Материал: 519_DerevjashkinV._M._Adresatsija_v_protokole_IPv4_

пересылая IP пакет, содержащий запрос клиента, во внешнюю сеть, заменяет адрес отправителя своим. Когда маршрутизатор получает ответ от сервера, он по таблице открытых соединений, содержащей адреса клиента и сервера, восстанавливает адресата и ретранслирует ему ответ. Помимо замены адресов могут также анализироваться и заменяться номера портов TCP и UDP.

Технология NAT, обеспечивая экономию публичных IP адресов (целая сеть может использовать для доступа к Интернет один публичный адрес), имеет ряд ограничений. Так, без специальных настроек маршрутизаторов невозможно из внешней сети установить соединение с узлом (сервером), находящимся за NAT. Также внешние серверы не могут идентифицировать клиентов по IP адресам, т.к. к ним приходят запросы, в которых адресом отправителя является адрес NAT маршрутизатора, результат – ограничение доступа к услугам на сервере по IP адресу коснется всех клиентов, подключенных через этот маршрутизатор. Решением проблем, связанных с исчерпанием адресного пространства IPv4, станет переход на IPv6.

16

4 Рекомендации по выполнению практических заданий

4.1 Характеристика задач

При эксплуатации оборудования, имеющего IP интерфейсы, приходится решать ряд задач, связанных с IP адресацией:

выяснение принадлежности адреса к заданному блоку адресов (к сети);

определение блока адресов, принадлежащего сети узла;

определение специальных адресов;

оценка возможности и объединение блоков адресов (агрегация маршрутов);

деление блоков адресов на более мелкие блоки и т.д.

Задания на выполнение подобных задач представлены в разделе 5. Решение таких задач заключается в выполнении последовательности типовых действий. Рассмотрим их подробно с примерами, затем дадим общие указания по решению более сложных задач.

4.2 Методические указания по решению задач

4.2.1 Преобразование IP адреса из десятичного вида в двоичный

Вдесятичной форме записи IP адрес представляет собой десятичные коды октетов, разделенные точками. Перевод адреса в двоичную форму осуществляется в пределах каждого октета (методика перевода целых чисел представлена в приложении 1).

Например, дан IP адрес 172.27.133.20.

Вдвоичном виде октеты будут выглядеть следующим образом:

17210=128+32+8+4=101011002;

2710=16+8+2+1=000110112;

13310=128+4+1=100001012;

2010=16+4=000101002.

Таким образом, двоичная запись данного адреса:

10101100.00011011.100000101.00010100

Заметим, что в каждом октете должны быть записаны все 8 разрядов, включая незначащие нули.

17

4.2.2 Преобразование маски подсети из десятичного вида в двоичный

Дана маска подсети: 255.255.255.240. Аналогично переводу IP адреса можно представить в двоичном виде октеты маски:

25510=111111112;

24010=111100002.

Таким образом, двоичная запись маски:

11111111.11111111.11111111.11110000

Следует отметить, что поскольку понятие маски подсети предполагает, что в ней не может двоичная «1» стоять правее «0», октеты маски не могут иметь произвольные значения, а принимают только следующие:

000000002=010;

100000002=12810;

110000002=19210;

111000002=22410;

111100002=24010;

111110002=24810;

111111002=25210;

111111102=25410;

111111112=25510.

Оперируя этими значениями, при формировании маски подсети можно не прибегать к переводу между системами счисления.

4.2.3 Преобразование длины префикса в маску подсети

Так как битовые единицы в маске неразрывны, удобнее записывать маску числом единиц в ней – префиксом. Длина префикса n бит означает, что соответствующая ему маска подсети содержит данное количество единиц и 32-n= нулей.

Например, дан префикс /26.

Для заданного значения префикса количество единиц в маске равно 26. Следовательно, в первых трех байтах маски все биты равны «1» (значение

111111112=25510), а в четвертом 26-8*3=2 единицы и 6 нулей; 110000002=19210.

Таким образом, маска подсети: 255.255.255.192.

18

4.2.4 Преобразование маски подсети в длину префикса

Длина префикса равна количеству двоичных «1» в маске подсети. Поэтому для получения длины префикса необходимо преобразовать десятичную запись октетов маски в двоичный вид и записать после символа «/» количество единиц. Например, маске подсети 255.255.252.0 соответствует префикс /22.

4.2.5Применение маски подсети для вычисления адреса сети (начального адреса блока)

Адрес сети содержит все нули в поле «Номер узла». Для обнуления номера узла при сохранении номера сети необходимо применить операцию побитового «И» (часто обозначается символом «&») данного IP адреса и маски подсети.

Табл. 1. Таблица истинности операции «И»

Например, задан IP адрес 192.168.18.141 и маска подсети 255.255.255.192.

Найти адрес сети.

Для выполнения данной задачи необходимо исходный адрес и маску подсети перевести в двоичный вид. Затем для каждого бита следует выполнить операцию «И» (рис. 11).

И

Рис. 11. Вычисление адреса сети по заданному IP адресу и маске

Полученный в результате логической операции «И» адрес сети

11000000.10101000.00010010.10000000 в десятичном виде будет иметь следующее значение192.168.18.128.

19

4.2.6Применение маски подсети для вычисления широковещательного адреса (конечного адреса блока)

Направленный широковещательный (broadcast) адрес (см. п. 3.2) содержит все биты «1» в поле «Номер узла». Установить все биты этого поля в «1» можно, выполнив побитовое «ИЛИ» (часто обозначается знаком «+») IP адреса с инвертированной маской подсети, содержащей в разрядах номера сети нули, а в разрядах номера узла единицы.

Табл. 2. Таблица истинности операции «ИЛИ»

Например, задан IP адрес 192.168.18.141 и маска подсети 255.255.255.192.

Найти направленный широковещательный адрес для данной сети.

Переведем исходный адрес и маску подсети в двоичный вид, затем выполним операцию побитового «И» (рис.12).

ИЛИ

Рис. 12. Вычисление широковещательного адреса

В десятичной форме записи направленный broadcast адрес для данной сети

192.168.18.191.

4.2.7Вычисление размера блока адресов (количества адресов, принадлежащих блоку)

Блок IP адресов (см. п. 2.3) начинается с адреса, в котором все биты, которые не входят в префикс блока, равны «0», и заканчивается адресом, в котором все эти биты содержат «1». Если блок адресов имеет отношение к некоторой сети, эти адреса являются соответственно адресом сети (см. п. 3.1) и широковещательным адресом (см. п. 3.2).

20