1
Adresowanie IP
Protokół IP wymienia dane między komputerami w postaci datagramów. Każdy datagram jest
dostarczony pod adres umieszczony w polu ADRES ODBIORCY, znajdujący się w
nagłówku. Adres internetowy to 32-bitowe słowo. Słowo to dzieli się na dwie części: jedna
identyfikuje sieć w której dany komputer się znajduje, a druga numer danego komputera.
Komputery dołączone do tej samej sieci muszą posiadać taką samą cząstkę identyfikującą
daną sieć. Podział adresów IP na sieć i host jest podstawowym warunkiem sprawnego
kierowania ruchem pakietów IP (czyli tzw. routingu).
Klasy adresów IP
Adresy internetowe dzielą się na klasy. Adres należący do danej klasy rozpoczyna się
określoną sekwencją bitów, która jest używana przez oprogramowanie internetowe znajdujące
się na każdym komputerze do identyfikacji klasy danego adresu. Kiedy klasa adresu zostanie
rozpoznana oprogramowanie sieciowe jest w stanie określić które bity są używane do
określenia sieci, a które konkretnego komputera.
Adres klasy A
posiada bit zerowy ustawiony na zero, 7-bitowy numer sieci i 24-bitowy adres
komputera. 128 sieci klasy A pozwala utworzyć do 16.777.214 adresów komputerowych w
każdej z nich.
Adres klasy B
posiada dwa najstarsze bity ustawione w sekwencję 1-0, 14-bitowy adres sieci
i 16-bitowy adres komputera w tej sieci. 16.384 sieci klasy B mogą być zdefiniowane z
65.534 komputerami w każdej z nich.
Adres klasy C
posiada trzy najważniejsze bity ustawione w kombinację 1-1-0, 21-bitowy
adres sieci i 8-bitowy adres komputera w tej sieci. Pozwala to zdefiniować 2.097.152 sieci
klasy C z 254 komputerami w każdej z nich.
Adresy klasy A odnoszą się najczęściej do dużych sieci zawierających wiele komputerów,
adresy klasy B odpowiadają sieciom średniej wielkości, zaś adresy klasy C małym sieciom.
2
Adresy klasy D to tzw. adresy grupowe wykorzystywane w sytuacji, gdy ma miejsca
jednoczesna transmisja do większej liczby urządzeń. Klasa E jest eksperymentalna i w
zasadzie niewykorzystywana.
Dla ułatwienia, adres internetowy jest przedstawiony jako cztery liczby dziesiętne
z zakresu od 0 do 255 oddzielone kropkami. Taki format zapisu adresu określa się jako DDN
lub IP address. Notacja dzieli 32-bitowy adres na cztery 8-bitowe pola nazwane oktetami i
przekształca niezależnie wartość każdego pola na liczbę dziesiętną. Wówczas podział na
klasy wygląda następująco:
Klasa
Najniższy adres
Najwyższy adres
A
1.0.0.0
127.0.0.0
B
128.0.0.0
191.255.0.0
C
192.0.0.0
223.255.255.0
D
224.0.0.0
239.255.255.255
E
240.0.0.0
248.255.255.255
Tab. Obszar adresów dostępnych dla każdej klasy
Adresy zarezerwowane
Nie wszystkie adresy sieci i komputerów są dostępne dla użytkowników. Adresy, których
pierwszy bajt jest większy od 223 są zarezerwowane. Także dwa adresy klasy A, 0 i 127 są
przeznaczone do specjalnego zastosowania. Sieć 0 oznacza domyślną trasę, a sieć 127 jest to
tak zwany loopback address. Domyślna trasa jest używana do ułatwienia wyboru marszrut,
które to zadani musi wykonywać IP. Loopback address jest przydatny aplikacją sieciowym,
pozwalając im na adresowanie komputera lokalnego w ten sam sposób co komputerów
oddalonych. Tych specjalnych adresów używamy konfigurując komputer.
Także pewne adresy komputerów są zarezerwowane do specjalnych celów. Są to we
wszystkich klasach sieci, adresy komputerów 0 i 255. Adres IP posiadający wszystkie bity
adresu komputera równe 0, identyfikuje sieć jako taką. Na przykład, 26.0.0.0 oznacza sieć 26,
a 172.16.0.0 odnosi się do sieci komputerowej 172.16. Adresy w takiej formie są stosowane w
tablicach rutowania do wskazywania całych sieci.
