Протокол TCP/IP и другие протоколы

IP-адресация

Для того чтобы найти в интернете нужный веб-сайт, необходимо ввести его адрес (URL) в своем веб-браузере. Для получения URL используется соединение уникальных имен доменов с типами (категориями) организаций (вроде http://www.whitehouse.gov, http://www.velte.com или http://harvard.edu).

Адреса URL предназначены только для облегчения работы обычных пользователей. Они не являются истинными IP-адресами. Для установки связи в интернете компьютеры используют 32-битные адреса (IP-адреса), которые работают аналогично номерам телефонов. При использовании URL для соединения с веб-сайтом URL следует конвертировать в IP-адрес. Например, при вводе URL http://www.velte.com в веб-браузере посылается запрос на ближайший сервер имен доменов (DNS), который отыскивает URL и конвертирует его в IP-адрес (см. рис. 3.4).

Рис. 3.4. DNS-серверы действуют как каталоги, конвертируя URL в числовые IP-адреса

Это преобразование необходимо, потому что маршрутизаторы и коммутаторы не знают, что такое имя домена. На самом деле даже при обмене информацией со своим DNS-сервером следует вводить IP-адрес для осуществления запроса. На рисунке 3.5 показан вход в DNS-сервер в системе Windows XP Professional.

Рис. 3.5. В этом окне вводятся данные о месте нахождения DNS-сервера

Все адреса в интернете являются IP-адресами. Выдачей IP-адресов и имен доменов занимаются две организации. Агентство по выделению имен и уникальных параметров протоколов интернет (Internet Assigned Numbers Authority, IANA) отвечает за IP-адреса, а организация по назначению адресов и имен в интернете (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, ICANN) - за имена доменов. Например, адрес velt.com был утвержден организацией InterNIC (предшественницей ICANN) в 1999 г., а соответствующий IP-адрес 64.66.150.248 был выдан интернет-провайдером, получившим его от IANA.

Формат IP-адресов

Рассматривайте IP-адрес как сверх-номер телефона. Он использует формат, который пересекает континенты и имеет величину, достаточную для установки связи между миллионами устройств. Сюда входят устройства-хосты и сети. Неважно, какое именно это устройство или сеть. Если они подключены к интернету, то используют IP-адреса. Даже те устройства, которые объединены в локальные сети со своими собственными системами адресации (типа AppleTalk), должны конвертировать свои адреса в IP-адреса, если они намерены устанавливать интернет-соединение.

Адрес любого устройства в интернете уникален. В отличие от телефонных номеров, которые могут быть разной длины и используют разные коды стран по всему миру, IP-адреса имеют одинаковый формат. Размер IP-адреса составляет 32 бита и разделен на четыре секции, каждая из которых содержит 8 бит и называется октетом.

Маршрутизаторы используют IP-адреса для пересылки сообщений от одной сети к другой. По мере того как пакет путешествует от маршрутизатора к маршрутизатору, он отрабатывает свой путь слева направо в IP-адресе, пока не достигнет пункта назначения.

Сообщение может быть несколько раз передано от маршрутизатора к маршрутизатору, пока не достигнет пункта назначения. Однако чаще сообщения перескакивают через целые октеты и достигают нужного сегмента LAN за один или два перехода.

От битов к десятичному формату

Как говорилось в "Основы организации сети" , компьютеры понимают только данные, записанные в двоичном формате. Это справедливо и для IP-адресов. Однако, по аналогии с телефонным номером, был изобретен десятичный формат, чтобы можно было прочесть двоичные IP-адреса. На рисунке 3.6 показан типичный для Северной Америки телефонный номер, из которого видно, что региональный код используется для нахождения определенного региона страны, к которому относится данный номер. Затем исследуется префикс, и телефонный звонок поступает в нужный район. Последние четыре цифры посылают телефонный вызов владельцу выделенной телефонной линии.

Рис. 3.6. IP-адреса аналогичны телефонным номерам

Приблизительно так работает десятичный формат с разделительными точками. Он так назван потому, что биты конвертируются в десятичные числа в каждом октете и отделяются друг от друга точками. На рисунке 3.7 показано, как IP-адрес конвертируется в десятичный формат.

Рис. 3.7. 32 бита определяют IP-адреса, представленные в десятичном формате с разделительными точками

Классы IP-адресов

IETF - организация, следящая за интернетом - делит все IP-адреса на три обобщающих класса. Каждый класс отличается способом назначения сетевых адресов по сравнению с хостами. На рисунке 3.8 показан диапазон чисел, охватываемый первым октетом адреса. Темные октеты показывают, какая часть пространства IP-адресов зарезервирована для создания сетевых адресов. По мере того как темная часть сдвигается вправо, возрастает количество потенциальных сетевых адресов, но уменьшается количество адресов хостов.

Примечание. IETF делит IP-адреса на две группы по специализации: одни - для групповой рассылки, а другие - для поиска. Здесь мы не будем это рассматривать.

Это разделение диапазонов называется правилом первого октета. Любой маршрутизатор сможет прочесть первый октет IP-адреса и интерпретировать биты, чтобы отличить сетевые адреса от адресов хостов. Многие сети используют IP-адреса класса В или класса С. Октет содержит следующие диапазоны.

Рис. 3.8. Три класса IP-адресов отличаются друг от друга октетами, которые они используют для сетевых адресов

• 0 -127. Класс А, содержащий диапазон адресов от 0.0.0.0 до 127.0.0.0 для 128 сетей. Однако сеть не может состоять из одних нулей и 127.0.0.0 резервируется для создания перемычек. Остается 126 сетей - от 1 до 126. Имеется 16777214 разрешенных адресов хостов (16 777 216 минус 2).
• 128 - 191. Класс В, содержащий адреса от 128.0.0.0 до 191. 255.0.0 для 16 384 сетей. Существует 65534 разрешенных адресов хостов (65536 минус 2).
• 192 - 223. Класс С, содержащий адреса от 192.0.0.0 до 223.255.255.0 для 2097152 сетей. Допускает 254 адреса хостов (256 минус 2).

Примечание. Для выполнения расчета хоста два зарезервированных адреса должны быть удалены из пула: 0 для данной сети и 255 для широкого вещания. Адреса с 1 по 254 могут быть присвоены хосту.

Посмотрев на предыдущий список, вы уже догадались, что только очень небольшое число организаций может иметь адреса класса А (а именно - 126). Большинство пользователей для связи с интернетом используют IP-адреса классов В и С.