Федеральное агентство связи
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
(ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)
В. М. Деревяшкин
Л. В. Урусов
Адресация в протоколе IPv4
Практикум
Новосибирск 2014
УДК 621.316
В. М. Деревяшкин, Л. В.Урусов. Адресация в протоколе IPv4 : Практикум. – Новосибирск: СибГУТИ. – 2014. – 30с.
Практикум предназначен для самостоятельной работы студентов очной и заочной форм обучения по направлению подготовки 210700 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» по программам бакалавриата. Также практикум может использоваться при организации самостоятельной работы студентов заочной формы обучения с применением дистанционных технологий.
В практикуме представлены основные положения теории, методические указания по выполнению заданий, примеры решения типовых задач.
Кафедра линий связи
Кафедра радиотехнических систем
Табл. 3, список лит. 6 наименований
Рецензент: к.т.н., доцент кафедры ПДС и М А.Г. Шапин
Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве практикума.
© ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики», 2014
|
Оглавление |
|
Введение………………………………………………………………………..... |
4 |
|
1 |
Общие сведения……………………………………………………………….. |
5 |
2 |
Управление адресным пространством……………………………………….. |
7 |
2.1Структура IP адреса………………………………………………………..... 7
2.2Классовая адресация………………………………………………………… 8
2.3Деление сетей с классовой адресацией на подсети……………………….. 10
2.4Бесклассовая адресация……………………………………………………... 11 3 Специальные IP адреса………………………………………………………... 14 4 Рекомендации по выполнению практических заданий……………………... 17
4.1Характеристика задач………………………………………………………. 17
4.2Методические указания по решению задач………………………………. 17 4.2.1 Преобразование IP адреса из десятичного вида в двоичный………….. 17 4.2.2 Преобразование маски подсети из десятичного вида в двоичный……. 18 4.2.3 Преобразование длины префикса в маску подсети……………………... 18
4.2.4 Преобразование маски подсети в длину префикса……………………… 19
4.2.5Применение маски подсети для вычисления адреса сети (начального адреса блока)…………………………………………………………………….. 19
4.2.6Применение маски подсети для вычисления широковещательного
адреса (конечного адреса блока)……………………………………………….. 20 4.2.7 Вычисление размера блока адресов (количества адресов,
принадлежащих блоку)………………………………………………………..... 20
4.2.8Вычисление максимального количества узлов в сети…………………... 21
4.2.9Проверка принадлежности подсети к более крупной…………………... 21
4.2.10Определение принадлежности адреса к сети (блоку адресов)………... 22 5 Контрольные вопросы и задачи……………………………………………… 25 Приложение А. Перевод чисел между двоичной и десятичной системами счисления………………………………………………………………………… 27 Список литературы……………………………………………………………… 29
3
Введение
Протокол IP (Internet Protocol, досл. «межсетевой протокол») – маршрутизируемый протокол сетевого уровня стека TCP/IP. IP является тем протоколом, который дает возможность объединить отдельные компьютерные сети во всемирную сеть Интернет. Протокол IP предназначен для построения составных сетей любой сложности. В терминах модели ОSI он классифицируется как протокол третьего уровня. В отличие от технологий канального уровня (Ethernet и др.), позволяющих создавать простейшие («плоские» или одноранговые) локальные сети, сеть на базе протокола IP имеет иерархическую структуру. Она может состоять из множества локальных сетей, объединенных на сетевом уровне через транзитные узлы – маршрутизаторы. На канальном уровне эти сети (подсети составной сети) остаются изолированными друг от друга.
Для идентификации узлов Интернет и определения маршрутов между ними используются IP адреса.
На сегодняшний день наиболее распространенной в сети Интернет является четвертая версия протокола IP (IPv4). Основной недостаток этой версии связан как раз с адресацией, заключается он в исчерпании адресного пространства. К сети Интернет уже имеет доступ в десятки раз больше устройств, чем существует уникальных адресов IPv4. Это возможно с помощью маршрутизаторов, выполняющих трансляцию сетевых адресов – NAT (Network Address Translation), но накладывает ряд ограничений. Разработана и поддерживается современными операционными системами следующая за IPv4 версия протокола – IPv6, имеющая длину адресов 128 бит (IPv4 – 32 бита).
4
1 Общие сведения
Рассмотрим формат пакета IPv4. На рисунке 1 для удобства восприятия пакет разбит на строки, каждая из которых содержит 32 бита.
Слова
1 |
|
|
|
|
|
|
Биты |
32 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
|
Вер- |
|
|
Длина |
|
|
Тип сервиса |
|
|
Длина пакета в байтах |
|
|||
|
сия |
|
|
заголовка |
|
|
(ToS) |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
16 бит |
|
||||||
|
|
4 бита |
|
|
4 бита |
|
|
8 бит |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Идентификатор |
|
|
Флаги |
|
|
Смещение |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
фрагмента |
|
||||||
|
|
|
|
16 бит |
|
|
3 бита |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 бит |
|
3 |
|
Время жизни |
|
Протокол |
|
|
Контрольная сумма заголовка |
|
|||||||
|
|
(TTL) |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
8 бит |
|
|
|
16 бит |
|
|||||||
|
|
|
8 бит |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
Адрес источника |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
32 бита |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
Адрес назначения |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
32 бита |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Опции (если есть) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Данные (если есть) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1. Формат пакета IPv4 |
|
|
|
|
|||
Адрес IPv4 (далее – IP адрес) занимает 32 бита, разделенных на группы по 8 бит – октеты, например, 11000000 101010000 00000000 00011000. Обычно IP адреса записывают в виде четырех октетов в десятичном представлении, разделяя их точками. Приведенный выше IP адрес можно записать в следующем виде – 192.168.0.24 (рис. 2):
№ бита |
1…8 |
9…16 |
17…24 |
25…32 |
|
|
|
|
|
Битовое |
11000000 |
101010000 |
00000000 |
00011000 |
представление |
|
|
|
|
Десятичное |
192 |
168 |
0 |
24 |
представление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ октета |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Десятичная форма записи IP адреса |
|||
Следует заметить, что максимальное значение октета равно 11111111, что соответствует в десятичной системе 255. Поэтому записи IP адресов, в которых хотя бы один октет превышает это число, являются недействительными.
5
| Повышение эффективности управленческой деятельности предприятия |