Основные типы адресации

Адресация по классам

В начале внедрения IP-адресации использовали концепцию классов. Эта архитектура названа адресацией по классам.

В середине 1990-х была введена новая архитектура, названная бесклассовой адресацией, которая была предназначена, в конечном счете, заменить первоначальную архитектуру. Однако в большинстве случаев Интернет все еще использует адресацию по классам, и переход идет медленно. Далее рассматривается сначала адресация по классам, а потом бесклассовая адресация. "Классовая" концепция необходима, чтобы понять "бесклассовую" концепцию.

Имеется пять классов адресов, приведенных в табл. 2.1, где жирным шрифтом выделена старшая часть IP-адреса, указывающая номер сети.

Согласно [31, 32], в версии 4 сетевые IP-адреса имеют двухуровневую иерархию, старшая часть которых отображает номер сети (netid), а младшая – номер узла (компьютера) в сети (hostid). Общая длина адреса имеет длину 4 байта и записывается в виде десятичных чисел, разделенных точками. Первые биты сетевого адреса задают класс адреса, по которому определяется, какая его часть относится к номеру сети, а какая – к номеру узла. Если сеть является частью Интернета, то номер сети назначается централизованно по рекомендации специального органа Интернета – Internet Information Center. Номер узла в IP-адресе назначается из разрешенного для этого класса диапазона независимо от физического адреса. Маршрутизатор объединяет несколько сетей, поэтому каждый порт (интерфейс) маршрутизатора имеет свой IP-адрес.

Большие сети используют адреса класса А, средние – класса В, маленькие – класса С.

Мы можем видеть из табл. 2.1, что класс A покрывает половину адресного пространства — это серьезный недостаток проекта. Класс B охватывает 1/4 всего адресного пространства — и это второй недостаток проекта. Класс C охватывает 1/8 адресного пространства, и классы D и E покрывают 1/16 адресного пространства каждый.

Если адрес дается в двоичной системе обозначений, первые биты остатка могут указать нам класс адреса, как показано на Рис. 2.2.

Рис. 2.2. Нахождение класса в двоичной системе обозначений

Пример 5

Как доказать, что мы имеем 2147483648 адресов в классе A?

Решение

В классе A только 1 бит определяет класс. Остающийся 31 бит доступен для адреса.С 31 битом мы можем иметь 2³¹, или 2147483648 адресов.

Пример 6

Найдите класс каждого адреса:

• 00000001 00001011 00001011 11101111 ;
• 11000001 10000011 00011011 11111111 ;
• 10100111 11011011 10001011 01101111 ;
• 11110011 10011011 11111011 00001111.

Решение

См. процедуру на рис. 2.2.

• Первый бит — 0. Это — адреса класса A.
• Первые 2 бита — 1; третий бит — 0. Это — адрес класса C.
• Первый бит — 1; второй бит — 0. Это — адрес класса B
• Первые 4 бита — 1111. Это — адрес класса E.

Когда адрес дается в десятичной разделенной точками системе обозначений, чтобы определить класс адреса, мы должны смотреть только на первый байт (номер). Каждый класс имеет заданный диапазон номеров.

Это означает, что если первый байт (в десятичном числе) — между 0 и 127, то класс — A. Если первый байт — между 128 и 191, класс — B. И так далее.

Пример 7

Найдите класс каждого адреса:

• 227.12.14.87 ;
• 193.14.56.22 ;
• 14.23.120.8 ;
• 252.5.15.111 ;
• 134.11.78.56.

Решение

• Первый байт — 227 (между 224 и 239); класс — D.
• Первый байт — 193 (между 192 и 223); класс — C.
• Первый байт — 14 (между 0 и 127); класс — A.
• Первый байт — 252 (между 240 и 255); класс — E.
• Первый байт — 134 (между 128 и 191); класс — B.

Пример 8

В Примере 5 мы показали, что класс A имеет 2³¹ ( 2 147 483 648 ) адресов. Как мы можем доказать тот же самый факт, используя десятичную разделенную точками систему обозначений?

Решение

Адреса в классе A расположены в диапазоне от 0.0.0.0 до 127.255.255.255. Мы должны показать, что разность между этими двумя номерами — 2 147 483 648. Это упражнение показывает, как определить диапазон адресов между двумя адресами. Мы замечаем, что мы имеем дело с основой 256 номеров здесь. Каждый байт в системе обозначений имеет вес. Веса располагаются следующим образом:

256³, 256², 256¹, 256⁰.

Теперь, чтобы найти значение целого числа каждого номера, мы умножаем каждый байт на его вес.

Последний адрес: 127 x 256³ + 255 x 256² + 255 x 256¹ + 255 x 256⁰ = 2 147 483 647

Первый адрес = 0

Если мы вычтем первый из последнего и добавим 1 к результату (помните, что мы всегда добавляем 1, чтобы получить диапазон), мы получаем 2 147 483 648 или 2³¹.

В IPv4 существуют определенные соглашения об использовании адресов:

1. В каждом классе имеется диапазон адресов для локального использования, которые сетевые маршрутизаторы не обрабатывают ни при каких условиях, — они применяются для маршрутизации в локальных сетях. В классе А – это сеть 10.0.0.0, в классе В – диапазоны сетей от 172.16.0.0 до 172.31.0.0, в классе С – диапазон сетей от 192.168.0.0. до 192.168.255.255.
2. Если в поле номера сети установлены все двоичные "0", то пакет адресован соответствующему узлу той же сети.
3. Если в полях номера узла установлены все двоичные "1", то пакет адресован всем узлам той же сети (широковещательная рассылка, limited broadcast).
4. Если в поле номера узла установлены все двоичные "1", то пакет адресован всем узлам соответствующей сети.
5. Основное назначение групповых (Multicast) адресов – распространение информации по схеме "один-ко-многим" для групповой рассылки в Интернете аудио- и видеоинформации. Хост, который хочет осуществить рассылку, с помощью протокола группового обслуживания Интернета (Internet Group Management Protocol – IGMP) сообщает о создании в сети мультивещательной группы с определенным адресом. Устройства, которые хотят присоединиться к создаваемой группе, высылают свое подтверждение. Одно и то же устройство может входить в несколько групп, в одну и ту же группу могут входить устройства различных сетей.
6. Адреса класса Е зарезервированы для будущих применений.