Protokół odwzorowania adresów (ARP)
Ethernet i TCP/IP to dwie zupełnie różne technologie, jednak gdy działają razem, pozwalają
na stworzenie wydajnej sieci lokalnej. Ethernet jest protokołem funkcjonującym w pierwszej i
drugiej warstwie sieci. TCP/IP jest zestawem wielu protokołów funkcjonującym w warstwie
trzeciej i powyżej. Ethernet korzysta z 48-bitowego schematu adresowania stosowanego do
komunikacji pomiędzy kartami interfejsu sieci (fizyczny adres Ethernet składa się z kodu
zapisanego na karcie sieciowej). W TCP/IP stosowane są 32-bitowe adresy IP identyfikujące
sieci i po-jedyncze komputery. Ethernet i TCP/IP mogą współdziałać dzięki jednemu z proto-
kołów będącemu częścią TCP/IP. Jest to protokół ARP (Address Resolution Protocol)
umożliwiający przekształcanie adresów IP na adresy Ethernetowe.
3
Oprogramowanie ARP utrzymuje tablicę translacji między adresami IP i Ethernet. Tablica ta
jest budowana dynamicznie. Gdy ARP otrzymuje polecenie przełożenia adresu IP, sprawdza
zawartość swojej tablicy. Jeżeli znajdzie w niej właściwą informację, zwraca adres Ethernet
do programu pytającego o ten adres. Natomiast gdy w tablicy brak jest odpowiednich danych,
ARP rozsyła w trybie rozgłoszeniowym pakiet do wszystkich komputerów w sieci Ethernet.
Pakiet zawiera adres IP, dla którego jest poszukiwany adres sieciowy. Jeżeli jakiś Komputer
stwierdzi, że jest to jego własny adres IP, odpowiada podając swój adres Ethernet. Odpowiedź
jest zapamiętywana w tablicy ARP.
Odwzorowanie adresów i pamięć podręczna
Przedstawiony sposób odwzorowywania adresów ma jednak wady:
•
Jest zbyt kosztowny aby go używać za każdym razem gdy jakaś maszyna chce
przesłać pakiet do innej: przy rozgłaszaniu każda maszyna w sieci musi taki pakiet
przetworzyć.
•
W celu zredukowania kosztów komunikacji komputery używające protokołu ARP
przechowują w pamięci podręcznej ostatnio uzyskane powiązania adresu IP z adresem
fizycznym, w związku z tym nie muszą ciągle korzystać z protokołu ARP
•
Ponadto komputer A wysyłając prośbę o adres fizyczny komputera C od razu
dowiązuje informację o swoim adresie fizycznym. Ponieważ prośba ta dociera do
wszystkich komputerów w sieci, mogą one umieścić w swoich pamięciach
podręcznych informację o adresie fizycznym komputera A.
•
Jeśli w komputerze zostanie zmieniony adres fizyczny (np. w wyniku zmiany karty
sieciowej), to może on bez zapytania o jego adres fizyczny rozgłosić go do innych
komputerów, tak aby uaktualniły informacje w swoich pamięciach podręcznych.
Protokół odwrotnego odwzorowania adresów (RARP)
RARP (Reverse Address Resolution Protocol) jest protokołem umożliwiającym uzyskanie
adresu IP na podstawie znajomości własnego adresu fizycznego (adresu Ethernet).
Każdy system zna swój adres Ethernet, ponieważ jest on zawarty w sprzęcie stanowiącym
interfejs do sieci. Bezdyskowe stacje wykorzystują przesyłkę rozgłoszeniową do zapytania o
adres IP, odpowiadający ich adresowi Ethernet.
Standardowa struktura adresów IP może być lokalnie modyfikowana poprzez użycie bitów
adresowych komputerów jako dodatkowych określających sieć. W istocie "linia podziału"
między bitami adresowymi sieci i bitami adresowymi komputerów jest przesuwalna tworząc
dodatkowe sieci, ale redukuje maksymalną ilość systemów, jakie mogą się znaleźć w każdej z
nich. Te nowo wykorzystane bity noszą nazwę podsieci. Pozwalają definiować logiczne sieci
wewnątrz jednej większej, posiadającej jeden adres IP. Organizacje najczęściej decydują się
na wprowadzenie podsieci w celu przezwyciężenia problemów topologicznych lub
organizacyjnych. Podzielenie jednej sieci na kilka mniejszych pozwala na decentralizację
zarządzania adresami komputerów. Przy standardowym adresowaniu, jeden administrator jest
odpowiedzialny za przypisywanie adresów w całej sieci. Stosujące podsieci, może delegować
nadawanie adresów do pododdziałów swojej instytucji.