1. Budowa adresu IP.
Konstrukcja adresu IP składa się z czterech liczb dziesiętnych z zakresu 0-255
przedzielonych kropkami. Można go również zapisać jako jeden ciąg 32 bitów lub cztery ciągi po osiem bitów każdy, przedzielone kropkami.
Każdy taki adres można podzielić na dwie części:
• część identyfikującą daną sieć
• część identyfikującą konkretny komputer w tej sieci.
Z tego faktu wynika, że każda sieć TCP/IP korzysta tylko z wydzielonego zakresu adresów IP, określanego mianem: przestrzeń adresowa.
Przeliczenie przykładowych adresów z postaci dziesiętnej na binarną i odwrotnie: 10.0.0.172 =
11000010.11001100.01101010.00011100 =
Zadanie 1
- ułóż adresy rosnąco: 10.0.0.1 | 1.10.0.100 | 10.0.1.0 | 1.1.0.10 | 1.11.0.0
- wpisz 5 kolejnych adresów zaczynając od 10.10.10.252
2. Klasy adresów:
Pierwotnie bity określające sieć i bity określające komputer były rozróżniane za pomocą tzw. klas adresów IP. Klasy były definiowane za pomocą kilku pierwszych bitów adresu. Na podstawie ich wartości oprogramowanie określało klasę adresu, a tym samym, które bity odpowiadają za adres sieci, a które za adres hosta.
0nnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh.hhhhhhhh - klasa A
10nnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh - klasa B
110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh - klasa C
1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx - multicast
1111xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx - adresy zarezerwowane
n - bit należący do adresu sieci
h - bit należący do adresu hosta.
W ten sposób, na podstawie wartości pierwszego bajtu adresu IP możemy zdefiniować, do jakiej klasy należy dany adres:
N < 128
klasa A
128 < N < 191
klasa B
192 < N < 223
klasa C
224 < N < 239
multicast
N > 239
adresy zarezerwowane
1
Szczegółowe informacje na temat poszczególnych klas adresów IP: Pierwszy
Oktety
Ilość
Adresy
Klasa
oktet
Adresy sieci
określające
Ilość sieci
hostów
specjalne*
adresu
sieć
w sieci
0.X.X.X –
0.X.X.X
A
0xxxxxx
Pierwszy
126
224 – 2
127.X.X.X
127.X.X.X
128.0.X.X –
B
10xxxxxx
Pierwsze dwa
-
16384x
216 – 2
191.255.X.X
192.0.0.X –
C
110xxxxx
Pierwsze trzy
-
ok. 2mln
28 – 2
223.255.255.0
224.X.X.X –
D
1110xxxx
-
-
Adresy Multicast
239.X.X.X
Adresy
240.X.X.X –
E
1111xxxx
-
255.X.X.X
zarezerwowane do
255.X.X.X
badań
*nie mogą być używane do adresowania hostów
Adresy multicast są adresami transmisji grupowej, wykorzystywanymi np. przy wideokonferencjach.
Do adresowania unicast (pojedynczych hostów) stosowane są, więc klasy A, B i C.
Adresy prywatne – dla każdej z pierwszych trzech klas określono pewne zakresy adresów, które mają służyć do adresowania hostów w sieciach lokalnych. Często określa się je jako adresy nierutowalne w Internecie, gdyż nie obsługują ich routery internetowe.
Przeciwieństwem tych adresów są adresy publiczne (obsługiwane w Internecie) - pozostałe adresy w tych klasach.
Adresy prywatne:
Klasa A: 10.0.0.0 - 10.255.255.255
Klasa B: 172.16.0.0 - 172.31.255.255
Klasa C: 192.168.0.0 - 192.168.255.255
3. Maska podsieci – maski naturalne:
W pewnym momencie rozwoju Internetu okazało się, że klasowy sposób przydzielania adresów sieci jest bardzo nieekonomiczny. Dostępne klasy adresów zaczęły się bardzo szybko kurczyć. Wprowadzono system zwany: bezklasowym rutowaniem międzydomenowym CIDR
(Classless Inter-Domain Routing). Pojawiło się pojęcie maski podsieci.
Maska podsieci składa się podobnie jak adres IP z 4 bajtów, używana jest do wydzielenia części adresu odpowiadającej za identyfikację sieci i części odpowiadającej za identyfikację hosta w tej sieci. W celu zachowania zgodności z klasowym podziałem adresów, dla każdej klasy określono tzw. maski naturalne:
Klasa A – 255.0.0.0
Klasa B – 255.255.0.0
Klasa C – 255.255.255.0
2
Określanie adresu sieci na podstawie maski podsieci (iloczyn logiczny AND): 10.0.0.172 AND 255.0.0.0 = ?
