Суть конфигурации TCP/IP
Для понимания процесса конфигурирования TCP/IP и проектирования сетей важно освоить некоторые фундаментальные понятия:
IP-адреса;
подсети и сетевые маски;
широковещательные адреса;
адреса шлюзов;
серверы имен.
Рассматривая эти понятия, мы будем опираться на IP версии 4 (IPv4)_B настоящее время выполняется переход на IP версии 6 (IPv6), но основные принципы старой версии IPv4 входят в новую схему IP-адресации.
IP-адреса
В мире TCP/IP каждый компьютер (или хост), соединенный с сетью, получает уникальный адрес, известный как
W-адрес.
IР-адрес - это состоящее из четырех частей число, которое однозначно идентифицирует хост-компьютер.
IP-адреса состоят из четырех целых чисел, каждое величиной от 0 до 255, разделяемых точками. Каждый компьютер, непосредственно подсоединенный к Интернету, имеет свой уникальный IP-адрес. Соединяясь с Internet через провайдера услуг Internet (Internet Service Provider, ISP), на время своего соединения удаленный компьютер получает и использует уникальный IP-адрес, который присваивается ему ISP.
Компьютеры оперируют двоичными кодами: нулями (0) и единицами (1). При этом, например, IP-адрес 192.168.0.34, будучи преобразованным в двоичный код, имеет вид:
11000000 10101000 00000000 00100010 Каждая из этих 32 цифр представляет собой один бит (двоичный разряд). В IР,-адресе 32 бита.
Общее количество доступных IP-адресов - 2
32
или 4 294 967 296. Может показаться, что это огромное количество адресовано при той скорости, с которой Internet растет в последние годы, IP-адреса быстро становятся дефицитом.
В настоящее время предлагается новая структура IP-адреса -IP версия 6 (IPv6) - состоящая из 128-битовых целых чисел и позволяющая сформировать 340282366920938463463374607431768-211456 адресов. Такое число можно получить при возведении в четвертую степень общего числа адресов, доступных сейчас.
Очевидно, что IP-адреса непросто равномерно распределить среди пользователей. Особенно с учетом того, что они назначаются сразу целым
сетям -
для использования организациями, провайдерами Internet и другими группами, которым необходим IP-адрес для работы с Internet.
Существует три используемых типа TCP/IP сетей: класса А, класса В и класса С.
В сетях класса А сеть идентифицируется по первому байту IP-адреса. Оставшиеся три байта определяют конкретный компьютер в сети. Всего в сети класса А доступно 16 777 216 адресов. Первый байт в сети класса А имеет величину от 1 до 126. Например, в сети класса А с первым номером 98, доступны IP-адреса от 98.0.0.1 до 98.255.255.254.
В сетях класса В сеть идентифицируется по первым двум байтам ГР-адреса. Оставшиеся два байта определяют конкретный компьютер в сети. Всего в сети класса В имеется 65 536 адресов. Первый байт в сети класса В имеет величину от 128 до 191. Второй байт может иметь любое значение от 0 до 255. Например, в сети класса В с первыми байтами адреса 145.255, доступны IP-адреса от 145.255.0.1 до 145.255.255.254.
В сетях класса С сеть идентифицируется по первым трем байтам IP-адреса. Оставшийся байт определяет конкретный компьютер в сети. Всего в сети класса С 254 адреса. Первый байт в сети класса С имеет величину от 192 до 223. Второй и третий байты могут иметь любое значение от 0 до 255. Например, в сети класса С с первыми байтами адреса 212.230.0, доступны IP-адреса от 212.230.0.1 до 212.230.0.254.
Вы, наверное, заметили, что первое и последнее из возможных значений (0 и 255) в полном диапазоне не используются. Это связано с тем, что первое значение используется для адреса сети целиком, а последнее - для широковещательного адреса. Например, упомянутая сеть класса А имеет адрес 98.0.0.0, а ее широковещательный адрес - 98.255.255.255.
Вы, вероятно, также обратили внимание на то, что в качестве первого числа в IP-адресах не используются такие значения, как 0, 127 и 224-255. Кроме того, существует ряд адресов, зарезервированных для приватного использования (см. примечания в следующем разделе).
Работа подсетей и маски сетей
Часто для организаций, нуждающихся в большом количестве ГР-адресов, необходимо получить адрес сети класса В и разделить эту сеть (сегментировать) на 256 сетей класса С. Прекраеный пример - крупные ISP, которым необходимо организовать сети класса С для своих корпоративных клиентов, используя сеть класса В. Например, если провайдер имеет сеть класса В с адресом 165.65, он может поделить ее на 256 подсетей, с адресами от 165.65.0 до 165.65.255. Каждая из этих подсетей будет иметь 254 доступных адреса, подобно тому, как это имеет место в сети класса С.
Но это может привести к неоднозначности адресации. Как компьютер узнает, к какой сети он принадлежит? Если машина имеет IP-адрес 19.148.43.194, то совсем не очевиден способ определения - находится ли он в 19-ой сети класса А, 19.148-ой сети класса В или 19.148.43-ей сети класса С.
Проблема решается использованием
масок сетей
(или
масок подсетей).
Маска сети - это набор разделенных точками однобайтовых целых чисел, который определяет какая часть IP-адреса идентифицирует сеть.
Существует три разновидности масок: 255.0.0.0, 255.255.0.0 и 255.255.255.0. Если вам известен IP-адрес и сетевая маска, вы сможете определить IP-адрес сети и диапазон доступных адресов в сети.
