные имена. Символьные имена в IP-сетях называются доменными и строятся по иерархическому признаку. Составляющие полного символьного имени в IP-сетях разделяются точкой и перечисляются в следующем порядке:

— сначала простое имя конечного узла,

— затем имя группы узлов (например, имя организации),

— затем имя более крупной группы (поддомена) и так до имени домена самого высокого уровня (например, домена объединяющего организации по географическому принципу: RU — Россия, UK — Великобритания, SU — США),

Примеров доменного имени может служить имя base2.sales.zil.ru. Между доменным именем и IP-адресом узла нет никакого алгоритмического соответствия, поэтому необходимо использовать какие-то дополнительные таблицы или службы, чтобы узел сети однозначно определялся как по доменному имени, так и по IP-адресу. В сетях TCP/IP используется специальная распределенная служба Domain Name System (DNS), которая устанавливает это соответствие на основании создаваемых администраторами сети таблиц соответствия. Поэтому доменные имена называют также DNS-именами.

IP-адреса представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передает пакеты между сетями. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла, при этом в качестве признака номера сети выступает маска сети.

Когда протокол IP был стандартизирован в сентябре 1981 года, его спецификация требовала, чтобы каждое устройство, подключенное к сети, имело уникальный 32-битный адрес. Этот адрес делится на две части. Первая часть адреса идентифицирует сеть, в которой располагается устройство. Вторая часть однозначно идентифицирует само устройство. Такая схема создает двухуровневую адресную иерархию, которая показана на рис. 12.2

0 1 2 3…		…30 31
Ключ	Номер сети	Номер устройства в сети

Рисунок 12.2 — Двухуровневая адресная иерархия

Поле номера сети в адресе так же называется сетевым префиксом, так как первая порция каждого IP-адреса идентифицирует номер сети. Все станции определенной сети используют один и тот же сетевой префикс, но при этом должны иметь уникальные номера устройств. Аналогично две любые станции, расположенные в разных сетях, должны иметь различные сетевые префиксы, но при этом они могут иметь одинаковые номера устройств.

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например,

128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса,

10000000 00001010 00000010 00011110 — двоичная форма представления этого же адреса.

Маска — это число, которое используется в паре с IP-адресом; двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети.

Поскольку номер сети является цельной частью адреса, единицы в маске также должны представлять непрерывную последовательность.

Для обеспечения гибкости в присвоении адресов компьютерным сетям разработчики определили, что адресное пространство протокола IP должно быть разделено на три различных класса — А, В и С. Каждый из этих основных классов фиксирует границу между сетевым префиксом и номером устройства в различных точках 32-битного адреса.

Таблица 12.1 — Диапазоны значений адресов трех классов

Класс адреса	Диапазоны значений
A	1. ХХХ.ХХХ.ХХХ–126. ХХХ.ХХХ.ХХХ
B	128.0.ХХХ.ХХХ–191.255.ХХХ.ХХХ
C	192.0.0.ХХХ–223.255.255.ХХХ

Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:

— класс А:

11111111. 00000000. 00000000. 00000000 (255.0.0.0);

— класс В:

11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0);

— класс С:

11111111. 11111111. 11111111. 00000000 (255.255.255.0).

В масках количество единиц в последовательности, определяющей границу номера сети, не обязательно должно быть кратным 8, чтобы повторять деление адреса на байты. Пусть, например, для IP-адреса 129.64.134.5 указана маска 255.255.128.0, то есть в двоичном виде:

IP-адрес 129.64.134.5 — 10000001. 01000000. 10000110. 00000101,

Маска 255.255.128.0 — 11111111. 11111111. 10000000. 00000000.

Снабжая каждый IP-адрес маской, можно отказаться от понятий классов адресов и сделать более гибкой систему адресации. Например, если рассмотренный выше адрес 185.23.44.206 ассоциировать с маской 255.255.255.0, то номером сети будет 185.23.44.0, а не 185.23.0.0, как это определено системой классов.

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов.

— Если весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет; этот режим используется только в некоторых сообщениях ICMP.

— Если в поле номера сети стоят только нули, то по умолчанию считается, что узел назначения принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет.

— Если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным. сообщением (limited broadcast).

— Если в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам сети 192.190.21.0. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast).

Таблица 12.2 — Зарезервированные IP-адреса