Как найти идентификатор узла

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, в этой теме я предлагаю разобраться со структурой IP-адреса и откуда вообще берутся какие-то номера сети и номера узлов, ведь IP-адрес с виду цельная и неделимая сущность. Также в этой записи мы коротко поговорим о маске подсети и зачем она нужна, увидим, что когда-то было всё плохо и сети были классовыми, а сейчас всё стало хорошо благодаря CIDR и VLSM и сети стали бесклассовые и в завершении посмотрим на формы записи IP-адресов в протоколе IPv4.

Если тема компьютерных сетей вам интересна, то можете ознакомиться с другими записями курса.

Оглавление первой части: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

Оглавление четвертой части: «Сетевой уровень: протокол IP и его версия IPv4».

4.2.1 Введение

Структура IP-адреса — это одна из самых важных тем для понимания принципов работы протокола IP, эта тема очень тесно связана с маршрутизацией, механизмом работы классовых сетей и механизмом маски подсети переменной длинны, если вы не разберетесь со структурой IP-адреса, вы, конечно, не будете испытывать проблем с тем, чтобы настроить на своем ПК доступ в Интернет, но у вас не будет понимания принципов работы IP сетей. Надеюсь, я вас убедил в том, что тема важная, хоть и небольшая.

4.2.2 Структура IP-адреса и маска подсети

В протоколе IP есть две очень важные вещи, которые сделали его вездесущим. Первое – это заголовок IP-пакета, который определяет функционал протокола, а второе – это IP-адрес, который, следует заметить, является частью заголовка, но о нем стоит поговорить отдельно, чем мы сейчас и займемся. Я более чем уверен, что вы уже видели IP-адреса и более того, работали с ними, но если нет, то вот вам пример: 192.168.1.0. Для человека IP-адреса в протоколе IPv4 чаще всего представлены вот в таком виде.

Тут ничего сложного нет. Для нас IP-адрес разбит на четыре кусочка, разделителем между кусочками служат точки, каждый такой кусочек представляет собой один байт или один октет, следовательно, максимально возможное число, которое можно записать равно 255, а минимальное число ноль. Получается, что чисто теоретически можно использовать адреса от 0.0.0.0 до 255.255.255.255. Правда часть из этих адресов зарезервирована под специальные нужды, это мы обсудим в отдельной теме. Сейчас же будем считать, что нам доступно два в тридцать второй степени IP-адресов или 4 294 967 296, которых уже катастрофически не хватает, поэтому происходить плавное внедрение протокола IPv6.

На самом деле IP-адрес – это не просто четыре числа, разделенных точками, а более интересная и сложная сущность. Во-первых, следует заметить, что маршрутизаторы не знают десятичной системы счисления, так же, как и абонентские узлы, для них IP-адрес представлен набором нулей и единиц в нашем случае (192.168.1.0), IP-адрес для машины выглядит как-то так: 11000000 (192) 10101000 (168) 00000001 (1) 00000000 (0). Октеты в данном случае я разделил пробелами, думаю, тут всё очевидно: каждый байт – это восемь двоичных значений (0 или 1), а всего у нас для IP-адреса выделено четыре байта, то есть 32 бита, отсюда вытекает и два в тридцать второй степени IP-адресов.

Я сразу оговорился, что IP-адрес более сложная штука, чем кажется на первый взгляд. Дело всё в том, что IP-адрес включает в себя два параметра, которые позволяют идентифицировать узел в глобальной сети: номер узла и номер сети. Вообще, протокол IP предусматривает два механизма разбиения IP-адреса на номер сети и номер узла. Первый механизм называется классовая адресация, а второй механизм называется CIDR (Classless Inter-Domain Routing) или бесклассовая адресация. В этой теме мы сделаем поверхностный обзор этих механизмов, а в дальнейшем разберемся с ними детально.

Сейчас же сделаем небольшое отступление и поговорим про байты и биты, а если быть более точным, то про порядок нумерации байтов и битов в байте. Для примера возьмем IP-адрес 192.168.1.0 и запишем его в двоичном виде.

В таблице показана нумерация октетов и бит в октетах так, как это реализуется в сетях модели TCP/IP. Эта нумерация справедлива как для IP-адреса в отдельности, так для всего заголовка IP-пакета. Крайний левый байт или самый первый байт называется старшим и его порядковый номер ноль, последний байт — младший и его порядковый номер три. То же самое относится и к битам: самый старший бит имеет порядковый номер ноль, а самый младший бит в байте имеет порядковый номер семь. Такая нумерация называется от старшего к младшему или big-endian, иногда такой порядок называется сетевым порядком.

Кстати, если у вас процессор интеловской архитектуры, то он нумерует байты и биты в обратном порядке, то есть от младшего к старшему, big-endian или интеловский порядок нумерации. Есть еще смешанный порядок и переключаемый порядок, но это нам уже не очень интересно. Почему в компьютерных сетях используется прямой порядок? Да очень просто, дело в том, что в таком порядке числа удобнее сравнивать, а сетевые устройства в основном только и делают, что сравнивают то, что им пришло в пакетах с тем, что записано в их конфигурациях или памяти.

4.2.3 Классовые сети

Классовые сети были единственным способом разделить пространство IP-адресов между всеми желающими до 1993 года, то есть с 1981 по 1993 год, в 1993 году появился механизмы VLSM и CIDR, которые сделали процесс деления более гибким, из этого можно сделать вывод, что в начале девяностых уже появились первые проблемы с нехваткой IP-адресов в протоколе IPv4.