1 AND 1 = 1
1 AND 0 = 0
0 AND 1 = 0
0 AND 0 = 0
10.0.0.172
=
00001010.00000000.00000000.10101100
AND
255.0.0.0
=
11111111.00000000.00000000.00000000
=
00001010.00000000.00000000.00000000
Czyli w postaci dziesiętnej:
10.0.0.0
Często adres IP w połączeniu z maską podaje się w następujący sposób: 10.0.0.172/8
= 10.0.0.172 i 255.0.0.0
172.16.10.1/16 = 172.16.10.1 i 255.255.0.0
192.168.0.2/24 = 192.168.0.2 i 255.255.255.0
liczba po ukośniku mówi o tym ile pierwszych bitów maski podsieci posiada wartość 1, czyli ile bitów określa adres sieci.
Dla każdej sieci/podsieci IP pula adresów dostępnych dla hostów jest pomniejszona o dwa adresy – pierwszy i ostatni w danym zakresie. Pierwszy adres jest adresem sieci (co wyliczono powyżej), natomiast ostatni to adres rozgłoszeniowy (broadcast). Często określa się, że adres rozgłoszeniowy to adres, który w miejscu określającym hosta ma ustawione same jedynki np. dla sieci 10.0.0.0/8 adres rozgłoszeniowy to: 10.255.255.255.
Używa się go do jednoczesnego zaadresowania wszystkich komputerów w danej sieci (jest przetwarzany przez wszystkie komputery w sieci).
Adres IP każdego urządzenia, które może być połączone z Internetem musi być unikalny w skali światowej. W celu zapewnienia jednoznaczności identyfikatorów sieci, wszystkie adresy publiczne przydzielane są przez jedną organizację. Zajmuje się tym Internet
Network Information Center (INTERNIC). Przydziela ona adresy sieci wraz z maskami podsieci, czyli zakresy adresów, zaś adresy hostów w ramach sieci administrator może przydzielać bez potrzeby kontaktowania się z organizacją. W przypadku korzystania z adresów prywatnych administrator również ma „wolną rękę”.
Zadanie 1
Komputer posiada adres IP 198.1.1.15 i maskę podsieci 255.255.255.0, określ następujące informacje:
- klasa adresu
- adres sieci
- adres rozgłoszeniowy
- max. ilość hostów w tej sieci
Zadanie 2
Zaproponuj dla sieci lokalnej, w której znajduje się 120 komputerów adresy IP (adresy przydzielaj kolejno od pierwszego wolnego).
3
- klasa adresów
- maska podsieci
- adres rozgłoszeniowy
- adres 1 hosta
- adres 120 hosta
Zadanie 3
j.w. dla 300 komputerów.
PODSIECI IP
W celu bardziej ekonomicznego rozdzielania zakresów adresów IP, jak również w celu ułatwienia zarządzania sieciami IP można dzielić zakresy wynikające z klasowego podziału adresów na mniejsze poprzez modyfikację naturalnych masek podsieci.
Aby podzielić sieć na podsieci należy w naturalnej masce podsieci ustawić określoną
ilości bitów części hosta na 1, dodając je tym samym do części sieciowej (zawsze kolejno od lewej strony).
Wzór określający ile powstanie podsieci:
2n = ilość podsieci
, gdzie n to ilość bitów w masce, jaką z części hosta trzeba ustawić na 1.
Wzór określający ilość hostów dla danej maski podsieci:
2m – 2 = ilość hostów
, gdzie m ilość bitów w masce ustawionych na 0 po modyfikacji.
Dla maski naturalnej klasy C:
Ilość podsieci
Maska bitowo
Maska dziesiętnie
Ilość hostów
20 = 1 sieć
11111111.11111111.11111111.00000000
255.255.255.0
28 – 2 = 254
21 = 2 podsieci
11111111.11111111.11111111.10000000
255.255.255.128
27 – 2 = 126
22 = 4 podsieci
11111111.11111111.11111111.11000000
255.255.255.192
26 – 2 = 62
23 = 8 podsieci
11111111.11111111.11111111.11100000
255.255.255.224
25 – 2 = 30
…
…
…
…
26 = 64 podsieci
11111111.11111111.11111111.11111100
255.255.255.252
22 – 2 = 2
27= 128 podsieci
11111111.11111111.11111111.11111110
255.255.255.254
BŁĄD!!!
28 = 256 podsieci
11111111.11111111.11111111.11111111
255.255.255.255
BŁĄD!!!
4
Pewna firma uzyskała zakres adresów IP klasy C - 192.10.1.0/24. posiada, więc możliwość zaadresowania 254 hostów. Firma ma siedzibę w budynku czteropiętrowym, gdzie na każdym piętrze znajduje się dział wykonujący inne zadania. W celu ułatwienia zarządzania siecią (np. ograniczania uprawnień wybranych działów, lub odseparowania ich od siebie) administrator postanowił podzielić uzyskany zakres na cztery podsieci.
