Цель работы: Изучить правила адресации сетевого уровня, научиться распределять адреса между участниками сети передачи данных и организовывать маршрутизацию между сегментами сети

Оборудование: персональный компьютер, включенный в сеть IP, Microsoft Windows

1 Сетевой уровень модели OSI

Сетевой уровень отвечает за возможность доставки пакетов по сети передачи данных – совокупности сегментов сети, объединенных в единую сеть любой сложности посредством узлов связи, в которой имеется возможность достижения из любой точки сети в любую другую.

В связи с необходимостью перенаправлять пакеты из одного сегмента сети в другой, сетевые адреса должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Адреса должны быть уникальны. В сети не может быть нескольких участников с одинаковыми адресами во избежание неоднозначности.

2. Сетевой адрес должен содержать информацию о том, как достичь получателя по сети.

Это приводит к структурности адреса – адрес разбивается на части, позволяющие определить местоположение участника внутри сети.

Структура может быть сложной многоуровневой, например адрес содержит информацию о стране, области, населенном пункте, предприятии, здании, отделе и т.д. или простой, содержащей номер сети и номер компьютера в сети.

По сложной структуре легче построить маршрут прохождения пакета, но адрес оказывается сложным и перегруженным часто ненужной информацией. Примером такой адресации может служить доменная адресация в Интернет, по адресу asu.bru.mogilev.by нетрудно понять, где находится данный участник сети и как до него добраться.

Простая структура позволяет значительно сократить размер адреса и сохраняет возможность работы в сети любой структуры, но для этого могут потребоваться сложные и, часто, не столь очевидные алгоритмы, как в предыдущем случае.

2 Протокол IP (Internet Protocol)

Архитектуру сетевого уровня удобно рассматривать на примере сетевого протокола IP – самого распространенного в настоящее время, основного протокола сети Интернет. Термин «стек протоколов TCP/IP» означает «набор протоколов, связанных с IP и TCP(протоколом транспортного уровня)».

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины.

Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети.

Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол.

Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети, могут обмениваться пакетами.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель: там пакет направляется к получателю.

Таким образом, адрес получателя должен содержать в себе:

1. номер (адрес) подсети;

2. номер (адрес) участника (хоста) внутри подсети.

IP адреса представляют собой 32-х разрядные двоичные числа. Для удобства их записывают в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками. Каждое число является десятичным эквивалентом соответствующего байта адреса (для удобства будем записывать точки и в двоичном изображении).

192.168.200.47

является десятичным эквивалентом двоичного адреса

11000000.10101000.11001000.00101111

Иногда применяют десятичное значение IP-адреса. Его легко вычислить

192*256³+168*256²+200*256+47=3232286767

или с помощью метода Горнера :

(((192*256)+168)*256+200)*256+47=3232286767

Таблица 1. Перевод некоторых чисел из двоичной системы счисления в десятичную и обратно.

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

Количество разрядов адреса подсети может быть различным и определяется маской сети.

Маска сети также является 32-х разрядным двоичным числом. Разряды маски имеют следующий смысл:

1. если разряд маски равен 1, то соответствующий разряд адреса является разрядом адреса подсети;

2. если разряд маски равен 0, то соответствующий разряд адреса является разрядом хоста внутри подсети.

Все единичные разряды маски (если они есть) находятся в старшей (левой) части маски, а нулевые (если они есть) – в правой (младшей).

Исходя из вышесказанного, маску часто записывают в виде числа единиц в ней содержащихся.

255.255.248.0 (11111111.11111111.11111000.00000000) – является правильной маской подсети (/21),

а 255.255.250.0 (11111111.11111111.11111010.00000000) – является неправильной, недопустимой.

Нетрудно увидеть, что максимальный размер подсети может быть только степенью двойки (двойку надо возвести в степень, равную количеству нулей в маске).

