Всё об IP адресах и о том, как с ними работать / Habr

Доброго времени суток, уважаемые читатели Хабра!

Не так давно я написал свою первую статью на Хабр. В моей статье была одна неприятная шероховатость, которую моментально обнаружили, понимающие в сетевом администрировании, пользователи. Шероховатость заключается в том, что я указал неверные IP адреса в лабораторной работе. Сделал это я умышленно, так как посчитал что неопытному пользователю будет легче понять тему VLAN на более простом примере IP, но, как было, совершенно справедливо, замечено пользователями, нельзя выкладывать материал с ключевой ошибкой.

В самой статье я не стал править эту ошибку, так как убрав её будет бессмысленна вся наша дискуссия в 2 дня, но решил исправить её в отдельной статье с указание проблем и пояснением всей темы.

Для начала, стоит сказать о том, что такое IP адрес.

IP-адрес — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной на основе стека протоколов TCP/IP (TCP/IP – это набор интернет-протоколов, о котором мы поговорим в дальнейших статьях). IP-адрес представляет собой серию из 32 двоичных бит (единиц и нулей). Так как человек невосприимчив к большому однородному ряду чисел, такому как этот 11100010101000100010101110011110 (здесь, к слову, 32 бита информации, так как 32 числа в двоичной системе), было решено разделить ряд на четыре 8-битных байта и получилась следующая последовательность: 11100010.10100010.00101011.10011110. Это не сильно облегчило жизнь и было решение перевести данную последовательность в, привычную нам, последовательность из четырёх чисел в десятичной системе, то есть 226.162.43.158. 4 разряда также называются октетами. Данный IP адрес определяется протоколом IPv4. По такой схеме адресации можно создать более 4 миллиардов IP-адресов.

Максимальным возможным числом в любом октете будет 255 (так как в двоичной системе это 8 единиц), а минимальным – 0.

Далее давайте разберёмся с тем, что называется классом IP (именно в этом моменте в лабораторной работе была неточность).

IP-адреса делятся на 5 классов (A, B, C, D, E). A, B и C — это классы коммерческой адресации. D – для многоадресных рассылок, а класс E – для экспериментов.

Класс А: 1.0.0.0 — 126.0.0.0, маска 255.0.0.0

Класс В: 128.0.0.0 — 191.255.0.0, маска 255.255.0.0

Класс С: 192.0.0.0 — 223.255.255.0, маска 255.255.255.0

Класс D: 224.0.0.0 — 239.255.255.255, маска 255.255.255.255

Класс Е: 240.0.0.0 — 247.255.255.255, маска 255.255.255.255

Теперь о «цвете» IP. IP бывают белые и серые (или публичные и частные). Публичным IP адресом называется IP адрес, который используется для выхода в Интернет. Адреса, используемые в локальных сетях, относят к частным. Частные IP не маршрутизируются в Интренете.

Публичные адреса назначаются публичным веб-серверам для того, чтобы человек смог попасть на этот сервер, вне зависимости от его местоположения, то есть через Интернет. Например, игровые сервера являются публичными, как и севера Хабра и многих других веб-ресурсов.

Большое отличие частных и публичных IP адресов заключается в том, что используя частный IP адрес мы можем назначить компьютеру любой номер (главное, чтобы не было совпадающих номеров), а с публичными адресами всё не так просто. Выдача публичных адресов контролируется различными организациями.

Допустим, Вы молодой сетевой инженер и хотите дать доступ к своему серверу всем пользователям Интернета. Для этого Вам нужно получить публичный IP адрес. Чтобы его получить Вы обращаетесь к своему интернет провайдеру, и он выдаёт Вам публичный IP адрес, но из рукава он его взять не может, поэтому он обращается к локальному Интернет регистратору (LIR – Local Internet Registry), который выдаёт пачку IP адресов Вашему провайдеру, а провайдер из этой пачки выдаёт Вам один адрес. Локальный Интернет регистратор не может выдать пачку адресов из неоткуда, поэтому он обращается к региональному Интернет регистратору (RIR – Regional Internet Registry). В свою очередь региональный Интернет регистратор обращается к международной некоммерческой организации IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Контролирует действие организации IANA компания ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Такой сложный процесс необходим для того, чтобы не было путаницы в публичных IP адресах.

Поскольку мы занимаемся созданием локальных вычислительных сетей (LAN — Local Area Network), мы будем пользоваться именно частными IP адресами. Для работы с ними необходимо понимать какие адреса частные, а какие нет. В таблице ниже приведены частные IP адреса, которыми мы и будем пользоваться при построении сетей.

Из вышесказанного делаем вывод, что пользоваться при создании локальной сеть следует адресами из диапазона в таблице. При использовании любых других адресов сетей, как например, 20.*.*.* или 30.*.*.* (для примера взял именно эти адреса, так как они использовались в лабе), будут большие проблемы с настройкой реальной сети.

Из таблицы частных IP адресов вы можете увидеть третий столбец, в котором написана маска подсети. Маска подсети — битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети.

У всех IP адресов есть две части сеть и узел.
Сеть – это та часть IP, которая не меняется во всей сети и все адреса устройств начинаются именно с номера сети.
Узел – это изменяющаяся часть IP. Каждое устройство имеет свой уникальный адрес в сети, он называется узлом.

Маску принято записывать двумя способами: префиксным и десятичным. Например, маска частной подсети A выглядит в десятичной записи как 255.0.0.0, но не всегда удобно пользоваться десятичной записью при составлении схемы сети. Легче записать маску как префикс, то есть /8.

Так как маска формируется добавлением слева единицы с первого октета и никак иначе, но для распознания маски нам достаточно знать количество выставленных единиц.

Таблица масок подсети

Высчитаем сколько устройств (в IP адресах — узлов) может быть в сети, где у одного компьютера адрес 172.16.13.98 /24.

