Основные типы адресации

IP-адресация версии 4

На сетевом уровне (или IP) мы должны уникально идентифицировать каждое устройство в Интернете, чтобы обеспечить глобальную связь между всеми устройствами. Эта адресация напоминает нумерацию в телефонной сети, где каждый абонент имеет уникальный номер телефона, содержащий международный код (код страны), междугородний код города и т. д., который идентифицирует его местоположение.

Установление соединения между двумя и более узлами происходит на основе обработки адресной информации, которая по мере необходимости обрабатывается устройствами 3-го уровня в маршрутизаторах. К адресу предъявляются следующие требования:

• адрес должен быть универсальным;
• адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для обработки соответствующими узлами;
• адрес должен быть удобен для пользователя.

Идентификатор, используемый на уровне IP набора протокола TCP/IP, чтобы идентифицировать каждое устройство, подключенное к Интернету, назван адресом Интернета, или адресом IP. Адрес IP — двоичный адрес на 32 бита, который уникально и универсально определяет подключение хоста или маршрутизатора к Интернету.

Адреса IP уникальны. Они уникальны в том смысле, что каждый адрес определяет одно и только одно подключение к Интернету. Два устройства в Интернете никогда не могут иметь одного того же адреса. Если устройство имеет два подключения к Интернету, через две сети, оно имеет два адреса IP.

Адреса IP универсальны потому, что система адресации должна быть принята любым хостом, который хочет быть связанным с Интернетом.

Адресное пространство

Протокол, подобный IP, то есть определяющий адреса, имеет адресное пространство. Адресное пространство — общее количество адресов, применяемых в соответствии с протоколом. Если протокол использует N бит, чтобы определить адрес, адресное пространство – 2^N, потому что каждый бит может иметь два различных значения (0 и 1), а N бит могут иметь 2^N значений.

IPv4 использует адреса на 32 бита, то есть адресное пространство – 2³² или 4,294,967,296 (больше чем четыре миллиарда). Это означало бы, что, теоретически, если не было бы никаких ограничений, к Интернету могли бы быть подключены более чем 4 миллиарда устройств. Мы вскоре увидим, что фактически номеров намного меньше.

Система обозначений

Применяется, чтобы указать адрес IP. Есть три общих системы обозначений: двоичная, десятичная разделенная точками и шестнадцатеричная система обозначений.

Двоичная система обозначений

В двоичной системе обозначений адрес IP отображен как 32 бита. Чтобы сделать адрес читаемым, обычно вставляются один или более пробелов между каждым октетом (8 бит). Каждый октет часто упоминается как байт. Поэтому адрес IP называется адресом с 4 октетами, или 4-байтовым адресом. Ниже показан пример адреса IP в двоичной системе обозначений:

10010001 11011101 01010101 10010100

Десятичная разделенная точками система обозначений

Чтобы сделать адрес IP более компактным и более простым для чтения, адреса Интернета обычно написаны в десятичной форме с точкой (точечное отделение байтов). Рисунок 2.1 показывает адрес IP в десятичной системе обозначений, разделенной точками. Обратите внимание на то, что поскольку каждый байт (октет) — только 8 битов, каждый номер в десятичной разделенной точками системе обозначений находится между 0 и 255. В некоторых компьютерных системах возможно применение октальной и шестнадцатеричной систем обозначения.

Рис. 2.1. Десятичная разделенная точками система обозначений (нотация)

Пример 1

Замените следующие IP-адреса в двоичном обозначении на десятичную систему, обозначенную с разделением точками:

• 10000001 00001011 00001011 11101111 ;
• 11000001 10000011 00011011 11111111 ;
• 11100111 11011011 10001011 01101111 ;
• 11111001 10011011 11111011 00001111.

Решение

Мы заменяем каждую группу 8 битов ее эквивалентным десятичным номером и добавляем точки для разделения:

• 129.11.11.239 ;
• 193.131.27.255 ;
• 231.219.139.111 ;
• 249.155.251.15.

Пример 2

Замените следующие IP-адреса десятичного обозначения с применением точек на двоичное обозначение:

• 111.56.45.78 ;
• 221.34.7.82 ;
• 241.8.56.12 ;
• 75.45.34.78.

Решение

Мы заменяем каждый десятичный номер его двоичным эквивалентом:

• 01101111 00111000 00101101 01001110 ;
• 11011101 00100010 00000111 01010010 ;
• 11110001 00001000 00111000 00001100 ;
• 01001011 00101101 00100010 01001110.

Пример 3

Найдите ошибку, если таковые вообще имеются, в следующих IP-адресах:

• 111.56.045.78 ;
• 221.34.7.8.20 ;
• 75.45.301.14 ;
• 11100010.23.14.67.

Решение

• В десятичном обозначении с использованием разделительных точек в начале десятичного числа не применяется нуль (045).
• Мы не можем иметь больше чем четыре байта в IP-адресе.
• В пунктирно-десятичном изображении каждый номер меньше или равен 255 ; 301 — вне этого диапазона.
• Смесь двоичного обозначения и десятичной системы обозначений, разделенной точками, не позволяется.

Шестнадцатеричная система обозначений

Мы иногда видим адрес IP в шестнадцатеричной системе обозначений. Каждая шестнадцатеричная цифра эквивалентна четырем битам. Это означает, что адрес на 32 бита имеет 8 шестнадцатеричных цифр. Такая система обозначений часто используется в сетевом программировании.

Пример 4

Замените следующие адреса IP в двоичной системе обозначений на шестнадцатеричную систему обозначений:

• 10000001 00001011 00001011 11101111 ;
• 11000001 10000011 00011011 11111111.

Решение

Мы заменяем каждую группу в 4 бита ее шестнадцатеричным эквивалентом. Обратите внимание, что шестнадцатеричная система обозначений обычно не имеет ни одного добавленного пробела; однако 0X добавляется в начале или в конце приписывается индекс 16, чтобы показать, что номер приведен в шестнадцатеричном обозначении.

• OX810BOBEF или 810BOBEF₁₆ ;
• OXC1831BFF или C1831BFF₁₆.