При передаче пакетов используются правила маршрутизации, главное из которых звучит так:

«Пакеты участникам своей подсети доставляются напрямую, а остальным – по другим правилам маршрутизации».

Таким образом, прежде чем отправлять пакет, требуется определить, является ли получатель членом нашей подсети или нет.

3 Определение диапазона адресов подсети.

Определение диапазона адресов подсети можно произвести из определения понятия маски:

1. те разряды, которые относятся к адресу подсети, у всех хостов подсети должны быть одинаковы;

2. адреса хостов в подсети могут быть любыми.

То есть, если наш адрес 192.168.200.47 и маска равна /20, то диапазон можно посчитать:

11000000.10101000.11001000.00101111 – адрес

11111111.11111111.11110000.00000000 – маска

11000000.10101000.1100ХХХХ.ХХХХХХХХ – диапазон адресов

где 0,1 – определенные значения разрядов,

Х – любое значение,

Что приводит к диапазону адресов:

от

11000000.10101000.11000000.00000000 (192.168.192.0)

до

11000000.10101000.11001111.11111111 (192.168.207.255)

Следует учитывать, что некоторые адреса являются запрещенными или служебными и их нельзя использовать для адресов хостов или подсетей. Это адреса, содержащие:

0 в первом или последнем байте,

255 в любом байте (это широковещательные адреса),

127 в первом байте (внутренняя петля – этот адрес имеется в каждом хосте и служит для связывания компонентов сетевого уровня).

Поэтому доступный диапазон адресов будет несколько меньше.

Диапазон адресов:

10.Х.Х.Х – для больших локальных сетей;

172.16.Х.Х – для больших локальных сетей, но применяется реже,

192.168.Х.Х – для маленьких (небольших) локальных сетей,

не может быть использован в сети Internet, т.к. отданы для использования в сетях непосредственно не подключенных к глобальной сети.

4 Команда ipconfig

Команда ipconfig отображает краткую информацию, т.е. только IP-адрес, маску подсети и стандартный шлюз для каждого подключенного адаптера, для которого выполнена привязка с TCP/IP.

5 Задания для выполнения

1. Какие адреса из приведенного ниже списка являются допустимыми адресами хостов и почему:

0.10.10.10

10.0.10.10

10.10.0.10

10.10.10.10

127.0.127.127

127.0.127.0

255.0.200.1

1.255.0.0

2. Перечислите все допустимые маски, по какому принципу они получаются.

3. Определите диапазоны адресов подсетей (даны адрес хоста и маска подсети):

10.212.157.12/24

27.31.12.254/31

192.168.0.217/28

10.7.14.14/16

4. Какие из адресов

241.253.169.212

243.253.169.212

242.252.169.212

242.254.169.212

242.253.168.212

242.253.170.212

242.253.169.211

242.253.169.213

будут достигнуты напрямую с хоста

242.254.169.212/21.

Определите диапазон адресов в его подсети.

5. Посмотрите параметры IP на своем компьютере с помощью команды ipconfig. Определите диапазон адресов и размер подсети, в которой Вы находитесь. Попробуйте объяснить, почему выбраны такие сетевые параметры и какие сетевые параметры выбрали бы Вы.

6 Контрольные вопросы

1. Чем занимается сетевой уровень?

2. Что такое сеть передачи данных?

3. Какие требования предъявляются к сетевой адресации?

4. Можно ли использовать в качестве сетевого МАС-адрес?

5. Что такое маска подсети,?

6. Какова структура IP-адреса?

7. Чем определяется размер подсети?

8. Как определить диапазон адресов в подсети?

9. Как определить размер подсети?

[<<Предыдущая лабораторная] [В начало страницы]

[1 Сетевой уровень] [2 Протокол IP] [3 Диапазона адресов] [4 IPCONFIG] [5 Задания] [6 Вопросы]

[В конец страницы] [Следующая лабораторная>>]

Последнее изменение: среда, 26 ноября 2014, 14:13