172.16.13.0 – адрес сети

172.16.13.1 – адрес первого устройства в сети

172.16.13.254 – адрес последнего устройства в сети

172.16.13.255 – широковещательный IP адрес

172.16.14.0 – адрес следующей сети

Итого 254 устройства в сети

Теперь вычислим сколько устройств может быть в сети, где у одного компьютера адрес 172.16.13.98 /16.

172.16.0.0 – адрес сети

172.16.0.1 – адрес первого устройства в сети

172.16.255.254 – адрес последнего устройства в сети

172.16.255.255 – широковещательный IP адрес

172.17.0.0 – адрес следующей сети

Итого 65534 устройства в сети

В первом случае у нас получилось 254 устройства, во втором 65534, а мы заменили только номер маски.

Посмотреть различные варианты работы с масками вы можете в любом калькуляторе IP. Я рекомендую этот.

До того, как была придумана технология масок подсетей (VLSM – Variable Langhe Subnet Mask), использовались классовые сети, о которых мы говорили ранее.

Теперь стоит сказать о таких IP адресах, которые задействованы под определённые нужды.

Адрес 127.0.0.0 – 127.255.255.255 (loopback – петля на себя). Данная сеть нужна для диагностики.
169.254.0.0 – 169.254.255.255 (APIPA – Automatic Private IP Addressing). Механизм «придумывания» IP адреса. Служба APIPA генерирует IP адреса для начала работы с сетью.

Теперь, когда я объяснил тему IP, становиться ясно почему сеть, представленная в лабе, не будет работать без проблем. Этого стоит избежать, поэтому исправьте ошибки исходя из информации в этой статье.

Ссылка на лабу

habr.com

Таблица и правила IP адресации в сетях

Адресация в IP

IP-адрес любого узла сети записан 32-разрядным двоичным числом, в отличии от физических (МАС) адресов, которые зависят от конкретной сетевой технологии. Определения IP-адреса узла его физическому адресу внутри сети определяется с помощью широковещательных запросов ARP-протокола. IP-адрес имеет четыре числа в диапазоне 0-255, представлены в (двоичной, восьмеричной, десятичной или шестнадцатеричной) системе счисления и разделены точками.

Адреса основан на двух частях, префикс (n) — сетевая часть, которая общая для всех узлов данной сети, и хост-части (h) — уникальная для каждого узла. Соотношение размеров частей адреса зависит от принятого метода адресации, которых уже сменилось 3 раза.

Сначала (1980 г) было разделение на основе класса и разрешалось три фиксированных размера префикса — 1,2 или 3 байта. Они описывали класс сети. В таблице 1 наведена структура адресов пяти классов сетей. Класс D создан для группового вещания, тут хост-часть адреса отсутствует, а n…n являет идентификатор группы. Класс Е описан как резерв для будущих применений.

Класс сети 1 байт 2 байт 3 байт 4 байт Число сетей Число узлов в сети
A 0nnnnnnn hhhhhhhh hhhhhhhh hhhhhhhh 126 ~ 16 млн.
B 10nnnnnn nnnnnnnn hhhhhhhh hhhhhhhh ~ 16 тыс. ~ 65 тыс.
C 110nnnnn nnnnnnnn nnnnnnnn hhhhhhhh ~ 2 млн. 254
D 1110nnnn nnnnnnnn nnnnnnnn nnnnnnnn ~ 256 млн. Не ограничено
E 11110nnn nnnnnnnn nnnnnnnn nnnnnnnn ~ 128 млн. Резерв

В 1985 году было введено деление на подсети, относительно разных размеров. Адрес подсети (s) реализует несколько старших бит, которые отводятся при стандартной классовом делении под хост-часть адреса. К примеру: структура адреса класса С имеет вид: 110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.sssshhhh — подсеть с 4-битной хост-частью адреса, которая может мметь 14 узлов. Подсети могут делиться на еще более меньшие подсети. Деление на подсети не допускает пересечение границы адресов класса. К примеру адрес — 110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnss.sshhhhhh не является возможным, так как по первым битам он принадлежит к классу С (а для класса В такая длина префикса допустимая).

Такие результаты были не годными, и в 1993 году был принят внеклассовый принцип к определению длины префикса. После длина префикса разная, что разрешало гибко распределять адресное пространство. Комбинации из всех единиц или нулей в префикса и/или хост-части зарезервированы под широковещательные сообщения и служебных целей:

  • Нулевой адрес не используется
  • Нулевая хост-часть адреса в старых протоколах обмена RIP (маршрутная информация) означает, что передается адрес подсети.
  • Нулевой префикс определяет принадлежность получателя к сети отправителя
  • Единицы во всех битах адреса определяет широковещательность рассылки пакета всем узлам сети отправителя
  • Единицы во всех битах хост-части (префикс при этом не единичный и ненулевой) означают широковещательность рассылки пакета всем узлам сети, заданной префиксом.
  • Адреса 127.х.х.х зарезервированы для отладочных задач. Пакет, отправленный протоколом верхнего уровня по любому из таких адресов (обычно это 127.0.0.1) по сети не передается, а сразу поступает на вверх по протокольному стеку этого же узла (loopback).

При записи адреса можно применять форму, где последний элемент указывает длину префикса в битах. К примеру, адрес сети стандартного класса С может иметь десятичный вид — 199.123.456.0/24, а адрес 199.123.456.0/28 определяет уже подсеть с числом хостов 14.

