Определение IP
В IP-сети, если пользователь хочет подключить компьютер к Интернету, ему необходимо подать заявку на получение IP-адреса для компьютера. IP-адрес идентифицирует узел в сети и используется для поиска места назначения для данных. Мы используем IP-адреса для реализации глобальной сетевой коммуникации.
IP-адрес - это атрибут интерфейса сетевого устройства, а не самого сетевого устройства. Назначение IP-адреса устройству означает присвоение IP-адреса интерфейсу устройства. Если устройство имеет несколько интерфейсов, каждому интерфейсу требуется как минимум один IP-адрес.
IP имеет две версии: IPv4 и IPv6 В Интернете преобладают пакеты IPv4, и Интернет переходит на IPv6.
( Если не указано иное, IP-адреса, упомянутые в этом посте, относятся к IPv4-адресам.)
Обозначение IP-адреса
IP-адрес можно записать как 32-битное двоичное целое число. Для облегчения чтения и анализа IP-адрес обычно представляется в десятичной системе счисления, состоящей из четырех десятичных чисел, каждое в диапазоне от 0 до 255, разделенных точками, например, 192.168.10.1.
Структура IP-адреса
· Адрес IPv4 разделен на две части:
§ Сетевая часть (идентификатор сети): указывает сеть, в которой расположен хост, что аналогично функции «Сообщество A в районе B города X в провинции Y».
§ Часть хоста: идентифицирует хост и используется для различения хостов в сети. Функция идентификатора хоста подобна местоположению хоста "Нет. А Улица Б”.
· Маска сети также называется маской подсети:
§ Сетевая маска имеет длину 32 бита, которая также представлена в десятичном виде с разделительными точками, как биты в IP-адресе.
§ Сетевая маска не является IP-адресом. Сетевая маска состоит из последовательных единиц, за которыми следуют последовательные 0 в двоичной записи.
§ Обычно количество единиц указывает длину сетевой маски. Например, длина маски 0.0.0.0 равна 0, а длина маски 252.0.0.0 равна 6.
§ Сетевая маска обычно используется вместе с IP-адресом. Биты 1 соответствуют битам сети в IP-адресе. Биты 0 соответствуют битам хоста в IP-адресе. Другими словами, в IP-адресе количество единиц в сетевой маске - это количество битов идентификатора сети, а количество нулей - это количество битов в идентификаторе хоста.
Сетевая адресация
Диапазон сети, определяемый идентификатором сети, называется сегментом сети.
Сетевая адресация уровня 2:
Интерфейсы хостов в одном и том же сегменте сети можно найти на основе IP-адресов.
Сетевая адресация уровня 3:
Во время пересылки пакетов устройство определяет путь пересылки и интерфейс, подключенный к целевому сегменту сети. Если хост назначения и хост-источник находятся в разных сегментах сети, пакеты пересылаются на шлюз, а затем шлюз пересылает пакеты в сегмент сети назначения.
Шлюз принимает и обрабатывает пакеты, отправленные хостами в сегменте локальной сети, и пересылает пакеты в целевой сегмент сети. Для реализации этой функции шлюз должен знать маршрут сегмента сети назначения. IP-адрес интерфейса на шлюзе, подключенном к сегменту локальной сети, является адресом шлюза сегмента сети.
Классификация IP-адресов
Чтобы упростить управление IP-адресами и работу в сети, IP-адреса классифицируются по следующим классам:
§ Самый простой способ определить класс IP-адреса - это проверить наиболее значимые биты в идентификаторе сети. Классы A, B, C, D и E обозначаются двоичными цифрами 0 10, 110, 1110 и 1111 соответственно.
§ Адреса классов A, B и C являются одноадресными IP-адресами (кроме некоторых специальных адресов). Только эти адреса могут быть назначены интерфейсам хоста.
§ Адреса класса D являются IP-адресами многоадресной рассылки. Адреса класса E используются для специальных экспериментальных целей.
Сравнение адресов классов A, B и C:
§ Сеть, использующая адреса класса A, называется сетью класса A. Сеть, использующая адреса класса B, называется сетью класса B. Сеть, использующая адреса класса C, называется сетью класса C.
§ Сетевой идентификатор сети класса A составляет 8 бит, что указывает на то, что количество сетевых идентификаторов невелико и поддерживается большое количество интерфейсов хоста. Крайний левый бит имеет фиксированное значение 0, а адресное пространство - 0.0.0.0-127.255.255.255.