Классовая адресация, как ясно из названия, делит всё пространство IP-адресов на классы, всего этих классов пять: A, B, C, D, E. Как понять к какому классу принадлежит IP-адрес? Да очень просто! Посмотреть на его первые биты. Приведу небольшой список, чтобы было понятно, к какому классу какой IP-адрес относится:

• сети класса А определяются значением первого бита, если первый бит IP-адреса нулевой, то это означает, что он относится к сети класса А, во всех остальных случаях – это другой класс;
• сети класса B определяются по значениям первых двух бит IP-адреса, IP-адрес относится к сети класса B в том случае, если первый бит имеет значение 1, а второй 0;
• IP-адрес будет принадлежать к сети класса C, если первый бит адреса будет равен 1, второй бит тоже 1, а третий будет 0;
• сети класса D определяются по первым четырем битам IP-адреса, при этом первый бит 1, второй бит 1, третий бит 1, а четвертый 0, стоит добавить, что сети класса D использовались для многоадресной рассылки или иначе multicast;
• и наконец сети класса E были зарезервированы и их нельзя было использовать простым смертным, определялись они первыми четырьмя битами, каждый из которых должен был иметь значение 1.

Для ясности давайте посмотрим на примере IP-адресов для каждого класса:

1. Сеть класса А. IP-адрес в десятичном виде: 10.10.0.1. IP-адрес в двоичном виде: 00001010 00001010 00000000 00000001. Обратите внимание на то, что первый бит равен нулю, он как раз и определяет, что данный IP-адрес принадлежит к сети класса A.
2. Сеть класса B. IP-адрес в десятичном виде: 130.25.25.12. IP-адрес в двоичном виде: 1000 0010 00011001 00011001 000011000. Принадлежность к данному классу определяют первых два бита: 10.
3. Сеть класса C. IP-адрес в десятичном виде: 192.168.1.0. IP-адрес в двоичном виде: 11000000 10101000 00000001 00000000. Значение первых трех бит определяют принадлежность этого адреса к классу C.
4. Сеть класса D. IP-адрес в десятичном виде: 224.0.0.6. IP-адрес в двоичном виде: 11100000 00000000 00000000 00000110. Значение первых четырех бит выделены жирным.
5. Сеть класса E. IP-адрес в десятичном виде: 240.10.10.10. IP-адрес в двоичном виде: 11110000 00001010 00001010 00001010.

С классами сетей всё ясно и понятно, остается нераскрытым вопрос: как понять из какой подсети тот или иной IP-адрес, но об этом мы поговорим в теме про классовые сети, сейчас же только отмечу, что принадлежность IP-адреса к той или иной подсети определяется значением некоторых бит в самом IP-адресе и фиксированной маской, которая в любом случае будет сопровождать этот адрес.

4.2.4 Бесклассовые сети (CIDR) и маска подсети переменной длины (VLSM)

Бесклассовая адресация или CIDR – это механизм разделения сети на подсети в современных сетях передачи данных, этот механизм позволил существенно экономить адреса и не тратить лишнего. CIDR тесно связан с понятием VLSM (variable length subnet mask) или маска подсети переменной длинны, можно просто маска подсети или маска, на данный момент вас поймут верно. Становится понятно, что здесь уже нет жестких рамок классов, поскольку и самих классов нет. Теперь для того чтобы понять к какой подсети относится IP-адрес, самого IP-адреса недостаточно, нужна еще и маска подсети, которая, следует сказать, не передается по сети, она указывается только на конечных узлах и маршрутизаторах (а, например, L2 коммутаторы и хабы вообще ничего не знают про IP-адреса, первые работают на канальном уровне, а вторые реализуют механизмы физического уровня модели OSI 7, про разницу между хабами, коммутаторами и роутерами читайте здесь), и для нее нет отдельного поля в IP-пакете.

Как выглядит маска подсети? Да на самом деле, как IP-адрес, вот несколько примеров маски: 255.255.255.0, 255.255.254.0, 255.248.0.0. Заметили, здесь общего? Ну, кроме того, что во всех примерах первый октет 255. Общая составляющая будет заметна, если написать все эти маски в двоичном виде:

• 255.255.255.0: 11111111 11111111 11111111 00000000;
• 255.255.254.0: 11111111 11111111 11111110 00000000;
• 255.248.0.0: 11111111 11111000 00000000 00000000.

Обратите внимание: у каждой маски вначале идут только единицы, затем идут только нули, чередоваться нули и единицы в маске подсети не могут. Например, не может быть вот такой маски: 255.254.255.0 или в двоичной системе: 11111111 11111110 11111111 00000000. И это очень важно, поскольку именно на границе нулей и единиц маски подсети находится граница между номером сети и номером узла в IP-адресе.

На примере будет все немного яснее, давайте возьмем следующий IP-адрес и маску: 192.168.1.25/24, иначе это можно было бы записать так: 192.168.1.25 с маской 255.255.255.0, число 24 означает количество единиц в маске. Если вам просто дать этот IP-адрес без маски, то вы не сможете сказать: какие биты этого IP-адреса отданы под номер сети, а какие под номер узла, с маской же все становится понятно. Чтобы понять где здесь номер сети, а где номер узла, нужно перевести и маску, и IP-адрес в двоичную систему счисления. Давайте сделаем всё это в виде таблицы.

Сразу отметим, что те биты IP-адреса, напротив которых в маске подсети стоят единицы, будут относиться к номеру сети, а те биты адреса, напротив которых у маски нули, относятся к номеру хоста. Чтобы узнать номер узла и номер сети нужно выполнить операцию «логическое И» между соответствующими битами IP-адреса и маски. Операция «логическое И» в двоичной системе счисления эквивалентна операции умножения в десятичной: 1×1=1, 1×0=0, 0×0=0. Вы уже понимаете, что номер сети в IP-адресе при использовании CIDR и VLSM определяется маской, а именно единичными битами маски, то есть для нашего случая номер сети это: 192.168.1.0, а под номера узлов у нас остается диапазон с 192.168.1.1 по 192.168.1.254, заметьте, что есть еще 192.168.1.255 — это широковещательный IP-адрес для данной сети и его нельзя назначить узлу или интерфейсу маршрутизатора.