Три варианта адресации различаются в подаче информации, которая нужна маршрутизатору. При классовой организации, кроме адреса больше ничего не нужно, поскольку положения префикса фиксировано. Протокол RIP сетевой маршрут узнавал по нулевой хост-части, где хоть один единичный бит определял маршрут узла. При определении подсети нужна дополнительная информация о длине префикса. При переходе на подсети было принято, что адресация внешних сетей реализована по классовому признаку, а локальные маршрутизаторы которые работают с подсетями, получают значение масок при ручной настройке. Появилась новый тип — подсетевой маршрут. Новые протоколы обмена маршрутным данными распознавала префиксы разного размера.

На сегодня форма префикса задается в виде маски подсети. Маска являет собою 32-битное число, которое записано по правилам IP-адреса, где старшие биты соответствовали префиксу и имели единичное значение. Маски могут иметь значение из неограниченного списка (таблица 2). Перед ненулевым байтом маски значения могут быть только 255, после байта — только нули. Создание маски наведено в таблице 3. Количество разрешимых адресов хостов в сети определяется по формуле — N = 2(32 — P) — 2, где Р — длина префикса. Префиксы длиной 31 или 32 бит невозможны для реализации, префикса длиной 30 бит может адресовать только два узла (пример протокол РРР). Адресом сети можно считать адрес любого ее узла с обнуленными битами хост-части.

В десятичном виде диапазон адресов и маски сети классов:

  • Класс А: 1.0.0.0 — 126.0.0.0, маска 255.0.0.0
  • Класс В: 128.0.0.0 — 191.255.0.0, маска 255.255.0.0
  • Класс С: 192.0.0.0 — 223.255.255.0, маска 255.255.255.0
  • Класс D: 224.0.0.0 — 239.255.255.255, маска 255.255.255.255
  • Класс Е: 240.0.0.0 — 247.255.255.255, маска 255.255.255.255

Таблица 2 — Длина префикса, значение маски и количество узлов подсети

Длина Маска Число узлов
32 255.255.255.255
31 255.255.255.254
30 255.255.255.252 2
29 255.255.255.248 6
28 255.255.255.240 14
27 255.255.255.224 30
26 255.255.255.198 62
25 255.255.255.128 126
24 255.255.255.0 254
23 255.255.254.0 510
22 255.255.252.0 1022
21 255.255.248.0 2046
20 255.255.240.0 4094
19 255.255.224.0 8190
18 255.255.192.0 16382
17 255.255.128.0 32766
16 255.255.0.0 65534
15 255.254.0.0 131070
14 255.252.0.0 262142
13 255.248.0.0 524286
12 255.240.0.0 1048574
11 255.224.0.0 2097150
10 255.198.0.0 4М-2
9 255.128.0.0 8М-2
8 255.0.0.0 16М-2
7 254.0.0.0 32М-2
6 252.0.0.0 64М-2
5 248.0.0.0 128М-2
4 240.0.0.0 256М-2
3 224.0.0.0 512М-2
2 198.0.0.0 1024М-2
1 128.0.0.0 2048М-2
0 0.0.0.0 4096М-2

Таблица 2 — Возможные значения элементов масок

Двоичное Десятичное
11111111 255
11111110 254
11111100 252
11111000 248
11110000 240
11100000 224
11000000 192
10000000 128
00000000 0

Деление на сети имеет административный характер — адреса сетей которые входят в глобальную сеть Интернет, распределяются централизованно организацией Internet NIC. Деление сетей на подсети возможно лично владельцем сайта или произвольно. При реализации масок техническая граница между сетями и подсетями почти стирается. Для частных сетей которые не связанны маршрутизаторами с глобальной сетью, имеются специальные адреса сетей:

  • Класс А: 10.0.0.0 — 1 сеть
  • Класс В: 172.16.0.0 — 172.31.0.0 — 16 сетей
  • Класс С: 192.168.0.0 — 192.168.255.0 — 256 сетей

На рис.1 наведен пример разбивки сети 192.168.0.0 класса С на четыре подсети. Сеть1(S1) — 126 узлов (маска 255.255.255.128), Сеть2(S2) — 62 узла (маска 255.255.255.192), Сеть3 и Сеть4 (S3, S4) — по 30 узлов (255.255.255.224). Наглядно видно пространство адресов и видно ошибки несогласованности адреса и размера подсети.

Рисунок — 1 Примеры распределения адресов IP-сети: а, б — правильно, в — неправильно

IP-адреса и маски создаются узлами при их настройке автоматически с реализацией DHCP/BootP или вручную. Ручное определение требует внимание, так как некорректное назначение масок и адресов приводит к невозможности связи по IP, однако если учитывать надежность и безопасность то это более правильнее.

DHCP — протокол который реализует автоматическое динамическое назначение IP-адресов и масок подсетей для узлов-клиентов DHCP-сервера. По окончанию работы узла его адрес возвращается в пул и может быть назначен для другого узла.

BootP — протокол который выполняет аналогичные задачи, но использует статическое распределение ресурсов. При соединении узле посылает широковещательный запрос, на который BootP сервер ответит пакетом с IP-адресом и масок а также адресами шлюзов и серверов службы имен. Понятно, что при отключении узла его IP не может быть использован другими узлами.

infoprotect.net

IP адресация. Формирование ip адреса.








Проводник










IP адресация. Формирование ip адреса.





Расскажу подробнее о структуре ip адресации.


Для начала скажу, что существуют белые адреса и серые.

Серые адреса могут повторяться в любой организации.

Существуют 5 классов IP сетей. Три из которых используются наиболее часто и из их диапазона выделяются адреса для пользователей, оборудования. Есть диапазоны служебные и групповые. Диапазоны эти нумеруются буквами: A,B,C,D,E. В диапазонах A,B,C есть поддиапазоны серых адресов.

Т.к. любой IP адрес представляет 32 битовое 4 октетное значение(например 192.168.20.15), то каждый следующий диапазон продолжает предыдущий.

Рассмотрим диапазоны IP адресов на рисунке.