§ Сетевой идентификатор сети класса B составляет 16 бит, что находится между сетями класса A и класса C. Два крайних левых бита имеют фиксированное значение 10, а адресное пространство - 128.0.0.0-191.255.255.255.
§ Сетевой идентификатор сети класса C составляет 24 бита, что указывает на то, что поддерживается большое количество сетевых идентификаторов и количество хоста невелико. Крайние три левых бита имеют фиксированное значение 110, а адресное пространство - 192.0.0.0- 223.255.255.255.
Примечание:
Под хостом понимается маршрутизатор или компьютер. Кроме того, IP-адрес интерфейса на хосте называется IP-адресом хоста.
Адрес многоадресной рассылки: используется для реализации передачи сообщений от одного к нескольким
Тип IP-адреса
· Сетевой адрес
Идентификатор сети - X, и каждый бит идентификатора хоста - 0. Он не может быть назначен интерфейсу хоста.
Например: 192.168.10.0 / 24
· Широковещательный адрес
Идентификатор сети - X, а каждый бит идентификатора хоста - 1. Он не может быть назначен интерфейсу хоста.
Например: 192.168.10.255 / 24
· Доступный адрес
Его также называют адресом хоста. Он может быть назначен интерфейсу хоста.
Например: 192.168.10.1 / 24 ~ 192.168.10.254 / 24
· Количество доступных IP-адресов в сегменте сети рассчитывается с использованием следующего метода:
Учитывая, что хост-часть сегмента сети составляет n битов, количество IP-адресов и количество доступных IP-адресов равно 2n, адреса равны 2n - 2 (один сетевой адрес и один широковещательный адрес).
Частные IP-адреса
Общедоступный IP-адрес: IP-адрес назначается Internet Assigned Numbers Authority (IANA), и этот режим распределения адресов гарантирует, что каждый IP-адрес уникален в Интернете. Такой IP-адрес является общедоступным IP-адресом.
Частный IP-адрес: на практике некоторым сетям не требуется подключение к Интернету. Например, в сети лаборатории в колледже IP-адреса устройств должны избегать конфликтов друг с другом только в пределах одной сети. В пространстве IP-адресов некоторые IP-адреса классов A, B и C зарезервированы для предыдущих ситуаций. Эти IP-адреса называются частными IP-адресами.
· Класс A: 10.0.0.0 - 10.255.255.255
· Класс B: 172.16.0.0 - 172.31.255.255
· Класс C: 192.168.0.0 -192.168.255.255
Подключение частной сети к Интернету: частной сети не разрешено подключаться к Интернету, поскольку она использует частный IP-адрес. В соответствии с требованиями, многие частные сети также должны подключаться к Интернету для осуществления связи между частными сетями и Интернетом, а также между частными сетями через Интернет. Взаимосвязь между частной сетью и Интернетом должна быть реализована с использованием технологии NAT.
Специальный IP-адрес
Некоторые IP-адреса в пространстве IP-адресов имеют особое значение и функции.
· 255.255.255.255
Этот адрес называется ограниченным широковещательным адресом и может использоваться в качестве IP-адреса назначения IP-пакета.
После получения IP-пакета, IP-адрес назначения которого является ограниченным широковещательным адресом, маршрутизатор прекращает пересылку IP-пакета.
· 0,0.0.0
Если этот адрес используется в качестве сетевого адреса, это означает сетевой адрес любой сети. Если этот адрес используется в качестве IP-адреса интерфейса хоста, это IP-адрес интерфейса хоста источника в этой сети.
Например, если интерфейс хоста не получает свой IP-адрес во время запуска, интерфейс хоста может отправить в сеть сообщение с запросом DHCP с IP-адресом назначения, установленным на ограниченный широковещательный адрес, и исходным IP-адресом, установленным на 0.0.0.0. Ожидается, что DHCP-сервер выделит доступный IP-адрес интерфейсу хоста после получения сообщения о запросе DHCP.
· 127.0.0.0/8
Этот адрес называется адресом обратной связи и может использоваться в качестве IP-адреса назначения IP-пакета. Он используется для тестирования программной системы тестового устройства.
IP - пакеты, сгенерированные устройством и IP-адрес назначения которых установлен на адрес обратной связи, не могут покинуть само устройство.
· 169.254.0.0/16
Если сетевое устройство настроено на автоматическое получение IP-адреса, но в сети отсутствует DHCP-сервер, устройство использует IP-адрес в сетевом сегменте 169.254.0.0/16 для временной связи.
Примечание: Протокол динамической конфигурации хоста (DHCP) используется для динамического распределения параметров конфигурации сети, таких как IP-адреса.