Мы рассмотрели простой пример использования маски подсети, в данном случае граница между номером сети и номером узла в IP-адресе проходит по границе предпоследнего октета, но не всегда бывает так, например, маска 255.248.0.0 проводит границу между номером сети и номером узла посередине октета, но о таких случаях мы поговорим в отдельной теме, посвященной бесклассовой адресации (CIDR) и механизму маски подсети (VLSM).

4.2.5 Форма записи IP-адреса и сокращения

Теперь вас стоит немного удивить и сказать, что ни один официальный документ, посвященный IP протоколу, не говорит нам о том, как правильно записывать IP-адрес в документах, на бумаге или в конфигурациях того или иного устройства. На самом деле IP-адрес — это число, которое можно записать в любой системе счисления, хоть в восьмеричной.

Форма записи октетов, разделенных точками, просто удобна для человека: 127.0.0.1. Но для машины IP-адрес число, которое может находиться в диапазоне от 00000000 00000000 00000000 00000000 до 11111111 11111111 11111111 11111111 или в десятичной системе счисления: от 0 до 4 294 967 295. И вы понимаете, что IP-адрес 127.0.0.1 — это не число 127001, это вот такое число 01111111 00000000 00000000 00000001 или в десятичной системе: 2 130 706 433. Более того, если вы запустите командую строку или эмулятор терминала в своей операционной системе, то сможете пропинговать IP-адрес 127.0.0.1, используя число выше, если не верите, то смотрите листинг ниже.

Эстетами или проще говоря тем, кому хочется понтанутся, было придумано еще два способа записи IP-адресов в десятичном виде, эти способы идут к нам из стека BSD и функции inet_aton (). Первый способ записи выглядит так: 8bit.24bit. Вот так будет выглядеть IP-адрес в 127.0.0.1: 127.1, в двоичном виде он будет выглядеть так: 01111111.000000000000000000000001. То есть под первое число выделено 8 бит, а под второе 24.  Windows вполне себе понимает такую форму записи.

Чтобы было понятнее, приведу еще один пример: 127.267894, чтобы понять, что это за IP, вам нужно будет перевести его в двоичный вид, разбить на октеты и восстановить его в том виде, к которому мы привыкли или просто попробовать пропинговать адрес:

Вторая сокращенная форма записи IP-адреса выглядит так: 8bit.8bit.16bit. Адрес 127.0.0.1 в этой форме можно записать так: 127.0.1. Винда понимает и эту форму:

Для примера давайте пропингуем адрес 127.99.259, чтобы посмотреть как происходит преобразование:

Нормальный человек никогда не будет вам рекомендовать использовать для записи IP-адреса обычные числа или формы 8bit.24bit, 8bit.8bit.16bit. Дело в том, что эти формы записи IP-адресов настолько непривычны, что не всем удобно и понятно с ними работать, вас могут просто банально не понять, если вместо IP-адреса вы напишите огромное число или сокращенную форму записи. Второй момент заключается в том, что не всё оборудование и не каждая программа сможет работать с такими формами записи IP-адресов, нет никакой гарантии того, что разработчик софта вообще знал о том, что такие формы допустимы в протоколе IP.

4.2.6 Выводы

Итак, какие выводы можно сделать по IP-адресам в протоколе IPv4 и их структуре? IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Для отделения мух от котлет у нас есть два механизма: классовая адресация, которая уже не используется из-за неэкономного расходования ограниченного ресурса IP-адресов, а также механизмы VLSM и CIDR, которые позволяют очень гибко делить сети на подсети. Оба этих механизма мы рассмотрим более подробно, сейчас же был просто поверхностный взгляд.

Также стоит сказать, что IP-адреса узлам назначаются администратором вручную или при помощи DHCP-сервера, который настраивает администратор. Если же у вас сеть разделена на подсети, то у каждой подсети должен быть уникальный номер, а еще внутри подсети каждый узел должен иметь уникальный номер.

Нужно сказать еще и о том, что очень часто вместе с IP-адресом узла, нам нужно будет использовать IP-адрес шлюза и маску сети, обе эти настройки никак не передаются по сети, поскольку для них нет поля в заголовке IP-пакета. В заголовке есть только IP-адрес источника и IP-адрес назначения, этой информации хватает маршрутизатору для того, чтобы выбрать направление, по которому будет направлен пакет.

IP addresses are divided into 5 classes namely, Class A, Class B, Class C, Class D, and Class E. This concept came in around the 1980s. Where 

• Class A is generally used for big networks such as the ISP networks.
• Class B is used for medium to large networks like some big organizations.
• Class C addresses are generally used for smaller networks.
• Class D addresses are used for Multicasting.
• Class E addresses are reserved addresses and they are used for experimental purposes.

Range of All Classes:

Class A: 1.0.0.0 to 127.255.255.255
Class B: 128.0.0.0 to 191.255.255.255
Class C: 192.0.0.0 to 223.255.255.255
Class D: 224.0.0.0 to 239.255.255.255
Class E: 240.0.0.0 to 255.255.255.255

Network ID:

A network ID or NetID is the fragment of IP address that classifies the network for a specified host i.e., it tells us which network the host belongs to, generally comprised of one to up to four octets in dotted-decimal representation. 

In dotted-decimal representation, an IP address is divided into four octets, and based on which class the IP address belongs to its octets are further divided into network ID and HOST ID. 

For Class A first octet represents network ID as the prefix of the first octet is 0, it uses the remaining 7 bits for network ID, for Class B first and second octets represent network ID the prefix for class B is 10 so it uses the remaining 14 bits for network ID, for Class C first, second and third octet represents network ID the prefix of class C is 110 so it uses the remaining 21 bits for network ID, Class D, and Class E are reserved.