Как я уже писал, в первых 3х диапазонах есть поддиапазоны серых адресов. На рисунке изображен их диапазон.

Диапазоны сетей отличаются конечно не только номерами. Основное отличие это количесво ip адресов в одной сети. Рассмотрю первые 3 диапазона(A,B,C).
— В диапазоне A – номер сети это число в первом октете, остальные 3 октета используются для формирования ip адреса конечного пользователя или какого-нибудь устройства. B- диапазон составляется из первых двух октетов адреса сети и двух последних- адреса пользователя. С- диапазон, первые три октета – адрес сети, последний адрес пользователя. Таким образом, выходит, что максимальное количество пользователей в сети класса A=16777214, B=65534, C=254. Думаю, сразу становиться понятно, что адресов не так уж и много. С учётом того, что уже есть холодильники которые могут в инет за покупкой еды лазать..

Серые адреса- помогают решить проблему нехватки ip.

Умные люди придумали простое решение. Они решили выделить 3 диапазона из всего адресного пространства IPv4 под частные сети. Адреса из этих сетей могут повторяться в каждой отдельной сети(например, внутри каждой организации могут быть одни и те же адреса), но только в пределах этой сети. Спрашивается, а как они будут обмениваться информацией, если хотя бы у двух пользователей будет одинаковый ip(например ip=192.168.0.2)? Вот здесь на помощь серым адресам приходят белые(вы помните, что они не повторяются). У каждой сети или организации, фирмы и тп есть хотя бы один белый ip. Специальные устройства(на которых настроена функция NAT-network address translation)* на границе белых сетей преобразуют серые адреса в один или несколько белых. Это в свою очередь позволяет экономить белые адреса. В роли тех самых “специальных устройств” могут выступать как серверы так и маршрутизаторы с функцией NAT. Я буду из называть NAT серверами, тк зачастую на этих серверах присутствуют и другие функции.

Маски ip сетей и ip сети.




Некоторые определения используемые в данном параграфе вводятся и раскрываются в следующем. Прошу прощение за такую нестыковку, но иными словами описать этот параграф я не могу. С другой стороны вставить этот параграф после следующего тоже не могу, тк потеряется законченность предыдущего.

Теперь надо продолжить небольшой рассказ о ip адресах. Расскажу о масках ip адресов. В принципе в простой сети где нет необходимости общаться с другими ip сетями потребности в ip масках нет, собственно и в ip адресах тоже- можно использовать мас-адресацию. Вот когда у вас больше одной ip сети и надо обеспечивать их взаимодействие появляется необходимость в масках.

Маска это 32-х разрядное, 4-х октетное число. По записи схоже с ip адресом. Например 255.255.255.0 обозначает маску сети класса С. Если перевести это число в двоичную систему, то мы получим 11111111.11111111.11111111.00000000. Для простоты записи маски записываю в сокращенной форме- числом после ip адреса самого устройства. Это число равняется числу бит в маске равное 1. Например, если ip адрес вашего компа = 192.168.58.4, а маска 255.255.255.0, что в двоичной системе равняется:

192.168.58.4=11000000.10101000.00111010.00000100

255.255.255.0=11111111.11111111.11111111.00000000

,то как вы видите количество бит=1 в маске равняется =24, то ip адрес можно записать следующим образом

192.168.58.4/24

Маски позволяют всем устройствам сети определять к какой ip сети принадлежат они и к какой принадлежит пакет назначения(своей или любой другой).

Взаимодействие между ip сетями происходит через шлюз(gateway)-маршрутизатор. Как же это происходит? Рассмотрю два случая:


  1. Пользователь А(ip=192.168.1.1) хочет отправить сообщение пользователю В(ip=192.168.1.2). Оба пользователя находятся в одной ip сети. Например 192.168.1.0/24.

    Пользователь подставляет ip адрес пользователя В поле dst-получателя, свой ip в поле src-отправителя заголовка ip пакета. Теперь надо определить какой мас адрес надо подставить в поле dst-получателя мас кадра. Чтобы это выяснить надо определить к своей или чужой ip сети относится пакет назначения. Что же делает для этого комп пользователя А? Он производит операцию логического побитного сложения – “И” ip адреса получателя и маской своего ip адреса. Как это выглядит показано на рисунке.

    Теперь комп определяет к какой сети относится он сам. Для этого он проделывает тоже самое со своим ip адресом(Думаю он производит это вычисление всего один раз- когда ему присваивают ip адрес и запоминает результат).

    Теперь остаётся сравнить значения полученных результатов и если они равны, то ip адрес получателя находится в той же сите, что и сам комп источника. В данном примере они одинаковы. Тогда комп пользователя А заканчивает операцию отправки кадра- подставляет в поле мас-кадра мас-адрес компа пользователя В и отправляет в сеть. Комп пользователя В получат кадр и видит, что в поле dst-получателя мас-кадра стоит его мас-адрес и начинает его обработку. Что происходит дальше нас пока не интересует, главное, что комп пользователя В принял кадр, а не отбросил(стёр) его.

  2. -й случай.

    Пользователь А(ip=192.168.1.1/24) хочет отправить сообщение пользователю В(ip=192.168.2.1/24). Пользователя находятся в разных ip сетях. Пользователь А в сети 192.168.1.0/24, пользователь В в сети 192.168.2.0/24.

    Перед отправкой сообщения в сеть компьютер пользователя А производит теже операции, что и в примере №1 и видит, что пользователи А и В находятся в разных ip сетях.

    Пользователи находятся в разных ip сетях и следовательно разных доменах канального(2го уровня OSI), по этому получать друг от друга кадры не могут и следовательно знать о мас-адресе друг друга не могут.

