Адресация в стеке TCP

1. Адресация в стеке TCP/IP

2.

Схема IP-адресации, применяемая в TCP/IP, позволяет пользователям и
приложениям однозначно идентифицировать сети и хосты, с которыми
устанавливаются соединения.
IP-адрес работает так же, как и почтовый адрес, позволяя направлять
данные в выбранный пункт назначения. Протокол TCP/IP описывает
стандарты для присвоения адресов сетям, подсетям, хостам, сокетам, а
также для применения специальных адресов оповещения и локальных
циклических адресов.
IP-адрес состоит из адреса сети и адреса хоста (или локального адреса).
Такой адрес, состоящий из двух частей, позволяет отправителю задавать
как сеть, так и конкретный хост в этой сети. Каждой сети присваивается
уникальный адрес при подсоединении ее к другим сетям Internet. Однако,
если вы не планируете подключать локальную сеть к другим сетям
Internet, ей можно присвоить любой сетевой адрес.

3.

Множество адресов Internet состоит из обычных IP-адресов и двух специальных классов
адресов: адресов оповещения и циклических адресов:
Адреса Internet
В протоколе Internet (IP) используются адреса длиной 32 разряда, состоящие из двух
частей.
Адреса подсети
TCP/IP позволяет объединить несколько физических сетей в единую большую
логическую сеть. В таком случае физические сети, составляющие большую сеть,
называются ее подсетями. Пространства адресов подсетей могут быть организованы
произвольным образом, независимо друг от друга и от пространства адресов Internet.
Это позволяет при необходимости обойтись одним зарегистрированным IP-адресом для
организации доступа к Internet для всех хостов сколь угодно большой внутренней сети.
Адреса для оповещения
TCP/IP позволяет рассылать информацию одновременно всем хостам локальной сети или
всем хостам в сетях, доступных напрямую из данного хоста. Такая рассылка
называется оповещением.
Локальные циклические адреса
В протоколе IP адрес 127.0.0.1 зарезервирован как локальный циклический адрес.

4.

В протоколе Internet (IP) используются адреса длиной 32 разряда,
состоящие из двух частей.
32 разряда поделены на четыре октета, как показано ниже:
01111101 00001101 01001001 00001111
Значения октетов обычно записываются в десятичной нотации:
125 13 73 15
IP-адреса состоят из двух частей - адреса сети и адреса хоста. Такая
структура IP-адреса позволяет удаленному хосту при отправке
информации задавать как удаленную сеть, так и хост в этой удаленной
сети. Хост с нулевым адресом (0) применяется для ссылки на саму сеть.

5.

В TCP/IP предусмотрено три класса IP-адресов: А, В и С. От класса зависит длина адреса
сети (и адреса хоста) в IP-адресе. В зависимости от размера сети, она может быть отнесена к
тому или иному классу.
Адреса класса A
Адрес класса A состоит из 8-разрядного адреса сети и 24-разрядного локального адреса
или адреса хоста.
Адреса класса B
Адрес класса B состоит из 16-разрядного адреса сети и 16-разрядного адреса хоста.
Адреса класса C
Адрес класса C состоит из 24-разрядного адреса сети и 8-разрядного адреса локального
хоста.
IP-адреса, равные нулю
Если адрес хоста в IP-адресе класса C равен нулю (например, 192.9.200.0), то TCP/IP при
отправке такого сообщения использует адрес подстановки.

6. Адреса класса А 

Адреса класса А
Адрес класса A состоит из 8-разрядного адреса сети и 24-разрядного локального адреса или
адреса хоста.
Первый бит в сетевом адресе предназначен для указания класса сети, остальные 7 битов реальный адрес сети. Поскольку максимальное число, которое можно представить в двоичном
виде семью битами, равно 128, то класс А содержит 128 адресов сети. Два адреса из этих 128
возможных адресов зарезервированы для специальных случаев: сетевой адрес 127
зарезервирован для локальных циклических адресов, а сетевой адрес, состоящий из одних
единиц, означает адрес оповещения.
Таким образом, существует 126 возможных адресов сети класса А и 16 777 214 адресов
локальных хостов. В адресе класса A старший разряд равен 0.
Рис. 1. Адрес класса A
На иллюстрации показана типичная структура адреса класса А. Первые 8 бит содержат адрес сети
(начинающийся с нуля). Оставшиеся 24 бита содержат адрес локального хоста. Значения первого
октета адресов класса А лежат в диапазоне от 1 до 126.

7. Адреса класса B

Адрес класса B состоит из 16-разрядного адреса сети и 16-разрядного адреса хоста.
Первые два бита в адресе сети предназначены для указания класса сети, остальные 14 битов реальный адрес сети. Существует 16 384 возможных адресов сети и 65 536 адресов локальных хостов.
В адресе класса B два старших разряда равны 10.
Рис. 1. Адрес класса B
На иллюстрации показана типичная структура адреса класса B. Первые 16 бит содержат адрес сети.
Два старших бита всегда равны 10. Оставшиеся 16 бит содержат адрес локального хоста. Значения
первого октета адресов класса B лежат в диапазоне от 128 до 191.