Рассмотрим ЕР-адрес 19.148.43.194. Если маска сети 255.0.0.0, то сетевой адрес 19.0.0.0, а диапазон доступных адресов в этой сети от 19.0.0.1 до 19.255.255.254. Если маска сети 255.255.0.0, то сетевой адрес 19.148.0.0, а диапазон доступных адресов в этой сети от 19.148.0.1 до 19.148.255.254. Если маска сети 255.255.255.0, то сетевой адрес 19.148.43.0, а диапазон доступных адресов в этой сети от 19.148.43.1 до 19.148.43.254.
Когда компьютер отправляет сообщение, он использует соответствующий IP-адрес. Если ему известна сетевая маска, то он знает, как распорядиться этим адресом.
Примечание
Возможны и более сложные маски сетей, но здесь мы их рассматривать не будем. Существует множество способов подразделения и комбинирования адресных пространств. Более подробные сведения по этому вопросу можно найти в IP Sub-networking mini-HOWTO по адресу
http://www.linuxdoc.org/HOWTO/mini/IP-Subnetworking.html
или в гл. 2 руководства
Linux Network Administrators Guide
no адресу
http
:
//www
. linuxdoc.org/LDP/nag2/index.html. Если вы проектируете собственную ТСР/IР-сеть, не забудьте уделить особое внимание вопросу приватных адресов.
IP версия 6 (IPv6)
В настоящее время мировое информационное сообщество осуществляет переход на схему адресации IPv6, обеспечивающую до 2 различных адресов. Конечно, этот переход представляет собой не моментальный акт и поэтому в течение некоторого времени аппаратура и программное обеспечение сетей должны поддерживать обе версии адресации: IPv4 и IPv6. В рамках огромного диапазона адресов IPv6 можно разместить все адресное пространство IPv4. Ваш теперешний IP-адрес (IPv4) будет работать и в адресном пространстве IPv6.
На практике процесс конвертирования адреса из старой схемы в новую весьма прост. Так IРv4-адресу:
192.168.33.54
соответствует IPv6-aapec
: :192.168.33.54
После завершения перехода на новую схему адресации, адреса в IPv6 будут записываться в шестнадцатеричной нотации. В ней существует 16 "цифр": 0,
1,2, 3,
4,
5, 6,
7, 8, 9, а, b, с, d, e, f. Типичный 1Ру6-адрес может выглядеть, например, так
3dfe:0b80:0al8:1def:0000:0000:0000:0287
В схеме IPv6 разрешается отбрасывать ведущие нули, поэтому приведенный выше адрес эквивалентен следующему
3dfе:b80:а!8:Idef:0:0 : 0 : 287
Чтобы записать приведенный выше IPv4-адрес 192.168.33.54 в новой нотации, переведем сначала его составляющие в двоичный код
11000000 10101000 00100001 00111000
После перевода в шестнадцатеричную форму он выглядит так
с0а8:2138 Полный IPv6-anpec будет выглядеть так
0000:0000:0000:0000:0000:0000:с0а8:2136
или
0:0:0:0:0:0:с0а8:2136
или
::192.168.33.54
Широковещательные адреса
Широковещательный адрес -
это специальный адрес, который можно использовать при передаче информации всем хост-компьютерам сети. Вместо того, чтобы отсылать отдельные пакеты каждому хост-компьютеру, можно отослать единственный пакет для всех компьютеров (подобно радио- или телевизионному сигналу).
В основе широковещательного адреса лежит адрес сети, но часть адреса, задающая хост-компьютер, заменена на 255. Для сети класса В 174.148 широковещательный адрес- 174.148.255.255, а для сети класса С 194.148.43 - 194.148.43.255.
Адреса шлюзов
В параграфе, посвященном маршрутизации, отмечено, что сконфигурированные для локальной сети или подсети компьютеры не знают, как связываться с компьютерами, принадлежа-щими внешней сети (например, Internet).
Шлюзы -
это компьютеры, которые обеспечивают связь с внешним миром. Они имеют как минимум два сетевых интерфейса: один - для соединения с локальной сетью и другой - с внешним миром. Шлюз пересылает пакеты в локальную сеть из глобальной или обратно.
Для соединения хост-компьютера с внешней сетью шлюзу необходимо знать IP-адрес хотя бы одного шлюза вне локальной сети.
Серверы имен
Если вам необходимо получить доступ к сайту издательства Sybex, вы можете ввести 63.99.19,8.12 в адресное поле вашего браузера. Но гораздо проще запомнить символический WWW-адрес http: / /www. Sybex. com. Эта проблема решается использованием Системы Доменных Имен (Domain Name System, DNS). DNS реализует механизм преобразования доменных имен (например, bahai. org) и имен хост-компьютеров (www. bahai. org) в IP-адреса.
Каждый компьютер, подключенный к Интернету или другой глобальной сети, нуждается в сервере имен. Поэтому, конфигурируя TCP/IP на хост-компьютере большой сети, не забудьте о сервере имен.
Провайдеры предоставляют сервер имен для выхода пользователя в Интернет. На практике, при коммутируемом соединении вам в большинстве случаев даже не нужно знать IP-адрес сервера имен. Соответствующие настройки выполняются автоматически в ходе подключения. Коммутируемые соединения подробно рассмотрены в гл. 22.