Zakres adresów:
192.10.1.0 – 192.10.1.255
Maska podsieci:
255.255.255.192
Charakterystyka uzyskanych podsieci:
Każda z powstałych podsieci, podobnie jak w przypadku korzystania z masek naturalnych, posiada własny adres sieci i adres rozgłoszeniowy. Jak widać, w zapisanym powyżej zakresie adresów, zmianie ulegać będzie jedynie ostatni oktet i właśnie od jego wartość będzie zależało do jakiej podsieci należy cały adres IP. W celu określenia dla każdej podsieci adresów sieci, rozgłoszeniowych i tych, które będą służyły do adresowania hostów należy najpierw rozpisać wszystkie kombinacje, jakie mogą wystąpić w części sieciowej adresu.
Kombinacje części sieciowej:
11000000.00001010.00000001.00hhhhhh
11000000.00001010.00000001.01hhhhhh
11000000.00001010.00000001.10hhhhhh
11000000.00001010.00000001.11hhhhhh
h – bity części określającej hosty
Podsieć 1:
Adres sieci:
11000000.00001010.00000001.00hhhhhh
AND
11111111.11111111.11111111.11000000
=
11000000.00001010.00000001.00000000
=
192.10.1.0
Adres rozgłoszeniowy:
11000000.00001010.00000001.00111111
=
192.10.1.63
Zakres adresów hostów:
192.10.1.1 - 192.10.1.62
5
Adres sieci:
11000000.00001010.00000001.01hhhhhh
AND
11111111.11111111.11111111.11000000
=
11000000.00001010.00000001.01000000
=
192.10.1.64
Adres rozgłoszeniowy:
11000000.00001010.00000001.01111111
=
192.10.1.127
Zakres adresów hostów:
192.10.1.65 - 192.10.1.126
Podsieć 3:
Adres sieci:
11000000.00001010.00000001.10hhhhhh
AND
11111111.11111111.11111111.11000000
=
11000000.00001010.00000001.10000000
=
192.10.1.128
Adres rozgłoszeniowy:
11000000.00001010.00000001.10111111
=
192.10.1.191
Zakres adresów hostów:
192.10.1.129 - 192.10.1.190
Podsieć 4:
Adres sieci:
11000000.00001010.00000001.11hhhhhh
AND
11111111.11111111.11111111.11000000
=
11000000.00001010.00000001.11000000
=
192.10.1.192
Adres rozgłoszeniowy:
11000000.00001010.00000001.11111111
=
192.10.1.255
Zakres adresów hostów:
192.10.1.193 - 192.10.1.254
Podsumowanie
Podsieci
Adres sieci
Zakres adresów hostów
Adres
Ilość hostów
rozgłoszeniowy
1
192.10.1.0
192.10.1.1 – 192.10.1.62
192.10.1.63
62
2
192.10.1.64
192.10.1.65 – 192.10.1.126
192.10.1.127
62
3
192.10.1.128
192.10.1.129 – 192.10.1.190
192.10.1.191
62
4
192.10.1.192
192.10.1.193 – 192.10.1.254
192.10.1.255
62
Aby określić informacje takie jak powyżej bez dokonywania obliczeń można skorzystać z dokumentu RFC 1878, w którym rozpisano wszystkie możliwe maski podsieci i tworzone przez nie adresy.
6
Aby umożliwić komunikację pomiędzy utworzonymi podsieciami, należy zastosować router, który będzie posiadał po jednym interfejsie dla każdej podsieci. Można w tym celu wykorzystać router sprzętowy jak i programowy, czyli oprogramowanie uruchomione na komputerze wyposażonym, w co najmniej cztery (w tym przypadku) karty sieciowe. Każdy z interfejsów routera musi mieć przypisany adres IP zgodny z zakresem adresów IP podsieci, do której jest podłączony. Zaleca się, aby interfejs routera otrzymał ostatni adres IP z danego zakresu.
Na routerze może zostać uruchomione dodatkowo oprogramowanie typu firewall, serwer DHCP, serwer DNS, które umożliwi łatwiejsze konfigurowanie, kontrolowanie i zarządzanie podsieciami. Router może również posiadać połączenie z siecią Internet, które będzie udostępniał w wybranych podsieciach (router pełniący taką funkcję nazywany jest bramą).
Zadanie
Administrator pewnej sieci lokalnej ma zadanie utworzyć 3 podsieci. Dla każdej z nich potrzebuje około 400 adresów IP. Zakresy adresów w podsieciach mają być przydzielane kolejno od pierwszego wolnego. Liczba niewykorzystanych adresów ma być jak najmniejsza.
Określ dla każdej podsieci:
- adres sieci
- adres rozgłoszeniowy
- zakres adresów hostów
- ilość hostów w podsieci
7