8. Адреса класса C 

Адреса класса C
Адрес класса C состоит из 24-разрядного адреса сети и 8-разрядного адреса локального хоста.
Первые три бита в адресе сети задают класс сети, остальные 21 бит - реальный адрес сети. Таким образом,
существует 2 097 152 возможных адреса сети и 256 адресов локальных хостов. В адресе класса C два старших
разряда равны 1-1-0.
Рис. 1. Адрес класса C
На этом рисунке типичная структура адреса класса C. Первые 24 бита содержат адрес сети (три старших бита
всегда равны 1-1-0). Оставшиеся 8 бит содержат адрес локального хоста.
Другими словами, значения первого октета адресов класса C лежат в диапазонах от 192 до 223.

9. Адреса равные нулю 

Адреса равные нулю
Если адрес хоста в IP-адресе класса C равен нулю (например, 192.9.200.0), то
TCP/IP при отправке такого сообщения использует адрес подстановки.
На запрос должны ответить все компьютеры с адресами класса C, равными
192.9.200.X (где X - значение от 0 до 254). Это приводит к тому, что сеть
наводняется запросами, обращенными к несуществующим хостам.
Аналогичная ситуация возникает при обращении к хосту с адресом 0 в сетях
класса B. Например, на запрос, направленный по адресу 129.5.0.0, должны
ответить все хосты с адресом класса B вида 129.5. X.X (где X - значение от 0
до 254). Поскольку адреса класса B используются в сетях большего размера,
чем адреса класса C, в этом случае будет отправлено гораздо больше
запросов к несуществующим хостам.

10. Адреса подсети 

Адреса подсети
Разряды, относящиеся к адресу подсети, задаются с помощью маски, и
поэтому они не обязательно должны быть соседними в адресе.
Желательно, однако, чтобы биты подсети были смежными и старшими
битами локального адреса.
Маски подсетей
Когда хост отправляет сообщение в пункт назначения, система должна
определить, находится ли получатель в той же сети, что отправитель, и
можно ли напрямую связаться с получателем через один из локальных
интерфейсов. Система сравнивает адрес пункта назначения с адресом
хоста с помощью маски подсети.
Сравнение адресов
Сравнение адресов пункта назначения и локальной сети выполняется с
помощью операции логического умножения или исключающего ИЛИ с
маской подсети исходного хоста.

11. Маски подсети 

Маски подсети
Когда хост отправляет сообщение в пункт назначения, система должна
определить, находится ли получатель в той же сети, что отправитель, и
можно ли напрямую связаться с получателем через один из локальных
интерфейсов. Система сравнивает адрес пункта назначения с адресом
хоста с помощью маски подсети.
Если пункт назначения не является локальным, система отправляет
сообщение на шлюз. Шлюз выполняет такое же сравнение и определяет,
находится ли пункт назначения в локальной сети.
Маска подсети указывает, какие разряды IP-адреса относятся к адресу
хоста. Эта битовая маска выделяет из IP-адреса адрес сети и адрес
подсети.

12. Сравнение адресов 

Сравнение адресов
Сравнение адресов пункта назначения и локальной сети выполняется с помощью операции
логического умножения или исключающего ИЛИ с маской подсети исходного хоста.
Процедура сравнения описана ниже:
Выполняется поразрядная конъюнкция адреса получателя и маски локальной подсети.
Выполняется операция исключающего ИЛИ между результатом предыдущей операции и
адресом локальной сети. Если все разряды результата будут равны нулю, то предполагается,
что с получателем можно напрямую связаться через один из локальных интерфейсов.
Если в автономной системе установлено несколько сетевых интерфейсов (ей выделено
несколько IP-адресов), то процедура сравнения выполняется для всех локальных интерфейсов.
Предположим, что на некотором хосте установлено два сетевых интерфейса. Их IP-адреса, а
также двоичные представления этих адресов приведены в следующем примере:
CLASS A 73.1.5.2
= 01001001 00000001 00000101 00000010

13. Адреса для оповещения

TCP/IP позволяет рассылать информацию одновременно всем хостам
локальной сети или всем хостам в сетях, доступных напрямую из данного
хоста. Такая рассылка называется оповещением.
Например, демон маршрутизации routed использует оповещающие
сообщения для рассылки запросов и получения ответов на них.
Адрес оповещения можно временно изменять с помощью
параметра broadcast команды ifconfig. Зафиксировать изменение адреса
оповещения можно с помощью команды SMIT smit chinet.
Возможность изменения адреса оповещения может быть полезна в тех
случаях, когда необходима совместимость с более ранними версиями
программного обеспечения, в которых использовался другой адрес;
например, когда для всех ИД хостов задано значение 0.

14. Локальные циклические адреса

В протоколе IP адрес 127.0.0.1 зарезервирован как локальный
циклический адрес.
Хосты используют локальные циклические адреса для отправки
сообщений самим себе. Локальный циклический адрес задается
диспетчером настройки во время запуска системы. Локальный контур
реализован в ядре, но также может устанавливаться с помощью
команды ifconfig. Локальный контур активизируется при запуске системы.