    Связь между этими пользователями в данном случае происходит через маршрутизатор. В данном случае он является шлюзом для обеих сетей(сети пользователя А и сети пользователя В). В настройка сетевой карты для подключения по LAN сети или к Internet необходимо указывать свой ip адрес, маску своей сети и ip адрес шлюза. Именно через шлюз будет происходить взаимодействие со всеми прочими сетями и именно на него будут отправляться все пакеты не принадлежащие сети в которой находится источник пакета.

    Пользователь А не знает мас-адрес пользователя В и знает, что он находится в другой ip сети. По этому он в заголовке ip пакета ставит dst_ip-ip_получателя ip адрес пользователя В, в поле src_ip-ip_отправителя свой ip. В поля мас-кадра dst_мас-мас_получателя ставит мас-адрес шлюза, в поле src_мас-мас_отправителя ставит свой мас-адрес.

    Так как отправитель так и шлюз находятся в одном домене 2го уровня, то шлюз получает кадр отправленный пользователем А. В поле получателя кадра он видит свой мас-адрес и продолжает с ним работать- отправляет его на 3й уровень. На третьем уровне анализируется ip адрес получателя. Шлюз-маршрутизатор понимает, что получателем этого пакета он не является, но он его не удаляет, для него это сигнал к произведению операции – маршрутизации.

    Он производит анализ ip адреса получателя. Под анализом в данном случае подразумевается – сравнение ip адреса получателя со всеми сетям известными шлюзу. В данном случае у шлюза есть два интерфейса с ip адресами 192.168.1.254/24 и 192.168.2.254/24. Шлюз производит такую же операцию, что и комп пользователя А и выясняет к какой ip сети принадлежит ip адрес получателя. Он определяет, что данный ip принадлежит сети 192.168.2.0/24 которая сконфигурирована у него на интерфейсе fa0/2. После этого шлюз производит замену мас-адресов в кадре – он заменяет мас-адрес источника на мас-адрес интерфейса сети 192.168.2.0/24, а адрес получателя заменяет на адрес компа пользователя В. Делает он это для того, чтобы пользователь получив кадр увидел в нём свой мас-адрес и продолжил обработку, а после обработки отправил ответ обратно шлюзу, который перешлёт его компу пользователя А. Иначе ответ пользователь А не получит(если не заменить мас-адрес отправителя на мас–адрес шлюза), пользователь В отправит ответ с dst_мас-мас_получателя пользователя А в своем домене канального(2го) уровня, а в нем пользователя А нет.

    Заменив мас-адреса шлюз отправляет кадр в сеть интерфейса fa0/2. В этой сети комп пользователя В получает кадр со своим мас-адресом и продолжает работу с ним.

Вот так вкратце об ip адресации.































Справочник

pitoman.narod.ru

IP-адрес компьютера — урок. Информатика, 9 класс.

Петя записал IP-адрес школьного сервера на листке бумаги и положил его в карман куртки. Петина мама случайно постирала куртку вместе с запиской. После стирки Петя обнаружил в кармане четыре обрывка с фрагментами IP-адреса. Эти фрагменты обозначены буквами \(А, Б, В\) и \(Г\). Восстанови IP-адрес. В ответе укажи последовательность букв, обозначающих фрагменты, в порядке, соответствующем IP-адресу.

 

Решение. Исследуем возможные комбинации фрагментов адреса с учётом того, что каждое из четырёх чисел в IP-адресе не должно превышать \(255\). Так как адрес не может начинаться с точки, то в качестве первого фрагмента совершенно точно нельзя использовать фрагмент \(Б\). Получаем возможные варианты:

 

Фрагмент \(Б\) не может находиться на втором месте, так как он заканчивается на \(50\) и добавление к нему справа первой цифры любого из оставшихся фрагментов приведёт к образованию числа, превышающего \(255\). Если в качестве первого взят фрагмент \(А\), то после него совершенно точно не может следовать фрагмент \(Г\) (в противном случае получается число \(1922 > 255\)). Если в качестве первого взят фрагмент \(В\), то после него не может следовать ни один из оставшихся фрагментов. После фрагмента \(Г\) может следовать любой из фрагментов \(А\) и \(В\). Получаем возможные варианты:

 

После фрагмента \(АВ\) мог бы следовать только фрагмент \(Б\), но в рассматриваемом примере он не может быть третьим (по той же причине, что и вторым). По этой же причине после фрагмента \(ГА\) может следовать только фрагмент \(В\) (фрагмент \(Б\) мы исключаем из рассмотрения). После \(ГВ\) не могут следовать ни \(А\), ни \(Б\).

 

 

Таким образом, существует единственный способ соединения имеющихся фрагментом: \(ГАВБ\). Соответствующий адрес имеет вид: \(222.195.162.50\)

www.yaklass.ru

Что такое IP-адрес?

IP-адрес, что это такое?

Поговорим-ка мы об IP-адресах и о том как они образуются. А если быть точнее, то обсудим мы сегодня интернет протокол 4-ой версии(IPv4). Новая версия данного протокола носит имя IPv6, его обсудим чуть позже.

IP-адрес(Internet Protocol Address) — это уникальный сетевой адрес компьютера либо другого сетевого оборудования в компьютерной сети. Каждый дом или здание имеет свой адрес, который идентифицирует его. И нет двух зданий с одинаковым адресом. Так же и в компьютерной сети. У каждого компьютера или сетевого оборудования(роутеры, телефоны, сетевые принтеры) должен быть свой уникальный адрес. Ведь именно по этому адресу и приходит информация из сети. В этом то и состоит работа Internet Protocol`а: он должен выдать уникальный адрес устройству, должен обеспечивать сортировку и доставку пакетов. В каждый входящий и исходящий IPv4-пакет включены IPv4-адрес отправителя и получателя. Протокол IPv4 обеспечивает маршрутизацию этих пакетов от отправителя до получателя.