Host ID:

It is the fragment of an IP address that uniquely classifies a host on a specified TCP/IP network. A host ID can be found simply by ANDing the IP address in binary form with its respective default subnet mask (in binary form). The other fragment of an IP address is the network ID, which identifies the network to which the host belongs.

For Example, In the above Image, the  IP address of host C is 198.162.30.4 which means it belongs to class C, so its default subnet mask will be 255.255.255.0; Now applying AND on both, it will give the host ID 0.0.0.4 and network ID 198.162.30.0.

Question 1: What is the network address if the destination address is 200.45.34.56 and the subnet mask is 255.255.255.240?

Solution: So, from the given question we see that this address belongs to class C.

To find the network address we perform AND operation between the given two inputs

200.45.34.00111000 AND 255.255.255.11110000 [converting the last octet into binary form]

we get 200.45.34.48 as a  network address.

Question 2: A company is granted the site address 181.56.0.0. The company needs 1000 subnets. Find the subnet mask 

Solution:  The given address belongs to class B 

and the default subnet mask of class B is, 255.255.0.0

to get 1000 subnets we perform a log operation 

log 1000=10 

So, we require extra 10 bits from 255.255.00000000.00000000 to get the subnet mask i.e.;  255.255.00000000.000000000

So, the required subnet mask is 255.255.11111111.11000000 or 255.255.255.192

Last Updated :
06 Jun, 2022

Like Article

Save Article

Моя любимая тема! (Я только это и знаю
Почти опоздал, но…оставлю свои 5 копеек.

Значит так.
Исходными данными всегда должны быть IP адрес и маска.
В данном случае:
192.168.17.1 255.255.240.0

Важно и нужно знать что маска может быть представлена и в двоичном виде, например,
11111111.11111111.11110000.00000000 что, очень часто пишется и как /20 (для удобства)
Ну то что 11111111 = 255 а 00000000 = 0 — это очевидно.
Однако, считаю важным отметить что в любом таком октете, каждая «1» имет свой «вес».
первая — 128
вторая — 64
третья — 32
четвертая — 16
пятая — 8
шестая — 4
седьмая — 2
восьмая — 1
Если все это сложить, то и получится 255. А если какая-то позиция равно «0» — то значение этой позиции не складывается.

Далее.
Если все позиции в октете (в двоичной форме, разумется) равны «1», это можно принять как факт что и десятичные значения IP адреса не меняются, т. е.
192.168.Х.Х
В третьем октете «вес» последней единицы = 16. Это можно принять как то что количество IP адресов в данной подсети будет равно 16 * 256 возможных значений последнего октета.
И вырисовываются следующие возможные сети
192.168.0.0
192.168.16.0
192.168.32.0
192.168.48.0
ну и т. д. до
192.168.240.0
потому что следующим адресом будет уже
192.169.0.0

Итак.
Наш IP адрес находится между 192.168.16.0 и 192.168.32.0
А это значит что «идентификатором», т. е. адресом сети есть наименьший адрес в данном диапазоне, т. е. 192.168.16.0
Наибольший адрес в этом диапазоне — 192.168.31.255 — (адрес следующей подсети — 1), это широковещательный или броадкаст адрес.
Любой IP адрес между ними может быть (и есть) идентификатор = адрес хоста. Думаю что в приводимом примере это 192.168.17.1
Так же по этим данным можно вычислить и возможное количество хостов в данной подсети. Это будет 2 в степени количества «0» маски — 2, т. е. 2^12-2 = 4096 — 2 = 4094 (-2 это -192.168.16.0 адрес сети и -192.168.31.255 широковещательный адрес)

А теперь, для закрепления материала, пара примеров

Каков широковещательный адрес подсети содержащеий адрес?
83.63.221.46 /29
/29 = 11111111.11111111.11111111.11111000
или 255.255.255.(128+64+32+16+8=)248
Первые три октета не меняются, т. е.
83.63.22.Х
«Вес» последней, пятой единицы равен 8.
83.63.22.0
83.63.22.8
83.63.22.16
83.63.22.24
83.63.22.32
83.63.22.40
83.63.22.48
…
Адрес искомой сети: 83.63.22.40. Отсюда же и широковещательный адрес (следующая сеть -1): 83.63.22.47
Адреса хостов: 83.63.22.41 — 83.63.22.46
Количество хостов: 2^3-2=6

Найти адрес первого хоста (или «идентификатор» первого хоста, если хотите) подсети содержащей IP адрес
25.193.46.126 /19
/19 = 11111111.11111111.11100000.00000000
= 255.255.(128+64+32=)224.0
Единица «№3» = 32 => 25.193.0.0; 25.193.32.0; 25.193.64.0 и т. д.
Наша сеть (подсеть), которая содержит указанный IP адрес, это
25.193.32.0
Широковещательный адрес этой подсети
25.193.63.255
Первый хост: 25.193.32.1
Последний хост: 25.193.63.254
Количество хостов: 2^13-2

Количество узлов в подсети можно
определить с помощью короткой процедуры.
Фактически, когда Вы определяли
идентификаторы подсетей, Вы тем самым
задали также идентификаторы узлов в
каждой из них.

Каждое очередное значение идентификатора
подсети, увеличенное на единицу (см. 3
), — не что иное, как начало диапазона
идентификаторов узлов в подсети.
Следующее по порядку возможное значение
идентификатора подсети, уменьшенное
на единицу, дает конечное значение
диапазона. Это проиллюстрировано ниже.

Определение количества узлов в подсети

1. Подсчитайте число бит, которые можно
использовать для идентификаторов узлов.
Например, если Ваша сеть — класса В, и
16 бит используются для идентификатора
сети, а еще 2 — для идентификаторов
подсетей, то для идентификаторов узлов
остается 14 бит.

