Адресация в компьютерных сетях

Введение

Для обеспечения возможности идентификации компьютеров в различных информационных и вычислительных сетях, им должны быть присвоены явные адреса. Главными типами адресации являются:

1. MAC-адреса.
2. IP-адреса.
3. Доменные адреса.
4. URL адреса.

Адресация в компьютерных сетях

MAC-адрес, именуемый также физическим адресом или Ethernet-адресом, должен быть присвоен каждому сетевому адаптеру при его создании. Размер физического адреса равняется шести байтам. Этот сетевой адрес выступает как уникальный, то есть, компаниям-производителям выделяются списки адресов, в границах которых они должны выпускать карты.

Физический адрес отображается в форме шести групп шестнадцатеричных цифр по две в каждой, то есть, в шестнадцатеричной записи байта. Первые три байта считаются префиксом, что позволяет определить 224 разных комбинации или почти 17 млн. адресов, и именно они закрепляются за производителем. Адаптер осуществляет «прослушивание» сети, получает адресованные ему кадры и широковещательные кадры с адресом FF:FF:FF:FF:FF:FF, и выполняет отправку кадров в сеть, при этом в любой момент времени в сегменте узла сети может находиться только один кадр.

Фактически, MAC-адрес является соответствием не компьютеру, а его сетевому интерфейсу. То есть, когда компьютер обладает несколькими интерфейсами, то это значит, что каждому интерфейсу должен быть присвоен свой физический адрес. Любой сетевой карте должен соответствовать собственный MAC-адрес и IP-адрес, который является уникальными в границах глобальной сети.

MAC-адреса применяются на физическом и канальном уровнях, то есть, в однородной среде. Для того чтобы обеспечить возможность связи друг с другом компьютеров, входящих в состав больших составных сетей, применяется другой вид адресов, а именно IP-адреса.

IP-адресация считается главным видом адресации в сети Интернет. IP-адрес должен обозначать не только компьютер, но и сегмент сети, в котором расположен этот компьютер. К примеру, адрес 192.123.004.010 обозначает узел с номером десять в сети 192.123.004. Другой узел в этом же сегменте может иметь номер двадцать и так далее. Сети и узлы в них являются отдельными объектами с отдельными номерами.

IP-адрес может быть представлен в виде 32-разрядного двоичного числа (к примеру, 11000000 01111011 00001010). Для обеспечения большего удобства это число подразделяется на четыре восьмиразрядных поля, которые называются октетами. TCP/IP отображает данные двоичные октеты в виде их десятичных эквивалентов (в приведенном выше примере это 192.123.004.010), что способно облегчить применение IP-адресов для пользователей.

Указанные четыре октета в различных сетях могут обозначать различные вещи. В некоторых компаниях может быть создана единая большая сеть, но обладающая миллионами узлов. В таком случае первый октет адреса применяется для обозначения сети, а оставшиеся три октета могут использоваться для обозначения отдельных рабочих станций. Адрес такого типа принято называть адресом класса А. Самыми частыми потребителями адресов класса А являются поставщики сетевых услуг (провайдеры), которые занимаются обслуживанием очень больших сетей, имеющих тысячи конечных пунктов.

Отдельные организации могут иметь тысячи узлов, которые включены в состав набора сетей. В таком случае применяются адреса класса В, в которых первые два октета, то есть шестнадцать бито, могут быть использованы для обозначения сети, а последние два служат для обозначения отдельных узлов. Наиболее известными потребителями адресов класса В являются университеты и крупные организации.

Самым наиболее часто используемым является адрес класса С, в котором первые три октета, то есть, двадцать четыре бита, предназначены для того чтобы обозначить сегмент, а последний октет используется для обозначения рабочих станций. Подобная система адресации лучше всего может подойти для случая, когда существует большое число отдельных сетей, при этом в составе каждой из них имеется всего несколько десятков узлов. Адреса данного типа наиболее часто можно повстречать в локальных сетевых средах, где в одном сетевом сегменте присутствует примерно сорок узлов.

Когда осуществляется соединение сети класса А с сетью класса В, то маршрутизатор должен понять, как ему можно отличить одну сеть от другой. В противном случае он решит, что трафик, приходящий из сети класса С, который предназначен для узла этого класса, может быть идентифицирован по последнему октету. А в реальности узел класса А должен обозначаться последними тремя октетами, что означает большую разницу. Не обладая такой информацией, маршрутизатор будет пытаться отыскать трех октетную сеть, к которой подключался одно октетный хост. На самом же деле ему следует послать информационные данные в одно октетную сеть, в которой располагается трех октетный хост.

Стек протоколов TCP/IP применяет три первых бита первого октета, для того чтобы идентифицировать класс сети, давя возможность устройствам в автоматическом режиме выполнять распознавание соответствующих типов адресов. У адресов класса А первый бит устанавливается в нуль, а остальные семь битов предназначены для идентификации сетевой части адреса (как было отмечено выше, в адресах класса А первый октет предназначен для обозначения сети, а остальные три служат для обозначения узлов). Так как могут быть использованы только семь битов, максимально возможным количеством сетей является128.

Номера сетей 000 и 127 являются зарезервированными для применения программным обеспечением, по этой причине данное число должно быть уменьшено до 126 (001 - 126). А, для того чтобы обозначить узлы, могут быть использованы 24 бита, то есть, для каждой из этих сетей максимальным количеством узлов является 16 777 216.