Презентация лекции "IP-адресация". План лекции: Глобальные и локальные адреса Структура IP-адреса Бесклассовая маршрутизация (Classless Inter-Domain Routing, CIDR) и классы IP-сетей Специальные типы IP-адресов Подсети

1. Сети и системы телекоммуникаций
IP-адресация
ИМКН УрФУ

2. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Глобальные и локальные адреса
Структура IP-адреса
Бесклассовая маршрутизация (Classless Inter-
Domain Routing, CIDR) и классы IP-сетей
Специальные типы IP-адресов
Подсети
План
2

3. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Локальные адреса:
• Адреса в технологии канального уровня
• Пример: MAC адрес в Ethernet, IMEI в 3G
• Привязаны к конкретной технологии
• Не могут быть использованы в гетерогенных сетях
Глобальные адреса:
• Адреса сетевого уровня
• Пример: IP-адреса
• Не привязаны к технологии
• Применяются при объединении сетей
Типы адресов
3

4. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Глобальные адреса, используемые в стеке
протоколов TCP/IP
Используются для уникальной идентификации
компьютеров в составной сети
Широко используются в Интернет
Две версии протокола IP:
• IPv4 (далее просто IP): адрес 4 байта (будем изучать)
• IPv6: адрес 16 байт (будет отдельная лекция)
IP-адреса
4

5. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Длина – 4 байта, 32 бита
Форма представления:
• 4 десятичных числа 0-255, разделенных точками
• Пример: 213.180.193.3
Типы IP-адресов:
• Уникальный (unicast)
• Групповой (multicast)
• Широковещательный (broadcast)
IP-адреса
5

6. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Сетевой уровень использует агрегацию адресов:
• Масштабирование – работа не с отдельными адресами, а
с сетями
Структура IP-адреса:
• Номер сети – старшие биты
• Номер компьютера в сети (хоста) – младшие биты
Пример структуры:
• IP-адрес: 213.180.193.3
• Номер сети: 213.180.193.0
• Номер хоста: 3 (0.0.0.3)
Структура IP-адреса
6

7. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Сетевой уровень использует агрегацию адресов:
• Масштабирование – работа не с отдельными адресами, а
с сетями
Структура IP-адреса:
• Номер сети – старшие биты
• Номер компьютера в сети (хоста) – младшие биты
Пример структуры:
• IP-адрес: 213.180.193.3
• Номер сети: 213.180.193.0
• Номер хоста: 3 (0.0.0.3)
Как определить, где адрес сети, а где хоста?
Структура IP-адреса
7

8. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Маска подсети показывает, где в IP-адресе номер
сети, а где хоста
Структура маски:
• Единицы в позициях, задающих номер сети
• Нули в позициях, задающих номер хоста
Способ получения номера сети:
• Побитовое И маски и IP-адреса
Маска подсети
8

9. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Пример вычисления адреса сети
IP-адрес: 213.180.193.3
Расчет в двоичном представлении
Результат: 213.180.193.0
Маска подсети
9
IP: 11010101.10110100.11000001.00000011
AND
Mask: 11111111.11111111.11111111.00000000
Net: 11010101.10110100.00000000.00000000

10. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Десятичное представление:
• IP-адрес: 213.180.193.3
• Маска подсети: 255.255.255.0
• Адрес сети: 213.180.193.0
В виде префикса:
• 213.180.193.3 /24
• Адрес сети: 213.180.193.0
Оба представления эквивалентны
Представление маски подсети
10

11. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Может ли маска подсети быть такой:
• 255.255.255.128
• 11111111.11111111.11111111.10000000
Маска подсети
11

12. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Может ли маска подсети быть такой:
• 255.255.255.128
• 11111111.11111111.11111111.10000000
Может ли маска подсети быть такой:
• 255.255.160.0
• 11111111.11111111.10100000.00000000
Маска подсети
12

13. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Classless Inter-Domain Routing (CIDR,
бесклассовая адресация):
• Современный подход
• RFC 1517-1520, с 1993 г.
• На основе маски подсети
• Маски могут быть любой длины
На основе классов:
• Устаревший подход
• RFC 791, 1981 г., действовал до 1993 г.
• Количество бит в номере сети и хоста определялось по
старшим битам IP-адреса (классу)
• Номера сети и хоста фиксированной длины
• Маску указывать не обязательно
Методы определения сети в IP-адресе
13

14. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Классы IP-адресов
14
0 8 16 24 32
0
1.0.0.0 – 126.0.0.0
Класс А
10
128.0.0.0 – 191.255.0.0
Класс B
110
192.0.0.0 – 223.255.255.0
Класс C
IP-адрес
Номер сети
Номер хоста

15. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Классы IP-адресов
15
Класс Пер-
вые
биты
Номер
сети,
бит
Диапазон
сетей
Максимальное
число сетей
Максималь-
ное число
хостов в сети
A 0 8 1.0.0.0 –
126.0.0.0
126 16 777 214
B 10 16 128.0.0.0 –
191.255.0.0
16 382 65 534
C 110 24 192.0.0.0 –
223.255.255.0
2 097 150 254
D 1110 - 224.0.0.0 –
239.255.255.255
Групповые адреса
E 11110 - 240.0.0.0-
255.255.255.255
Зарезервировано
(Экспериментальные адреса)

16. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Достоинства:
• По IP-адресу можно точно узнать, где номер сети, а где
– хоста
Недостатки:
• Фиксированное количество хостов в сети (254 – 65 тыс.
– 16 млн.)
• Неэффективное распределение IP-адресов
Классы IP-адресов
16
Сеть
192.1.1.0
Сеть
192.1.2.0
Маршрутизатор Маршрутизатор
192.1.3.1 192.1.3.2
Вырожденная сеть
192.1.3.0

17. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Длина IPv4 адреса 32
бита
• Максимум 4 294 967 296
(232) IP-адресов
Используются не все
возможные адреса
Пути решения:
• IPv6, длина адреса 16
байт
• Network Address
Translation (NAT)
Исчерпание IP-адресов
17

18. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
В номере хоста нельзя использовать только
битовые 0 или 1
Битовые 0 в номере хоста:
• Адрес сети: 213.180.0.0
Битовые 1 в номере хоста:
• Направленный широковещательный адрес:
213.180.255.255
Договоренность (не обязательная):
• Хост с номером 1 – маршрутизатор по умолчанию
(шлюз): 213.180.0.1
Специальные IP-адреса
18

19. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
0.0.0.0 – текущий хост (сеть)
255.255.255.255 – все хосты в текущей сети
(ограниченный широковещательный адрес)
127.0.0.0 – обратная петля (loopback)
• Сеть для тестирования
• Данные не передаются в сеть, а приходят обратно
• 127.0.0.1 – localhost (текущий компьютер)
169.254.0.0 – Link-local адреса
• Назначаются ОС хоста автоматически, если
недоступна другаяIP конфигурация
• Могут использоваться в пределах локальной сети
Специальные IP-адреса
19

20. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Два широковещательных адреса
20
192.168.0.0 /24
192.168.1.0 /24
192.168.0.255
255.255.255.255
192.168.0.0 /24
192.168.1.0 / 24
Направленное
широковещание
Ограниченное
широковещание

21. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
IP-адреса должны быть уникальны во всем мире
ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and
Numbers) – специальная организация, ответственная
за распределение IP-адресов
Региональные регистраторы (RIR – Regional Internet
Register) ICANN:
• ARIN – Северная Америка
• RIPE NCC – Европа, Ближний Восток, Центральная Азия
(включая Россию)
• APNIC – Азия и Тихоокеанский регион
• LACNIC – Латинская Америка и Карибский регион
• AfriNIC – Африка
Организации получают блоки IP-адресов у
региональных регистраторов и могут использовать их
по своему усмотрению
Распределение IP-адресов
21

22. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Зарезервированные диапазоны адресов:
• 10.0.0.0 – 10.255.255.255 / 8
• 172.16.0.0 – 172.31.255.255 / 12
• 192.168.0.0 – 192.168.255.255 / 16
Не маршрутизируются в Интернет
Могут использоваться внутри организации без
обращения в ICANN
Подключение к Интернет с использованием
технологии NAT (Network Address Translation)
Приватные адреса
22

23. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Организация, получив блок адресов в ICANN,
может разбить его на части:
• Интернет провайдер – выделение сетей для клиентов
• Предприятие – сети отделов
Разбиение осуществляется с использованием
масок подсетей
Механизм Variable Length Subnet Masks (VLSM) –
маски подсетей переменной длины
Подсети
23

24. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Подсети
24
Университет
128.1.0.0 / 16
В Интернет
Кампус Кампус
128.1.0.0 / 17 128.1.128.0 / 17
Факультет Факультет Факультет Факультет
128.1.128.0 / 18 128.1.192.0 / 18128.1.0.0 / 18 128.1.64.0 / 18

25. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
VLSM
25
212.193.68.224 /27
(.225 - .254)
212.193.68.192 /27
(.193 - .222)
212.193.68.160 /27
(.161 - .190)
212.193.68.128 /27
(.129 - .158)
212.193.68.96 /27
(.97 - .126)
212.193.68.64 /27
(.65 - .94)
212.193.68.32 /27
(.33 - .62)
212.193.68.0 /27
(.1 - .30)
212.193.68.128 /26
(.129 - .190)
212.193.68.128 /25
(.129 - .254)
212.193.68.0 /25
(.1 - .126)
212.193.68.192 /26
(.193 - .254)
212.193.68.0 /26
(.1 - .62)
212.193.68.64 /26
(.65 - .126)
212.193.68.0 /24
(.1 - .254)

26. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Глобальные и локальные адреса
Структура IP-адреса
Бесклассовая маршрутизация (Classless Inter-
Domain Routing, CIDR) и классы IP-сетей
Специальные типы IP-адресов
Подсети
Итоги
26

27. Сети и системы телекоммуникаций. IP-адресация
Вопросы?
27