Как выглядит IP-адрес?

Каждый из нас знает как выглядит адрес дома. А как же выглядит IP-адрес компьютера? Приблизительно вот так:

00001010000100000000101010001111

Те, которые хоть раз видели ip-адрес, а видели наверное многие, скажут, что я что-то путаю. И добавят, что ip-адрес выглядит вроде этого:

10.16.10.143

На что я отвечу, то что ip-адрес выглядит вот так:

168823439

или вот так:

0А100А8F

Так где же правда? Да везде! Все эти числа обозначают один и тот же ip-адрес. Самый ходовой его записью является первый. Почему? Да потому что это двоичное число и соответственно в таком виде его видят машины! Дальше идет вторая запись. Это запись уже для нас — для людей! Третья запись представляет адрес в десятичной форме, а четвертая — в шестнадцатеричной. 3 и 4 записи, в основном, используются только в учебниках.

Как образуется IP-адрес?

Рассмотрим первую и вторую запись. Первая запись — это число, состоящее только из двух цифр: 1 и 0. Все возможные его комбинации равны 2 в 32 степени(так как в числе 32 разряда). Отсюда следует, то что и ip-адресов может быть только 2 в 32 степени, а это 4 294 967 296 уникальных адресов. А людей уже больше 7 млрд! Именно поэтому и увидела свет новая версия интернет протокола. Но о ней будет немного позже.

Вторая запись формируется таким образом: ip-адрес в двоичном формате, делится на 4 части(октета):

00001010 00010000 00001010 10001111

Таким образом, образуются 4 числа по 8 цифр. После чего каждую часть переводят в десятичную систему счисления и получают:

10.16.10.143

Я не хочу освещать процесс перевода двоичного числа в десятичный. Для этого можете использовать Калькулятор.

Как узнать свой IP-адрес?

Узнать какой у Вас IP-адрес не составляет труда. Для этого Вам нужно открыть командную строку и ввести в окно команду ipconfig. Там Вы сможете не только узнать свой IP-адрес, но и другую связанную информацию. Так же, Вы можете проверить свой IP-адрес на специальных сайтах, таких как 2ip.ru. И кстати, IP-адреса указанные в командной строке и на сайте могут отличаться друг от друга. Это объясняется наличие частных IP-адресов.

about-windows.ru

IP адресация. Формирование ip адреса.








Проводник










IP адресация. Формирование ip адреса.





Расскажу подробнее о структуре ip адресации.


Для начала скажу, что существуют белые адреса и серые.

Серые адреса могут повторяться в любой организации.

Существуют 5 классов IP сетей. Три из которых используются наиболее часто и из их диапазона выделяются адреса для пользователей, оборудования. Есть диапазоны служебные и групповые. Диапазоны эти нумеруются буквами: A,B,C,D,E. В диапазонах A,B,C есть поддиапазоны серых адресов.

Т.к. любой IP адрес представляет 32 битовое 4 октетное значение(например 192.168.20.15), то каждый следующий диапазон продолжает предыдущий.

Рассмотрим диапазоны IP адресов на рисунке.

Как я уже писал, в первых 3х диапазонах есть поддиапазоны серых адресов. На рисунке изображен их диапазон.

Диапазоны сетей отличаются конечно не только номерами. Основное отличие это количесво ip адресов в одной сети. Рассмотрю первые 3 диапазона(A,B,C).
— В диапазоне A – номер сети это число в первом октете, остальные 3 октета используются для формирования ip адреса конечного пользователя или какого-нибудь устройства. B- диапазон составляется из первых двух октетов адреса сети и двух последних- адреса пользователя. С- диапазон, первые три октета – адрес сети, последний адрес пользователя. Таким образом, выходит, что максимальное количество пользователей в сети класса A=16777214, B=65534, C=254. Думаю, сразу становиться понятно, что адресов не так уж и много. С учётом того, что уже есть холодильники которые могут в инет за покупкой еды лазать..

Серые адреса- помогают решить проблему нехватки ip.

Умные люди придумали простое решение. Они решили выделить 3 диапазона из всего адресного пространства IPv4 под частные сети. Адреса из этих сетей могут повторяться в каждой отдельной сети(например, внутри каждой организации могут быть одни и те же адреса), но только в пределах этой сети. Спрашивается, а как они будут обмениваться информацией, если хотя бы у двух пользователей будет одинаковый ip(например ip=192.168.0.2)? Вот здесь на помощь серым адресам приходят белые(вы помните, что они не повторяются). У каждой сети или организации, фирмы и тп есть хотя бы один белый ip. Специальные устройства(на которых настроена функция NAT-network address translation)* на границе белых сетей преобразуют серые адреса в один или несколько белых. Это в свою очередь позволяет экономить белые адреса. В роли тех самых “специальных устройств” могут выступать как серверы так и маршрутизаторы с функцией NAT. Я буду из называть NAT серверами, тк зачастую на этих серверах присутствуют и другие функции.

Маски ip сетей и ip сети.




Некоторые определения используемые в данном параграфе вводятся и раскрываются в следующем. Прошу прощение за такую нестыковку, но иными словами описать этот параграф я не могу. С другой стороны вставить этот параграф после следующего тоже не могу, тк потеряется законченность предыдущего.

Теперь надо продолжить небольшой рассказ о ip адресах. Расскажу о масках ip адресов. В принципе в простой сети где нет необходимости общаться с другими ip сетями потребности в ip масках нет, собственно и в ip адресах тоже- можно использовать мас-адресацию. Вот когда у вас больше одной ip сети и надо обеспечивать их взаимодействие появляется необходимость в масках.