2. Запишите это число двоичными единицами
и преобразуйте полученное значение в
десятичный формат. В рассматриваемом
примере 11111111111111 имеет десятичное
значение 16383.

3. Вычтите из него 1.

Совет
Если Вам известно необходимое для
идентификаторов узлов число бит, Вы
можете возвести число 2 в степень,
соответствующую числу бит и вычесть из
полученного значения 2.

Упражнения

Используя приведенную ниже иллюстрацию:

Определите идентификаторы подсетей
для объединенной сети, состоящей из
двух сетей, используя 2 бита маски подсети
класса В.

1. Выпишите все возможные битовые комбинации
   для указанной ниже маски подсети.
   Переведите их в десятичный формат,
   чтобы определить начальное значение
   идентификаторов узлов для каждой
   подсети.

Маска подсети — 255. 255. 192. 0
(11111111.11111111.11000000.00000000)

11111111

11111111

11000000

00000000

Не
используется

00000000

= 0

Подсеть
1

01000000

=
64

Подсеть
2

10000000

=
128

Не
используется

11000000

=
192 (маска подсети)

Подсеть 1 01000000

Подсеть 2 10000000

1. Выпишите диапазон идентификаторов
   узлов для каждой подсети.

Определите диапазон идентификаторов
сетей для объединенной сети, состоящей
из 14 подсетей, используя для этого 4 бита
маски подсети класса В.

1. Выпишите все возможные битовые комбинации
   для указанной ниже маски подсети.
   Переведите их в десятичный формат,
   чтобы определить начальное значение
   идентификаторов узлов для каждой
   подсети.

Маска подсети — 255.255.240.0

11111111
11111111 11110000 00000000 Не используется 00000000 = 0
Подсеть 1 00010000 = 16 Подсеть 2 00100000 = 32 Подсеть
3 00110000 = 48 Подсеть 4 01000000 = 64 Подсеть 5
01010000 = 80 Подсеть 6 01100000 = 96 Подсеть 7
01110000 = 112 Подсеть 8 10000000 = 128 286 Вопросы и
ответы 255 255 240 (продолжение) 0 Подсеть 9
10010000 144 Подсеть 10 10100000 160 Подсеть 11
10110000 176 Подсеть 12 11000000 192 Подсеть 13
11010000 208 Подсеть 14 11100000 224 Не используется
1 1 1 10000 240 (маска подсети)

Подсеть 1

Подсеть 2

Подсеть 3

Подсеть 4

Подсеть 5

Подсеть 6

Подсеть 7

Подсеть 8

Подсеть 9

Подсеть 10

Подсеть 11

Подсеть 12

Подсеть 13

Подсеть 14

1. Выпишите диапазон идентификаторов
   узлов для каждой подсети.

Используйте быстрый метод для определения
диапазона идентификаторов сетей для
14 сетей. Сравните результаты с полученными
в предыдущем задании. Они должны
совпадать. Первый пункт этого упражнения
уже выполнен.

Подсеть
Начальное значение Конечное значение
Подсеть 1 W.X.16.1 w.x.31.254 Подсеть 2 w.x.32.1
w.x.47.254 Подсеть 3 w.x.48.1 w.x.63.254 Подсеть 4
w.x.64.1 w.x.79.254 Подсеть 5 w.x.80.1 w.x.95.254 Подсеть
6 w.x.96.1 w.x.111.254 Подсеть 7 w.x.112.1 w.x. 127.254
Подсеть 8 w.x. 128.1 w.x.143.254 Подсеть 9 w.x. 144.1
w.x.159.254 Подсеть 10 w.x.160.1 w.x.175.254 Подсеть 1
1 w.x. 176.1 w.x.191.254 Подсеть 12 w.x.192.1 w.x.207.254
Подсеть 13 w.x.208.1 w.x.223.254 Подсеть 14 w.x.224.1
w.x.239.254 Используйте
быстрый метод для определения диапазона
идентификаторов сетей для 14 сетей.
Сравните результаты с полученными в
предыдущем задании. Они должны совпадать.
Первый пункт этого упражнения уже
выполнен.

1. Запишите двоичными единицами количество
   бит, используемых для маски подсети,
   дополнив его справа нулями до одного
   байта.

255.255.240.0 (11111111.11111111.11110000.00000000)

2. Укажите десятичное значение самого
младшего бита из установленных в 1.

16

3. Запишите двоичными единицами количество
бит, используемых для маски подсети,
переведите полученную запись в десятичный
формат и вычтите 1. Вы получите возможное
количество подсетей.

00001111
= 15 (8+4+2+1) 15 — 1 = 14 (возможных подсетей)

4. Начиная с нуля, добавляйте приращение,
полученное в пункте 2, столько раз,
сколько возможно различных битовых
комбинаций (вычислено в пункте 3).

1. Определите диапазон идентификаторов
узлов для каждой из перечисленных
подсетей. Идентификатор сети—75.0.0.0,
маска подсети 255.255.0.0, две подсети.

2. Идентификатор сети — 150.17.0.0, маска
подсети 255.255.255.0, четыре подсети.

3. Идентификаторы сетей — 107.16.0.0 и
107.32.0.0, маска подсети 255.240.0.0, две подсети.

4. Идентификаторы сетей — 190.1.16.0,
190.1.32.0, 190.1.48.0, 190.1.64.0, маска подсети
255.255.248.0, имеется четыре подсети.

5. Идентификаторы сетей — 154.233.32.0,
154.233.96.0 и 154.233.160.0, маска подсети
255.255.224.0, три подсети.