Маска это 32-х разрядное, 4-х октетное число. По записи схоже с ip адресом. Например 255.255.255.0 обозначает маску сети класса С. Если перевести это число в двоичную систему, то мы получим 11111111.11111111.11111111.00000000. Для простоты записи маски записываю в сокращенной форме- числом после ip адреса самого устройства. Это число равняется числу бит в маске равное 1. Например, если ip адрес вашего компа = 192.168.58.4, а маска 255.255.255.0, что в двоичной системе равняется:

192.168.58.4=11000000.10101000.00111010.00000100

255.255.255.0=11111111.11111111.11111111.00000000

,то как вы видите количество бит=1 в маске равняется =24, то ip адрес можно записать следующим образом

192.168.58.4/24

Маски позволяют всем устройствам сети определять к какой ip сети принадлежат они и к какой принадлежит пакет назначения(своей или любой другой).

Взаимодействие между ip сетями происходит через шлюз(gateway)-маршрутизатор. Как же это происходит? Рассмотрю два случая:


  1. Пользователь А(ip=192.168.1.1) хочет отправить сообщение пользователю В(ip=192.168.1.2). Оба пользователя находятся в одной ip сети. Например 192.168.1.0/24.

    Пользователь подставляет ip адрес пользователя В поле dst-получателя, свой ip в поле src-отправителя заголовка ip пакета. Теперь надо определить какой мас адрес надо подставить в поле dst-получателя мас кадра. Чтобы это выяснить надо определить к своей или чужой ip сети относится пакет назначения. Что же делает для этого комп пользователя А? Он производит операцию логического побитного сложения – “И” ip адреса получателя и маской своего ip адреса. Как это выглядит показано на рисунке.

    Теперь комп определяет к какой сети относится он сам. Для этого он проделывает тоже самое со своим ip адресом(Думаю он производит это вычисление всего один раз- когда ему присваивают ip адрес и запоминает результат).

    Теперь остаётся сравнить значения полученных результатов и если они равны, то ip адрес получателя находится в той же сите, что и сам комп источника. В данном примере они одинаковы. Тогда комп пользователя А заканчивает операцию отправки кадра- подставляет в поле мас-кадра мас-адрес компа пользователя В и отправляет в сеть. Комп пользователя В получат кадр и видит, что в поле dst-получателя мас-кадра стоит его мас-адрес и начинает его обработку. Что происходит дальше нас пока не интересует, главное, что комп пользователя В принял кадр, а не отбросил(стёр) его.

  2. -й случай.

    Пользователь А(ip=192.168.1.1/24) хочет отправить сообщение пользователю В(ip=192.168.2.1/24). Пользователя находятся в разных ip сетях. Пользователь А в сети 192.168.1.0/24, пользователь В в сети 192.168.2.0/24.

    Перед отправкой сообщения в сеть компьютер пользователя А производит теже операции, что и в примере №1 и видит, что пользователи А и В находятся в разных ip сетях.

    Пользователи находятся в разных ip сетях и следовательно разных доменах канального(2го уровня OSI), по этому получать друг от друга кадры не могут и следовательно знать о мас-адресе друг друга не могут.

    Связь между этими пользователями в данном случае происходит через маршрутизатор. В данном случае он является шлюзом для обеих сетей(сети пользователя А и сети пользователя В). В настройка сетевой карты для подключения по LAN сети или к Internet необходимо указывать свой ip адрес, маску своей сети и ip адрес шлюза. Именно через шлюз будет происходить взаимодействие со всеми прочими сетями и именно на него будут отправляться все пакеты не принадлежащие сети в которой находится источник пакета.

    Пользователь А не знает мас-адрес пользователя В и знает, что он находится в другой ip сети. По этому он в заголовке ip пакета ставит dst_ip-ip_получателя ip адрес пользователя В, в поле src_ip-ip_отправителя свой ip. В поля мас-кадра dst_мас-мас_получателя ставит мас-адрес шлюза, в поле src_мас-мас_отправителя ставит свой мас-адрес.

    Так как отправитель так и шлюз находятся в одном домене 2го уровня, то шлюз получает кадр отправленный пользователем А. В поле получателя кадра он видит свой мас-адрес и продолжает с ним работать- отправляет его на 3й уровень. На третьем уровне анализируется ip адрес получателя. Шлюз-маршрутизатор понимает, что получателем этого пакета он не является, но он его не удаляет, для него это сигнал к произведению операции – маршрутизации.

    Он производит анализ ip адреса получателя. Под анализом в данном случае подразумевается – сравнение ip адреса получателя со всеми сетям известными шлюзу. В данном случае у шлюза есть два интерфейса с ip адресами 192.168.1.254/24 и 192.168.2.254/24. Шлюз производит такую же операцию, что и комп пользователя А и выясняет к какой ip сети принадлежит ip адрес получателя. Он определяет, что данный ip принадлежит сети 192.168.2.0/24 которая сконфигурирована у него на интерфейсе fa0/2. После этого шлюз производит замену мас-адресов в кадре – он заменяет мас-адрес источника на мас-адрес интерфейса сети 192.168.2.0/24, а адрес получателя заменяет на адрес компа пользователя В. Делает он это для того, чтобы пользователь получив кадр увидел в нём свой мас-адрес и продолжил обработку, а после обработки отправил ответ обратно шлюзу, который перешлёт его компу пользователя А. Иначе ответ пользователь А не получит(если не заменить мас-адрес отправителя на мас–адрес шлюза), пользователь В отправит ответ с dst_мас-мас_получателя пользователя А в своем домене канального(2го) уровня, а в нем пользователя А нет.

    Заменив мас-адреса шлюз отправляет кадр в сеть интерфейса fa0/2. В этой сети комп пользователя В получает кадр со своим мас-адресом и продолжает работу с ним.

Вот так вкратце об ip адресации.