Результаты
должны совпасть со значениями в предыдущем
задании.
Определите
диапазон идентификаторов узлов для
каждой из перечислен- ных подсетей. 1.
Идентификатор сети — 75.0.0.0, маска подсети
255.255.0.0, две подсети.

Сеть
А: 75.Х.0.1 — 75.Х.255.254 Сеть В: 75.у.0.1 — 75.у.255.254
(где х и у — любые числа от 1 до 254, но
отличные друг от друга).

2.
Идентификатор сети — 150.17.0.0, маска
подсети 255.255.255.0, четыре подсети.

Сеть
A: 150.17.W.1 — 150.17.W.254 Сеть В: 150.17.x.! — 150.17.Х.254
Сеть С: 150.17.у.1 — 150.17.у.254 Сеть D: 150.17.Z.1 —
150.17.Z.254 (где w, х, у и z — любые числа от 1
до 254, попарно различные).

3.
Идентификаторы сетей — 107.16.0.0 и 107.32.0.0,
маска подсети 255.240.0.0, две подсети.

Сеть
А: 107.16.0.1 — 107.31.255.254 Сеть В: 107.32.0.1 —
107.47.255.254

Маска
подсети со значением 240 допускает не
более 14 подсетей, при этом идентификаторы
сетей имеют значения с шагом 16.

4.
Идентификаторы сетей — 190.1.16.0, 190.1.32.0,
190.1.48.0, 190.1.64.0, маска подсети 255.255.248.0,
четыре подсети.

Сеть
А: 190.1.16.1 — 190.1.23.254 Сеть В: 190.1.32.1 — 190.1.39.254
Сеть С: 190.1.48.1 — 190.1.55.254 Сеть D: 190.1.64.1 —
190.1.71.254 Маска подсети со значением 248
допускает не более 30 подсетей, каждый
идентификатор сети увеличивается на
8.

5.
Идентификаторы сетей— 154.233.32.0, 154.233.96.0
и 154.233.160.0, мас- ка подсети 255.255.224.0, три
подсети.

Сеть
А: 154.233.32.1 — 154.233.63.254 Сеть В: 154.233.96.1 —
154.233.127.254 Сеть С: 154.233.160.1 — 154.233.191.254 Маска
подсети со значением 224 допускает не
более 6 подсетей, каждый идентификатор
сети увеличивается на 32.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Содержание:

• Что такое IP-адрес
• Структура IP-адреса
• TCP/IP
• Сетевое расположение IP-адресов
• Присвоение IP-адресов
• Версии IP
• DNS
• Как узнать IP-адрес
• Анонимность и безопасность
• Способы защиты IP-адреса
• Как изменить IP-адрес
• Заключение

В мире доминируют сети с IP-адресацией, самая крупная из которых – Интернет. Устройства, начиная от bluetooth-гаджетов и заканчивая компьютерами, имеют собственный IP-адрес, который служит определяющей меткой в сетевом пространстве.

Понимание того, как работает IP-адрес, является основой системного администрирования. Это базовые знания, которые нужны в реальном мире для простейшей конфигурации сетей как в домашней, так и корпоративной среде.

В этой статье расскажем простыми словами, что такое IP-адрес, какова его структура и предназначение, а также — как посмотреть IP-адрес несколькими способами. Затронем тему безопасности в IP-сетях, приведём примеры основных угроз и способы защиты от них.

IP-адрес (IP от англ. Internet Protocol) — цифровой идентификатор, присваиваемый устройству, которое работает в условиях публичной или локальной сети на основе стека протоколов TCP/IP. Без него невозможно существование Интернета или какой-либо внутренней IP-сети.

Сравнить IP-адрес можно с номером телефона или адресом дома – и тот, и тот указывают на объект. Как человек звонит собеседнику по номеру, так и компьютер обращается к другому устройству по IP-адресу.

Структура IP-адреса

Разберём структуру IP-адреса на примере самого первого и распространённого интернет-протокола IPv4.

IP-адрес IPv4 имеет 32-битную (4 байта) структуру. Он разделён на 4 части, каждая из которых состоит из 8 бит (1 байт) и называется октетом. Каждый бит IP-адреса – цифра двоичной системы.

Пример адреса (IPv4) в двоичном виде: 11000000.10101000.00110010.00000001.

При преобразовании октета с двоичной системы в десятеричную получается одно число со значением от 0 до 255.

IP-адрес в десятичном виде: 192.168.50.1.

Маска подсети

Устройства различают части IP-адреса при помощи маски подсети – 32-битной строки, разделённой на 4 октета, как и IP-адрес. При установке соединения каждый октет IP-адреса сопоставляется с октетом маски подсети.

По умолчанию в стандартной домашней сети маска подсети имеет вид: 255.255.255.0.

В примере маска IP-адреса указана в  десятичном представлении и содержит числа «255» и «0». Первое отвечает за идентификацию сети, а второе за обозначение конечного узла.

Классы IP-адресов

• Класс A. Старший бит в адресах такого формата всегда равен 0. За идентификацию сети отвечает начальный октет, позволяющий разместить 127 уникальных сетей. Оставшиеся 3 октета используются для обозначения узлов, максимальное количество которых составляет 17 млн. на каждую сеть.
• Класс B. Первые биты IP-адреса равны 10. Начальные два октета относятся к идентификатору сети, а последние два – к идентификатору узла. Возможно создание 16384 сетей, каждая из которых поддерживает размещение 65000 узлов.
• Класс C. Начальные биты IP-адреса равны 110. За идентификацию сети отвечают первые три октета, позволяющие создать 2 млн. сетей. Последний октет отводится для идентификации узлов, максимальное число которых составляет 254 на каждую сеть.
• Класс D. Запись IP-адреса начинается с битов 1110. В сетях подобного формата используется широковещательная рассылка сообщений нескольким узлам.
• Класс E. IP-адреса зарезервированы для использования в будущем. Первые биты всегда равны 11110.