Справочник

it-inside.org

узнать статический и динамический ip адрес компьютера

Ip адрес используется в современных вычислительных сетях, для обеспечения на сетевом связи на сетевом уровне, между компьютерами и активными сетевыми узлами. Он выступает в качестве уникального идентификатора.

Оглавление:

  1. Актуальные форматы ip адреса
  2. Структура ip адреса
  3. Типы адресации
  4. Принцип назначения и получения адреса
  5. Частные и зарезервированные адреса
  6. Наши рекомендации
  7. Заключение
  8. Стоит почитать

Актуальные форматы ip адреса

На данный момент используются 2 актуальных формата — ipv4 и ipv6.

IPv4

Данный вариант используется уже очень давно — на его основе построена современная сеть Интернет, и огромное количество более мелких сетей. В 4-ой версии ip адрес является 32-х битным числом, и состоит из 4-ех цифр (их еще называют октетами). Адрес разделен на четыре октета, каждый из которых состоит из 8-и бит. Таким образом, диапазон значений в одном октете колеблется от 1 до 255. Запись октетов осуществляется через разделительную точку.

Пример:

192.168.1.8

IPv6

Более новая версия протокола. Сейчас идет постепенный переход сети Интернет на 6-ую версию протокола ip. Но этот процесс будет занимать еще несколько лет. Более же мелкие сети в основном используют именно 4-ую версию.

Обратите внимание. С ростом количества узлов в глобальной сети, стала ощущаться нехватка уникальных адресов. Для решения этой проблемы были разработаны некоторые технологии — яркий пример NAT. С ее помощью частная сеть может использовать для выхода в Интернет только один уникальный внешний ip (см. настройка nat). Но даже используя их, доступное пространство адресов стремительно уменьшалось. Для справки — максимальное количество адресов в протоколе IPv4 около 4,3 миллиарда.

Именно эта проблема была причиной появления новой версии протокола. IPv6 обеспечит до 2128 — это в миллиарды раз больше чем в предыдущей версии.

Структура ip адреса

Иерархическая структура Интернет и прочих сетей представляет собой сегментную модель. Каждый блок адресов называют подсетью. Чтобы иметь возможность передавать/получать данные из этой подсети, у нее также должен быть уникальный ip адрес.

Эта особенность задает некоторые правила, касательно структуры ip адреса. Таким образом, часть адреса будет являться адресом конкретного узла, другая — адресом подсети, к которой он относится. Как правило, адрес сети — это ip порта маршрутизатора, который отвечает за прием и передачу данных для этой сети.

Данный механизм работает благодаря указанию маски подсети — с ее помощью становится понятно, какую часть отвели для адресации подсети, какую для узла.

Мы подробно разбирали принцип деления сети на подсети, и использование маски подсети в этом руководстве — Маска подсети — одно из базовых понятий вычислительных сетей. Разбираем, что такое маска подсети, как она вычисляется и где используется.

Типы адресации

Изначально, протокол ip включал в себя 5 стандартных классов сети. Класс определял, какие и сколько адресов относится к нему, и имел стандартную, классовую маску подсети.

На смену классовой адресации пришла бесклассовая, в которой более гибко использовалась маска подсети, для управления пространством адресов.

Принцип назначения и получения адреса

Для каждого активного узла в сети, адрес назначается либо статически, либо получается динамически.

Что касается статического ip — здесь мы вручную назначаем нужный нам адрес для конкретного узла. Если речь идет о персональном компьютере — то здесь мы в настройке сетевой карты можем указать необходимые данные, и сменить их при необходимости (см. как сменить ip адрес). Для маршрутизатора мы можем задать уникальный адрес для нужного интерфейса, используя команды настройки (см. базовая настройка маршрутизатора cisco).

Динамическое получения адреса доступно в том случае, если в сети реализована технология, обеспечивающая данный процесс. Наиболее используемая на данный момент — DHCP. Это протокол динамического назначения IP адреса. Принцип его работы прост. Имеется сервер или служба DHCP, которая настраивается следующим образом. Создается пул доступных адресов, с указанием всех параметров сети. При попытке подключить к данной сети новое устройство, сервер отслеживает данное событие, и выдает свободный адрес. При этом, подключаемое устройство должно быть сконфигурировано таким образом, чтобы иметь возможность получать ip адрес динамически.

Частные и зарезервированные адреса

Разработчиками протокола были выбраны некоторые адреса и группы адресов, которые они зарезервировали для специальных целей.

10.0.0.0 - 10.255.255.255 - частная сеть класса A

172.16.0.0 - 172.16.255.255 - частная сеть класса B

192.168.0.0 - 192.168.255.255 - частная сеть класса C

xxx.xxx.xxx.255 - широковещательный адрес конкретной сети.

255.255.255.255 - общий широковещательный адрес.

127.0.0.0 - 127.255.255.255 - адреса обратной петли (передача данных самому себе). 
Используется для проверки корректности работы протокола ip.

169.254.0.0 - 169.254.255.255 - Адрес назначается в том случае, если нет возможности получить
динамический ip

Наши рекомендации

Если у вас наблюдаются проблемы с подключением или работой в сети, следует убедиться, корректно ли настроен ip адрес.

В Wi-Fi сетях общего пользования, новым абонентам ip адреса выдаются динамически. Чтобы ваш смартфон или гаджет смог работать в такой сети, убедитесь, что в настройках активировано получения ip по DHCP.

Если у вас остались вопросы касательно структуры и использования IP адреса, задайте свой вопрос на нашем сервисе Вопросы@techprofi.com

Заключение

Сетевая адресация является ключевой темой современных вычислительных сетей. Любой пользователь должен иметь представление о структуре адресации в Интернет, и понимать, каким образом реализуются основные технологии.

Стоит почитать

Зачем искать информацию на других сайтах, если все собрано у нас?

techprofi.com