IP-адрес в классовой архитектуре сетевой адресации  состоит из двух частей:

• Идентификатор сети. Определяет сеть, содержащую подключённые узлы.
• Идентификатор узла. Отвечает за обозначение узла – сервера, маршрутизатора или любого другого TCP/IP-устройства.

Важно! В связи с ограниченностью ресурса адресов IPv4, в настоящее время классовая адресация почти перестала использоваться. Ей на смену пришла технология бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Inter-Domain Routing, CIDR). Бесклассовая адресация более экономно использует диапазон адресов IPv4, так как в ней нет строгой привязки масок подсети к адресам подсети.

TCP/IP

Любая сеть с IP-адресацией построена на основе TCP/IP – модели, включающей в себя стек протоколов, применяемых при передаче данных по сети. Основными протоколами являются TCP и IP, но имеется и масса других вариантов.

Уровни TCP/IP

• Канальный. Отвечает за физическую передачу данных посредством использования таких протоколов, как Ethernet или WI-FI.
• Сетевой (Интернет). На этом уровне находится система IP-адресов, и осуществляется маршрутизация – перемещение пакетов между устройствами. Сетевой уровень совмещает протоколы: IP, ICMP, IGMP.
• Транспортный. Здесь расположены протоколы TCP и UDP, отвечающие за передачу данных. Первый осуществляет гарантированное перемещение информации, предварительно устанавливая соединение с сетью. Второй же отправляет сообщения без осуществления «рукопожатия», что повышает скорость передачи данных, но также создаёт риск потери отдельных пакетов.
• Прикладной. Совмещает все высокоуровневые протоколы, взаимодействующие с системными приложениями. К таким относятся Telnet, FTP, SMTP, SNMP и подобные.

Сетевое расположение IP-адресов

Уникальные IP-адреса, которые назначаются специальными организациями (например, Интернет-провайдером), называются внешними, белыми или публичными. Публичные IP-адреса применяются для получения доступа к Интернету и осуществления взаимодействия с другими узлами через публичную сеть. Устройство с внешним IP-адресом видно другим пользователям в Интернете.

Кроме того, существуют частные IP-адреса, именуемые также серыми или внутренними. Серые IP-адреса назначаются устройствам в локальной сети и не видны в Интернете. К примеру, можно представить дом, в котором к WI-FI роутеру подключено несколько устройств. Все они объединены в одну сеть и имеют серые IP-адреса.

Присвоение IP-адресов

Динамическое назначение

При подключении к сети через протокол динамической настройки узла (DHCP / Dynamic Host Configuration Protocol) все параметры стека TCP/IP автоматически устанавливаются на устройстве. Узлу назначается динамический IP-адрес, который меняется на другой при переподключении устройства. Диапазон IP-адресов указывается на сервере DHCP.

Статическое назначение

Статический IP-адрес присваивается вручную и не изменяется при переподключении к сети. Этот тип присваивания используется на устройствах, доступ к которым должен производится по одному адресу (например, на серверах).

Версии IP

IPv4

В сентябре 1981 года появился первый стандарт интернет-протокола (IP) IPv4, который положил начало современной сети Интернет. Ipv4 IP-адрес имеет вид: 192.168.50.1.

Подробнее этот формат разобран выше.

IPv6

Интернет с 1980-х годов начал стремительно расти, поэтому появилась угроза истощения пула возможных адресов – их просто не хватило бы на все сети и узлы. Поэтому в 1995 году появился формат IPv6, при котором длина IP-адреса возросла с 32 до 128 бит, а десятичная система сменилась шестнадцатеричной.

IP-адрес IPv6 состоит из 16 октетов (8 блоков по 2 октета), раздёленных двоеточиями. В полном виде запись IPv6 выглядит следующим образом: 2001:0bd7:0ccf:0006:0000:0000:012f:002d.

Адрес IPv6 можно сжать, исключив нули из записи. Сокращенная форма IPv6: 2001:bd7:ccf:12f:2d.

Развитие IPv6

Новый формат IP-адреса развивается сравнительно медленно. Первое внутреннее внедрение произошло у Google ещё в 2008, тогда протокол прошёл успешное тестирование. 6 июня 2012 года совершился повсеместный запуск IPv6.

Кстати. Число возможно доступных  IPv6 адресов равняется 340 ундециллионам (ундециллион – число с 36 нулями). Для сравнения, в формате IPv4 этот показатель не превышает отметки 3,4 миллиона IP-адресов.

Многие провайдеры стали предоставлять пользователям услуги с использованием новой технологии, поэтому доля трафика IPv6 к 2020 году составила 30% по всему миру. В России доля трафика IPv6 составляет 4.5%, но постепенно увеличивается. Основным фактором, замедляющим процесс внедрения IPv6, является необходимость замены оборудования провайдеров на более новое, что несёт дополнительные затраты.

DNS и IP-адрес

Путешествуя по Интернету, пользователь устанавливает соединение через браузер с другими серверами в основном не по IP-адресу, а с помощью доменного имени. Система доменных имён (DNS) служит для перенаправления на постоянный IP-адрес конечного веб-ресурса. Говоря простыми словами, она преобразовывает буквенные значения доменного имени в цифры IP-адреса.

Например, чтобы попасть на сайт поисковика Google, не нужно вводить сложный в запоминании числовой адрес «74.125.131.100». Достаточно набрать в адресной строке доменное имя «.google.com».

За осуществление подобной переадресации отвечает DNS-сервер, который работает согласно информации из DNS-записей. Продолжая «телефонную» аналогию можно сказать, что если IP-адрес — это номер телефона, то сервер DNS — это телефонная книга, содержащая все подобные номера.

Домены от Eternalhost — быстрый и выгодный способ получить имя для веб-ресурса! Статус LIR, широкий выбор популярных зон, возможность продления по цене покупки, бесплатный DNS-хостинг.

Как узнать IP-адрес

Определить IP-адрес используемого устройства можно при помощи поискового запроса в браузере вида «мой ip-адрес» («What is my IP»). Многие сервисы, такие как Whoer, 2ip и WhiteWhois, проверяют идентификатор IP-адреса и предоставляют более подробную информацию о пользователе (например, название провайдера или примерное местоположение устройства).

В локальной сети адрес устройства указывается в настройках операционной системы, поэтому прибегать к внешними инструментам не требуется. Определить локальный IP-адрес можно следующими способами.

• Windows – через командную строку (поиск -> «cmd» -> в окне прописать «ipconfig»).
• Unix/Linux – с помощью команды «ifconfig».
• MacOS – «Системные настройки» -> «Сеть».
• iOS – через «Настройки». «Wi-Fi» -> нажать значок информации «i» -> информация во вкладке «DHCP».
• Android – «Настройки» -> «О телефоне» -> «Общая информация».

Анонимность и безопасность

«Вычислю по IP»

Это скорее миф, чем реальная угроза. Среди пользователей существует заблуждение, что злоумышленник может отследить человека, узнав его внешний IP-адрес. На деле не всё так просто — информация о клиентах находится в безопасности у провайдера. Доступ к личным данным такого рода могут получить только органы государственной безопасности.

Единственное, что можно узнать по IP-адресу, так это местоположение оборудования провайдера. А такая информация указывает лишь на примерную геолокацию пользователя с точностью до страны и города.

Атака сетевого устройства

Злоумышленник может обнаружить IP-адрес устройства и просканировать его на наличие потенциальных дыр в безопасности. В качестве последних могут выступать брандмауэры со слабой защитой. Также существуют программы, которые прослушивают внешние порты (например, SSH, VNC, HTTP, RDP) устройства пользователя на предмет уязвимостей.

Атаки сетевых устройств проводятся как через Интернет, так и по локальной сети. Иногда спасает использование DHCP — IP-адрес меняется при переподключении, поэтому злоумышленнику приходится заново искать IP и начинать атаку.

Фиксация деятельности со стороны провайдера

Интернет-провайдер выступает в роли посредника и может анализировать сетевой трафик. Данные, передающиеся через незашифрованные протоколы (например, HTTP, FTP), разбираются без проблем. При использовании защищённых вариантов (HTTPS, SFTP, SSH) передаётся информация только об адресе или домене конечного сервера.

Провайдеры не проверяют всех подряд. Подобный анализ трафика выполняется при поступлении запроса со стороны органов безопасности (МВД, ФСБ и других).

Способы защиты IP-адреса

От перечисленных угроз может обезопасить использование сети TOR, прокси или VPN. Представленные типы защиты выполняют скрытие IP-адреса, что анонимизирует деятельность пользователя в сети.

Сеть TOR работает по принципу «луковичной маршрутизации», когда пользовательский трафик перенаправляется через несколько серверов-посредников и выходит в Интернет. Публичный IP-адрес пользователя постоянно меняется, что анонимизирует деятельность и не позволяет отследить трафик. Начать использование сети TOR можно, скачав официальный браузер Tor Browser, который, помимо маршрутизации, блокирует отслеживающие трекеры интернет-ресурсов.

Прокси и VPN работают схоже. Трафик перенаправляется через сервер (или несколько серверов) и выходит в Интернет с подменой IP-адреса. Технология VPN, в отличие от прокси, шифрует данные по пути от пользователя до сервера-посредника, поэтому считается лучшим вариантом в плане безопасности.

Как изменить IP-адрес

Локальная сеть

Изменение IP-адреса выполняется через настройки операционной системы. Далее будут приведены два способа изменения сетевого идентификатора на примере операционных систем Windows и Linux.

Windows

Для начала необходимо открыть «Панель управления» и перейти по пути: «Центр управления сетями и общим доступом» -> «Изменение параметров адаптера».

Далее нужно перейти в свойства необходимого сетевого интерфейса и в появившемся окне открыть свойства компонента «Протокол Интернета версии 4 (TCP/IPv4)». В разделе «Общие» остаётся назначить статический IP-адрес, заполнив все необходимые поля.

Linux

В первую очередь нужно посмотреть список подключенных сетевых интерфейсов. Для этого можно воспользоваться консольной командой: ifconfig.

Необходимо выбрать сетевой интерфейс и запомнить его наименование. Теперь стоит ввести следующую команду, чтобы назначить другой IP-адрес:

sudo ifconfig eth0 192.168.0.1 netmask 255.255.255.0

В приведенном примере:

• eth0 – наименование сетевого интерфейса;
• 168.0.1 – назначаемый IP-адрес;
• 255.255.0 – макса подсети.

Глобальная сеть

Многие провайдеры используют динамическое назначение IP-адреса, поэтому достаточно перезагрузить маршрутизатор (роутер) для смены сетевого идентификатора.

Если назначен белый IP, то варианты решения проблемы уже другие:

• VPN
• Прокси
• Обращение к провайдеру

Первые два способа были описаны выше – эти варианты являются наиболее простыми. Обращение к провайдеру является крайним вариантом – потребуется совершить звонок по номеру телефона горячей линии или сделать запрос на получение IP-адреса в ближайшем филиале.

Заключение

В основе Интернета и любой IP/TCP сети лежит IP-адресация. Каждый системный администратор должен знать её основы для построения сетей как в домашней, так и в корпоративной среде.

Не стоит забывать и о безопасности, ведь плохо сконфигурированная сеть имеет уязвимости, позволяющие злоумышленнику нарушить работу подключения или получить доступ к личной информации.